微机原理课件

系
统 标志寄存器
数送给EU。
（2）总线接口部件BIU（Bus Interface Unit)
组成：16位段寄存器，指令指针，20位地址 加法器，总线控制逻辑，6字节指令队列。
20位
16位
CS DS SS ES IP
内部寄存器
输入 / 输出 控制 电路
123456
指令 队列
总线 接口单元
作用：负责从内存指定单元中取出指令， 送入指令流队列中排队；取出指令所需的
指针寄存器和变址寄存器是4个16位寄存器。堆栈指针SP （stack point）和基址指针BP（basic point）称为指针寄存器。源变 址寄存器SI（source index）和目的变址寄存器DI（destination index）
称为变址寄存器。
SP
堆栈指针
BP
在间址寻址中作基址指针
地址和变址寄存器，串操作时的
4) 对各部件进行控制，包括对CPU内部的控制和对CPU
5) 响应其他部件发出的中断请求和总线请求等。
2.1.3总线
微型计算机系统采用总线结构，将5大部件连接起来。 各部件之间传送信息的公共通道，称为总线（BUS）。
在总线上流动的信息大致可分为两类： 一类是数据和程序，数据包括程序运行所需的原始数 据和程序运行的结果以及这些数据的地址信息； 另一类是控制器向各部件发出的控制命令以及各部件
即最多地址空间64KB。
允许各逻辑段在整个存储空间浮 动，段与段之间可以是连续的，
也可以是分开的或重叠的。
00000H 逻辑段1起点 逻辑段2起点 逻辑段3起点
逻辑段4起点 FFFFFH
逻辑段1<=64KB 逻辑段2<=64KB 逻辑段3<=64KB
逻辑段4<=64KB
每个段的首地 址称为“段基值”， “段基值”必须能
央处理器CPU。
2.1.1微型计算机基本结构
2.1.2 微处理器CPU 微处理器简称CPU，是用来实现运算和控制功能的部
件，是整个微型计算机的核心，由运算器、控制器和寄存 器组3部分组成。CPU
1) 指明将要执行指令所在存储单元的地址，取出指令并
2) 3) 传送数据，包括在CPU内部传送数据以及与外界交换
1．
则0, SF=0, ZF= 0, PF= 0, CF=0, OF=0 AF=
2.3.4 段寄存器组
在8086/8088系统中采用分段技术把1MB的存储空间分成若干 个逻辑段，每段最长为64KB，这些逻辑段可以在整个存储空间中 定位，用段寄存器给定各个逻辑段的首地址的高16位，这个地址 被称作段基址。 8086/8088
线中数据总线为8位总线。
2.3 8086/8088寄存器结构
在8086微处理器 中可供程序员使 用的有14个16位 寄存器，如图2.5 所示。一般而言， 14个寄存器按其 用途可分为通用 寄存器、指令指 针、标志寄存器 和段寄存器4类。
2.3.1 通用寄存器
一、数据寄存器
数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX， 主要用来存放16位的数据或地址。同时每个数据寄存器又 可分成两个8位寄存器，即AH、AL、BH、BL、CH、CL、
址中的指令代码，送入指令队列。
*指令指针IP由BIU自动修改，IP总是指向下一条将要执行指令的地址。
2.2.2 EU和BIU的并行工作
2.2.3 8086与8088的区别
相同点：
1.微处理器内部采用16位结构 2.内部的两个功能部件EU一样
区别: 1.8086的指令队列是6字节长，而8088的指令为4字长； 2.8086是真正的16位机，同BIU相连的8086总线中数据总 线是16位总线，而8088是准16位机，同BIU相连的8088总
2.4.1 8086存储器组织及其寻址
8086微处理器地址线为20根，可以寻址1MB的内部存 储器，地址编号为00000H～FFFFFH。我们约定存储空间 以8b为单位进行组织，每个存储单元存储一个字节数据。 如果存放一个“字”数据（16b），则存放在相邻的两个 存储单元中，并且高字节存放在高地址单元、低字节存放 在低地址单元，双字单元的存放方式与字单元类似，它被
（2 地址总线是寻找、传送存储单元或I/O端口的地址信息 的总线。地址总线是由CPU输出给存储器或I/O端口。地址 总线数决定了CPU当前可直接寻址空间的大小。
（3 CPU控制器发往各部件的控制信号线以及各部件发给 CPU的状态信号线构成了“控制总线”，控制线总体上是 “双向”的，但就控制总线中某一根来说，在一种确定状态
存放在相邻的4个字节中。
00000H
0FFFFH 10000H 1FFFFH 20000H
2FFFFH
段1 段2 段3
F0000H FFFFFH
段 16
矛盾：存储器地址空间1MB，20bit 地址线；内部各寄存器和数据总线
均为16bit。
解决方法：将整个存储器分为若 干个逻辑段，每段内地址16bit，
