微机原理及应用 —— 8086微处理器
微机原理与接口课程设计基于8086微处理器和8255A芯片的汽车信号灯微机控制系统的设计与实现
课程设计题目汽车信号灯目录一、设计目的 (2)二、系统硬件设计 (3)三、系统软件设计 (9)四、系统调试及结果 (15)五、总结和体会 (16)六、参考文献 (16)一、设计目的通过所学知识和现代计算机技术来模拟模拟汽车信号灯控制系统，把所学的理论的知识用到现实实践中去，加强了对理论知识的理解和记忆。
展示了计算机技术在汽车行业的应用。
设计出汽车信号灯微机控制系统。
汽车信号灯的作用是大家所熟知的，汽车通过显示不同的信号灯来告诉前后左右的行车者本汽车正在进行的操作，本控制系统采用8086微处理器作为处理器和可编程的8255A芯片来模拟汽车信号灯控制系统。
通过在实验箱上分别按K1，K2，K3和K4键来显示汽车左转、右转，前进和后退等状态。
左/右转弯开关K1,K2闭合时，对应的仪表板左/右转弯指示灯、左/右转弯头灯和左/右转弯尾灯闪烁；紧急开关闭合时，所有仪表板左右转弯灯、左右转弯头灯和左右转弯尾灯闪烁；当用户按K3时,也即踩刹车时，刹车开关闭合，刹车灯（左右红色尾灯）亮;停靠时(合上停靠开关)，即按K4键时,所有的灯闪烁。
所需执行的操作由相应的开关状态反映，所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、暂停灯、照明远灯和照明近灯共五类类灯.二、系统硬件设计1.硬件连接图：利用8088驱动8255 8253来连接外部电路。
2.器件选择：CPU(8088) 1个发光二极管 5个74ALS373 2个电阻 5个74ALS245 1个 74LS00 5个8255 1个控制开关 5个8253 1个3、8088,8255,8253功能及说明8088的引脚包括20根地址线,16根数据线及控制线,状态线,时钟,电源和地线等,大致可分五大类.第一类只传送一种信息,第二类每个引脚电平的高低代表不同信息,第三类代表不同的工作方式,第四类每个引脚可以传送两种信息,第五类引脚在输入和输出时分别传送不同的信息.同时还要地址锁存器及数据总线收发器来构成最小系统.因本电路用到各种比较重要的芯片，因此有必要对芯片进行简要介绍。
微机原理第3章8086指令系统
微机原理第3章8086指令系统8086是Intel公司推出的一种16位微处理器，是x86架构的第一代处理器。
8086指令系统是8086微处理器所支持的指令集合，本章将介绍8086指令系统的基本特性和指令编码格式。
8086指令系统采用变长指令编码格式，指令长度可以是1个字节到多个字节，提供了多种寻址方式和丰富的操作类型。
8086指令系统共支持256条标准指令，可以执行各种算术逻辑运算、数据传输和控制流操作。
8086指令由操作码和操作数组成。
操作码指示了执行的具体操作，操作数则是操作码所针对的数据。
8086指令系统提供了多种寻址方式，包括立即寻址、直接寻址、寄存器寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址和基址变址寻址等。
立即寻址是将常数或数据直接作为操作数，如MOVAX,1000H，表示将立即数1000H传送到AX寄存器。
直接寻址是通过指定一个内存单元的地址来作为操作数，如MOVAL,[BX]，表示将BX寄存器指向的内存单元的内容传送到AL寄存器。
寄存器寻址是直接将一个寄存器作为操作数，如MOVAX,BX，表示将BX寄存器的内容传送到AX寄存器。
除了寻址方式，8086指令系统还提供了多种操作类型，如算术逻辑运算、数据传输和控制流操作等。
算术逻辑运算可以进行加、减、乘、除等数学运算，如ADD、SUB、MUL、DIV等指令。
数据传输可以进行数据的读取和存储操作，如MOV、PUSH、POP等指令。
控制流操作可以用于程序的跳转和条件判断，如JMP、JZ、JC等指令。
8086指令系统还支持多种数据类型的操作，包括字节、字和双字等。
字节操作是对8位数据进行操作，字操作是对16位数据进行操作，双字操作是对32位数据进行操作。
指令的操作数大小可以根据需要选择合适的寄存器或内存单元。
总之，8086指令系统是8086微处理器所支持的指令集合，提供了多种寻址方式和操作类型，支持多种数据类型的操作。
通过掌握8086指令系统，可以编写出高效、精确的8086汇编程序，实现各种功能和算法。
8086cpu
8086 CPU简介8086 是英特尔（Intel）公司于 1978 年推出的 16 位微处理器。
它是最早的 x86 微处理器之一，被广泛应用于个人电脑（PC）的起步阶段，对于计算机技术的发展和普及起到了重要的推动作用。
本文将介绍 8086 CPU 的基本特征、工作原理和应用领域。
8086 CPU 的特点1.16 位架构： 8086 CPU 是一种 16 位微处理器，相对于 8 位微处理器，它能够处理更多的数据，提高计算机的处理能力。
2.寻址能力强： 8086 CPU 支持 1MB 的物理内存寻址，这在当时是非常先进的。
它通过分段的方式来实现 1MB 内存的寻址，其中代码段和数据段的概念对于内存管理非常重要。
3.复杂指令集： 8086 CPU 拥有丰富的指令集，包括算术运算、逻辑运算、条件分支、循环等指令。
这使得编程人员能够更灵活地进行程序设计。
4.支持多种工作模式： 8086 CPU 支持实模式和保护模式两种工作模式，实模式是与早期的 8080 和 8085 微处理器兼容的模式，保护模式则是为了在用户程序和操作系统之间提供更高的安全性和稳定性。
8086 CPU 的工作原理8086 CPU 主要包括以下几个部分：1.总线接口单元（BIU）：负责处理与外部器件之间的数据传输，例如内存读写、I/O 设备访问等。
2.执行单元（EU）：负责指令的解码和执行，包括算术逻辑运算、数据传输等操作。
3.时钟发生器（CLK）：生成 CPU 的时钟信号，控制CPU 的工作频率。
8086 CPU 的工作过程如下：1.取指令（Fetch）： BIU 从指令队列（Instrution Queue）中读取指令，并将其送往指令寄存器（Instruction Register）中进行解码。
2.解码指令（Decode）： EU 解码指令，并将执行所需的数据从寄存器堆或内存中读取出来。
3.执行指令（Execute）： EU 执行指令中的操作，包括算术运算、逻辑运算、数据传输等。
微机原理课件第二章 8086系统结构
但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。
微机原理-8086CPU介绍
DQ
CLK
DO0
STB接8086CPU的
DI1
DO1
ALE引脚，利用
DI2
DO2
ALE的下降沿锁存
DI3
DO3
地址和BHE信号。
DI4
DO4
DI5
DO5
OE为三态门的开启
DI6
DO6
信号。
DI7
DO7
STB
OE
8282内部逻辑图
5.1.2 最小方式下引脚定义和系统总线结构
三、 8282、8286和8284A A0 B0 2．总线收发器8286
第五章 8086CPU总线结构和时序
5.1 8086系统总线结构 5.2 8086系统总线时序
5.1 8086系统总线结构
两级总线：微处理器级总线——CPU的输入输出引脚； 系统级总线——CPU通过微处理器级总线和其它逻辑电 路连接组成主机板系统，形成系统级总线。
总线控制逻辑：微处理器级总线和系统级总线之间的接 口逻辑电路。
TEST
READY
RESET
5.1.1 两种工作方式下的公用引脚
公用控制总线
（1）MN/MX（输入）：工 作方式设置引脚。
（2）RD（输出）：读控制 输出信号，低电平有效。
（3）NMI（输入）：非可 屏蔽中断请求信号，上升沿 有效。
（4）INTR（输入）：可屏 蔽中断请求信号，高电平有 效。IF=1，允许；IF=0，屏 蔽。
3片8282锁存20位地址信息和BHE ，2片8286作为16位数据收发器。
VCC
MN/MX
VCC
RD
8284
RES
CLK READY
RESET
WR
微机原理及应用 —— 8086微处理器
指令周期
1、执行一条指令所需要的时间称为指令周期。 执行一条指令的时间是取指令、执行指令、 取操作数、存放结果所需时间的总和。用所 需的时钟周期数表示。
指令周期
2、不同指令的执行时间(即指令周期)是不同的; 同一类型的指令，操作数不同，指令周期也不同。