AF=1； ZF （零标志）： 当运算结果为零时，ZF=1； SF （符号标志）： 当运算结果的最高位D7/D15为1时，SF=1； OF （溢出标志）：当运算结果超过机器所能表示的范围时，OF=1；
DF（方向标志）：在字符串操作时，决定操作数地址调整的方向，DF=1， 为递减；
IF （中断允许标志）： IF=1，允许CPU响应外部的可屏蔽中断； TF （陷阱标志）：当TF=1，CPU每执行一条指令便自动产生一个内部中断，
均可看作微型计算机的外部设备。
2.2 8086微处理器的功能结构
8086是Intel系列的16位微处理器，是80x86系列微机
1）制造工艺：采用具有高速运算性能的HMOS工艺制成。 2）芯片集成度：芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的
+5V电源和40 3）时钟频率：5～10MHz，最快的指令执行时间0.4μs。4）
D15
D11
D8 D6 D4 D2 D0
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
CF（进位标志）： 当运算结果的最高位（D7/D15）出现进位（借位）时， CF=1；
PF（奇偶校验标志）：当运算结果中“1”的个数为偶数时，PF=1； AF（辅助进位标志）：当结果的D3向D4（低位字节）出现进位（借位）时，
2.1.4 存储器
存储器是指微型计算机的内存储器（人们常说内存 条），它通常由CPU之外的半导体存储器芯片组成，用 来存放程序、原始操作数，中间结果和最终结果数据。
2.1.5 输入/输出设备及其接口电路
输入/输出设备统称为外部设备(简称外设)，是微型 计算机的重要组成部分。与微型计算机相连接的各种设 备统称外部设备。例如，键盘、打印机、显示器、磁带 机、磁盘等。另外，在微型计算机的工程应用中，所使 用的各种开关、继电器、步进电机、A/D及D/A变换器等
SI
源变址寄存器（隐含）
地址和变址寄存器，串操作时的
DI
目的变址寄存器器，与SS联用。
* DI，SI寄存器称为变址寄存器，与DS联用，在串指 令中，SI，DI均为隐含寻址，此时，SI与DS联用， DI
与ES联用。
2.3.2 指令指针
IP（instruction pointer）指令指针是一个16位寄存器，用 来存放将要执行的下一条指令在当前代码段中的偏移地址。 在程序运行过程中，BIU可修改IP中的内容，IP总是指向下一
被16整除 （XXXX0H）。
程序执行前， 分别对相应的段寄 存器CS，DS，SS， ES置“段基值”，
若程序长度大于 64KB，则可通过 对CS送新的“段基 值”将程序转移到
新段中。
2.4.2 8086存储器的分段结构和物理地址的形成
一、分段结构 8086程序将1MB的存储空间看成为一组连续的存储段， 各段的功能由具体用途而定，分别为代码段、数据段、堆
DH和DL，用来存放8位数据。
数据寄存器用于存放指令操作数。在一些指令中，某些 寄存器具有特定的用途：如AX作累加器；BX作基址寄存器； CX在串操作指令中用作计数器；DX在字乘法、除法指令中 存放乘积高位或被除数高位或余数，在某些I/O操作期间用
来保存I/O端口地址等。
2.3.1 数据寄存器
二、指针寄存器和变址寄存器
操作数送EU单元去执行。
8086总 线 16位
工作过程：由段寄存器与IP形成20位物理地 址送地址总线，由总线控制电路发出存储器 “读”信号，按给定的地址从存储器中取出
指令，送到指令队列中等待执行。
*当指令队列有2个或2个以上的字节空余时， BIU自动将指令取到指令队列中。若遇到转移 指令等，则将指令队列清空，BIU重新取新地
条待取的指令。用户不能编写指令直接改变IP 的内容。 * I P是指令地址在代码段内的偏移量（又称偏移地址），IP
要与CS配合构成共同物理地址。
2.3.3 控制寄存器组
8086/8088 CPU中设置了一个16位标志寄存器FLAG，用 来存放运算结果的特征和控制标志。16位标志寄存器FLAG中 只用其中9位作标志位，其余位为无效位。9个标志位可分成两 类：一类叫状态标志位，用来表示算术逻辑运算结果的特征， 包括CF、PF、AF、ZF、SF和OF；另一类叫控制标志位，用 来控制CPU的操作，由程序设置或清除，它们是IF、DF和TF。
* CS（代码段寄存器）指向当前的代码段，指令由此段取出； *SS （堆栈段寄存器）指向当前的堆栈段，栈操作的对象是该段
存储单元的内容； *DS（数据段寄存器）指向当前的数据段，该段中存放程序的操
作数； *ES （附加段寄存器）指向当前的附加段，主要用于字符串数据
的存放，也可以用于一般数据的存放。
2.4 8086存储器
字长：16位8088为准16 5