MOV MUL BX, AX BL 2个T周期 个 周期 70~77个T周期 个 周期 14个T周期 个 周期
3.控制寄存器 IP PSW
IP 指令指针寄存器 用来控制CPU的指令执行顺序，它 和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地 址。 PSW 状态。 用来存放8086 CPU在工作过程中的
标志寄存器
8086的编程结构 的编程结构——执行部件 执行部件 的编程结构
PSW 唯一能按位操作的寄存器 只定义了其中9位，另外7位未定义（不用） 6位状态标志：OF、SF、ZF、PF、CF、AF 3位控制标志：DF、IF、TF 反映指令对数据作用之后，结果的状态（不是结果本身）。 这些状态将控制后续指令的执行。
•系统的复位 系统的复位 和启动 •总线操作 总线操作 •中断操作和 中断操作和 中断系统
•8086的存储 8086的存储 8086 器组织 •8086的I/O 8086的 8086 组织
16位微处理器 位微处理器8086 位微处理器
8086/8088微处理器内部结构 1 8086/8088微处理器内部结构 8086/8088微处理器中的内部寄存器 2 8086/8088微处理器中的内部寄存器 8086/8088微处理器外部基本引脚与工作模式 3 8086/8088微处理器外部基本引脚与工作模式 8086/8088的存储器组织 4 8086/8088的存储器组织 CPU的工作时序 5 8086 CPU的工作时序 6 系统总线的形成
微机原理第三章：8086微处理器结构
4．8086 和8088 二者的指令系统完全兼容
（1）有24 种寻址方式，具有乘、除法指令等。 （2）取指令和执行指令的操作并行运行，运行速度大大提高。
（3）具有最小模式和最大模式，应用领域宽广，适应性强。
（4）可方便地和数据处理器8087、I/O 处理器8089 或其它处理器 组成多处理机系统，提高数据处理能力和输人输出能力。
代码段寄存器 CS 标 志 寄 存 器
数据段寄存器 DS
堆栈段寄存器 SS
附加段寄存器 ES
由于8086/8088 CPU 可直接寻址的存储器空间是1M字节，直接寻址需要 20位地址码，而所有的内部寄存器都是16位的，用这些寄存器只能寻址 64K字节，为此需要采取分段技术来解决这个问题。
表3.1
通用寄存器的隐含使用
程序调试过程中。
3.1.2 8086/8088 的寄存器结构
四、指令指针寄存器 IP ★ 16 位的指令指针寄存器 IP 用来存放将要执行的下一条 指令在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，使它始终 指向将要执行的下一条指令。 ★ 程序不能直接访问 IP，但可通过某些指令修改 IP 内容。 ★ 如遇到转移类指令，则将转移目标地址送人IP中，以实 现程序的转移。
★ 规则字的读／写操作可以一次完成。由于两个存储体上的地址
线 A19～A1 是连在一起的，只要使 A0＝０，BHE＝０，就可 以实现一次在两个存储体中对一个字的读／写操作。 ★ 读写的是从奇地址开始的字（高字节在偶体中，低字节在奇体 中），这种字的存放规则称为“非规则字”或“非对准字”。 ★ 非规则字的读／写，需要两次访问存储器才能完成。 第一次访问存储器读／写奇地址中的字节；
三、标志寄存器 FR
8086的工作原理
8086的工作原理8086微处理器是一种基于x86指令集架构的微处理器。
它采用了复杂指令集计算机（CISC）架构，具有16位数据总线、20位地址总线和8位数据总线。
其工作原理可以概括如下：1. 取指令（Instruction Fetch）：8086从内部或外部的存储器中获取指令。
首先，它将程序计数器（PC）指向下一条要执行的指令的地址。
然后，根据PC中存储的地址，将指令从存储器中读取到指令寄存器（IR）中。
2. 指令译码（Instruction Decode）：8086将从指令寄存器中取得的指令进行解码，确定指令类型以及需要的操作数。
3. 操作数获取（Operand Fetch）：根据指令译码的结果确定需要的操作数，并从内部或外部存储器中获取这些操作数。
8086可以以不同的寻址方式访问存储器。
4. 执行指令（Execute）：根据指令的操作码和所获得的操作数，在算术逻辑单元（ALU）中执行相应的操作。
这可能包括运算、转移、逻辑操作等。
5. 存储结果（Result Storage）：计算后的结果可以存储在寄存器中，也可以写入内部或外部存储器。
除了以上的基本步骤外，8086还包括一些附加的功能。
例如，它具有分段机制，可以将内存分割为多个段，并使用段寄存器和偏移量来访问内存。
它还具有中断和异常处理机制，可以响应外部设备的中断请求并进行相关的处理。
此外，8086还包括了一些特殊寄存器，如标志寄存器（FLAGS）用于存储和判断运算结果的条件。
总的来说，8086微处理器的工作原理涉及指令的获取、解码、操作数的获取、指令的执行以及结果的存储等多个步骤，通过这些步骤完成了对指令的执行和数据的处理。
8086微处理器的工作过程
8086微处理器的工作过程
8086微处理器是一种16位微处理器，它是Intel推出的一款经典产品，被广泛应用于个人电脑和嵌入式系统中。
它的工作过程可以从以下几个方面来描述：
指令执行过程，8086微处理器的指令执行过程包括取指令、译码、执行和写回四个阶段。
首先，指令被取出并存储在指令寄存器中，然后被送到指令译码器中进行译码，确定指令的操作类型和操作数。
接着，指令被执行，执行的结果可能会写回到寄存器或者存储器中。
数据传输过程，8086微处理器通过数据总线和地址总线与外部设备进行数据传输。
当需要从外部设备读取数据时，8086将地址发送到地址总线，然后通过数据总线将数据传输到内部寄存器中。
反之，当需要向外部设备发送数据时，8086将数据发送到数据总线，然后通过地址总线将数据传输到外部设备中。
中断处理过程，8086微处理器支持外部设备通过中断请求线向其发出中断请求。
当发生中断请求时，处理器会根据中断类型执行相应的中断服务程序，并在执行完中断服务程序后返回到原程序继
续执行。
时序控制过程，8086微处理器的工作时序由内部时钟控制，不同的指令需要不同的时钟周期来完成。
时钟信号的频率决定了微处理器的工作速度，同时也影响了系统的整体性能。
总线控制过程，8086微处理器通过控制总线与外部设备进行数据传输和通讯。
总线控制信号包括读、写、传输方向等，控制着数据在总线上的流动和处理器与外部设备的交互。
8086微处理器的工作过程涉及到指令执行、数据传输、中断处理、时序控制和总线控制等多个方面，它在计算机系统中扮演着核心的角色，对于理解计算机的工作原理具有重要意义。
微机原理-微处理器8086基础知识
02
微处理器8086基础知识
8086微处理器的结构与功能
8086微处理器由运算器、控制 器、寄存器组、内部总线等组成，
是计算机系统的核心部件。
8086微处理器具有处理指令、 执行算术逻辑运算、控制输入输 出等功能，是计算机实现信息处
理的关键部件。
8086微处理器采用16位字长， 支持多任务处理，可实现高效的
详细描述
基址加变址加变址加位移寻址方式是指操作数的地址由基址寄存器、变址寄存器、位移量共同确定。这种方式的 特点是可以通过对基址寄存器和变址寄存器的修改来方便地实现数据的传递和交换，同时也可以实现数组元素的 访问和修改。
04
8086的指令集
数据传送指令
MOV指令
用于将数据从一个位置移动到另一个 位置。格式为MOV dest, src。
06
8086的输入输出系统
输入输出指令
IN指令
用于从指定的I/O端口读取数据到累加器。
OUT指令
用于将累加器中的数据写入到指定的I/O端口。
输入输出指令对累加器内容的影响
使用IN指令后，累加器的内容将被替换为从I/O端口读取的数据；使用OUT指令后，累加 器的内容将被写入到指定的I/O端口，同时累加器的内容将被清零。
学习微机原理有助于培养学生的逻辑思维、问题解决能力以及创新能力，对未来的 职业发展具有重要意义。
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逻辑指令
AND、OR和XOR指令
用于执行逻辑与、或和异或操作。格式为 AND dest, src、OR dest, src和XOR dest, src。
NOT指令
用于执行逻辑非操作。格式为NOT dest。
控制转移指令
8086的应用及原理图
8086的应用及原理图一、简介8086是由英特尔（Intel）公司于1978年推出的一款16位微处理器。
它成为了后续x86架构的基础，并且在80年代和90年代广泛应用于各种个人电脑和工作站中。
二、8086的应用8086微处理器在各个领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.个人电脑：8086是最早的一种个人电脑用微处理器。
在80年代和90年代，它极大地推动了个人电脑的发展，成为了当时最主流的处理器。
2.工业控制：8086在工业控制系统中也被广泛使用。
由于其较高的计算能力和稳定性，能够处理复杂的算法和控制逻辑，因此在自动化生产线、仪器仪表和机械设备等方面有着重要的应用。
3.嵌入式系统：由于8086具有较小的体积和低功耗的特点，使得它在嵌入式系统中有广泛的应用。
像医疗设备、智能家居和智能穿戴设备等嵌入式系统中，8086可以负责控制和处理各种传感器和设备。
4.航空航天：8086在航空航天领域有着重要的作用。
由于其高可靠性和强大的计算能力，使得它被广泛应用于火箭控制系统、卫星通信和导航系统等方面。
三、8086的原理图1. 存储器单元•内部存储器：用于存放指令和数据，包括寄存器和内存。
–寄存器：包括通用寄存器、指令指针寄存器、段寄存器等。
–内存：分为代码段、数据段和堆栈段等。
2. 控制单元•指令寄存器（IR）：用于存放当前执行的指令。
•程序计数器（PC）：存放指令的地址。
•指令译码器：将指令解码为对应的操作。
•控制逻辑：根据指令执行的需求，控制各个模块的工作。
3. 算术逻辑单元•运算器：负责执行各种算术运算和逻辑运算。
•标志寄存器（FLAGS）：状态寄存器，记录运算结果中的状态。
4. 输入输出单元•输入端口：负责接收外部设备的数据。
•输出端口：负责将数据发送给外部设备。
四、总结8086微处理器作为早期个人电脑使用的重要组成部分，对计算机技术的发展有着深远的影响。
它在个人电脑、工业控制、嵌入式系统和航空航天等领域有着广泛的应用。
微机原理课后单元习题-单元2-8086cpu
习题二 8086微处理器答案主要内容：主要介绍8086／8088CPU内部结构。
了解80X86CPU的特点。
2.1 8086 CPU在内部结构上由哪几部分组成?其功能是什么?【答】8086的内部结构分成两部分。
总线接口部件BIU，负责控制存储器与I/O端口的信息读写，包括指令获取与排队、操作数存取等。
执行部件EU负责从指令队列中取出指令，完成指令译码与指令的执行行。
2.2 8086的总线接口部件有那几部分组成? 其功能是什么?【答】8086的总线接口部件主要由下面几部分组成：4个段寄存器CS/DS/ES/SS，用于保存各段地址；一个16位的指令指针寄存器IP，用于保存当前指令的偏移地址；一个20位地址加法器，用于形成20位物理地址；指令流字节队列,用于保存指令；存储器接口，用于内总线与外总线的连接。
2.3 8086的执行单元（部件）由那几部分组成?有什么功能?【答】8086的执行单元部件主要由下面几部分组成：控制器、算数逻辑单元、标志寄存器、通用寄存器组。
（1）控制器，从指令流顺序取指令、进行指令译码，完成指令的执行等。
（2）算数逻辑单元ALU，根据控制器完成8/16位二进制算数与逻辑运算。
（3）标志寄存器，使用9位，标志分两类。
其中状态标志6位，存放算数逻辑单元ALU 运算结果特征；控制标志3位，控制8086的3种特定操作。
（4）通用寄存器组，用于暂存数据或指针的寄存器阵列。
2.4 8086内部有哪些通用寄存器？【答】四个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX，二个指针寄存器SP、BP, 二个变址寄存器SI、DI。
这些寄存器使用上一般没有限制，但对某些特定指令操作，必须使用指定寄存器，可参考后面指令系统章节。
2.5 8086内部有哪些段寄存器？各有什么用途？【答】四个16位段寄存器：CS、DS、SS、ES，分别保存代码段、数据段、堆栈段与扩展段的段地址。
2.6 8086CPU状态标志和控制标志又何不同?程序中是怎样利用这两类标志的? 8086的状态标志和控制标志分别有哪些?【答】（1）标志分两类：状态标志（6位）,反映刚刚完成的操作结果情况。
第02章8086微处理器
第02章8086微处理器
下面介绍引脚中的控制信号。 4. MN/MX最小/最大模式控制信息
高电平— 8086处于最小模式。 低电平— 8086处于最大模式。
5. RD读信号 (输出，三态) 低电平有效。表示将对内存或I/O端口
读操作。
中断允许标志IF(Interrupt-enable Flag)：
IF=1，允许CPU响应外部的可屏蔽中断请 求；IF=0则禁止响应。IF对外部非屏蔽中 断及内部中断不起作用。
第02章8086微处理器
方向标志DF(Direction Flag)：
在串操作指令中，DF=0时，变址指针自 动增量，DF=1时，则自动减量。
当队列中有两个以上的指令字节空的时候， BIU会自动地执行总线操作，继续取指令。
在执行指令时，如要取操作数，则也由BIU从
内存或I/O接口指定区域取出，送给EU部件去
执行。
第02章8086微处理器
二、EU部件 由ALU、通用寄存器、标志寄存器和
控制电路组成，负责指令的执行。ALU、寄 存器和数据传输通路均是16bit的。
OF。
进位标志CF(Carry Flag)：
当结果的最高位(字节－D7，字－D15)产生 进位(加法运算)或借位(减法运算)时，CF=1； 否则，CF=0,移位和循环指令也影响CF。
第02章8086微处理器
奇偶标志位PF(Parity Flag)：
若结果中的低8位含有“1” 的个数为偶数， 则PF=1；否则，PF=0。
第02章8086微处理器
2. 地址/状态信号线A19/S6～A16/S3(输出、三态)
在总线周期的第一个时钟周期(T1)用于输出 地址信号的最高4bit并锁存。 其它时钟周期中用来输出状态信号S6～S3， 其中： S6——低电平，表示8086当前与总线相连。
(微型计算机原理与接口技术)第3章8086微处理器
控制单元
用于协同8086微处理器的各个 部分，寄存器和缓冲区。包括 时钟、复位电路、地址线缓冲 器等。
错误诊断和调试工具
包括单步运行、断点中断、CPU 卡和非居民调制等工具和设备， 可在调试过程中对程序进行检 测、查错和控制。
存储器管理
8086拥有1 MB存储空间，1 MB存储空间可按段组织为多个64 KB段。8086微处理器采用分段、 分页的管理方式进行存储管理。
输入输出
8086微处理器采用I/O端口的方式实现输入输出，其I/O端口地址分为地址端口、数据端口和 命令端口。
8086微处理器的运行模式和保护特权级
运行模式
指令执行过程包括取指、译码、执行和存储四个步骤。
2
虚拟8086模式
虚拟8086模式将8086CPU模拟在一个虚拟的8086组件上，以执行不受干扰的、实 模式下的8086软件。
8086微处理器的状态字和标志寄存器
状态字寄存器
状态字寄存器是8086微处理器内部的一个16位寄存器，用来存放由指令执行产生的数值和状 态信息。
8086的输入输出指令主要包括IN和OUT指令，用于实 现数据与I/O接口的交换。
指令扫描和解码
对8086进行指令扫描和解码，将所检测到的指令码、 操作码、源地址码和目的地址码等转为对应的操作。
8086微处理器的输入输出端口和控制单元、 错误诊断和调试工具
输入输出端口
主要有三种，即地址端口、数 据端口和命令端口，用于与外 围设备进行交互。
标志寄存器
标志寄存器是8086微处理器内部的一个16位寄存器，由包括进位、零、符号、调试状态、虚 拟8086等标志位组成。
8086微处理器的位处理和逻辑操作指令
位处理指令
微机原理_8088(8086)工作原理
8088/8086寄存器结构 8088/8086寄存器结构
15 AH BH CH DH 8 7 AX AL BX BL CX CL DX DL SP BP DI SI IP FLAGS CS DS ES SS 0 累加器 基址变址 计数 数据 堆栈指针 基址指针 目的变址 源变址 指令指针 标志 代码 数据
AX（Accumulator BX（Base
CX（Count DX（Data
指针寄存器
堆栈指针SP(Stack Pointer)： 堆栈指针SP(Stack Pointer)：用于实现内存中的堆栈
存储方式（FILO），指示栈顶的偏移地址; ），指示栈顶的偏移地址 存储方式（FILO），指示栈顶的偏移地址;
总线接口部件 (Bus Interface Unit)
执行部件 用来存放计算的中间结果， 用来存放计算的中间结果， (Execution Unit) CPU从寄存器中存取数据比从 CPU从寄存器中存取数据比从
负责指令的译码、 负责指令的译码、 存储器中存取数据要快得多。 存储器中存取数据要快得多。 与微处理器外部总线连接， 与微处理器外部总线连接，负责 执行等。 BIU 执行等。 大量使用寄存器能提高计算机 与存储器、I/O接口进行数据交换 接口进行数据交换， 与存储器、I/O接口进行数据交换， 运行速度， 运行速度，但也提高了成本 存取指令、操作数等。 存取指令、操作数等。
指令指针IP(Instruction Pointer)： 指令指针IP(Instruction Pointer)：计算机之所以
能自动地一条一条地取出并执行指令，是因为CPU中 能自动地一条一条地取出并执行指令，是因为CPU中 有一个跟踪指令地址的电路，其核心就是指令指针IP， 有一个跟踪指令地址的电路，其核心就是指令指针IP， 它用于指明当前应该调用内存中哪个地址位置的指令 CPU中来运行 中来运行， 到CPU中来运行，从而实现计算机自动运行程序员事 先安排好的软件。 先安排好的软件。
8086工作原理
8086工作原理8086是一款经典的16位微处理器，由Intel公司于1978年设计和推出。
它被广泛应用于个人电脑中，并成为后来x86架构的基础。
8086微处理器采用了复杂指令集计算机（CISC）架构，具有16位的数据总线和20位的地址总线。
它的工作原理可以概括为指令译码、操作执行和数据传输。
首先，当8086微处理器接收到指令时，它会进行指令译码。
它会读取指令的操作码，并根据操作码来解析指令的含义和操作对象。
8086具有多种指令格式，包括数据传输、逻辑运算、算术运算、比较和跳转等。
指令译码过程是将指令转换为对应的操作和地址。
接下来，8086微处理器会执行指令的操作。
根据指令的类型，可以有不同的操作方式。
例如，对于数据传输指令，8086会根据指定的源地址和目标地址将数据从一个位置传输到另一个位置。
对于算术运算指令，8086会执行相应的加法、减法、乘法或除法运算，并将结果存储在指定的位置。
对于逻辑运算和比较指令，8086会对数据进行相应的操作，并根据操作结果跳转到指定的地址。
最后，8086微处理器会进行数据传输。
它有多种数据传输方式，包括内部和外部数据传输。
对于内部数据传输，8086可以将数据从一个寄存器传输到另一个寄存器，或者将数据从寄存器传输到内存，反之亦然。
对于外部数据传输，8086可以将数据从外部设备（如键盘、鼠标、磁盘等）读取到寄存器或内存中，或者将数据从寄存器或内存传输到外部设备。
8086微处理器还具有一些特殊的工作原理。
例如，它支持中断和异常处理机制，可以在发生特定事件时中断当前指令的执行，并转到相应的中断服务程序进行处理。
此外，8086还具有多种工作模式，包括实模式和保护模式。
实模式是8086最初的工作模式，可以直接访问1MB的内存。
保护模式是后来新增的工作模式，可以支持更大的内存访问，并提供更强的内存保护和特权级机制。
总之，8086微处理器是一款经典的16位微处理器，采用复杂指令集计算机架构。
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例
MOV [ BX ], AX
指令周期
3、 执行指令的过程中，需从存储器或I/O端口读 取或存放数据， 故一个指令周期通常包含若干个总 线周期。
例1
执行 MOV BX, AX 包含: 取指令 存储器读周期
例2 执行ADD [ BX ], AX 包含:
1) 取指令 2) 取 ( DS:BX )内存单元操作数 3) 存放结果到 ( DS:BX )内存单元 存储器读周期 存储器读周期 存储器写周期
6.输入/出控制电路
输入/出控制电路控制CPU与外部电路的数据交换。
8086的编程结构 的编程结构——执行部件 执行部件 的编程结构
1.数据寄存器组 功能：存放操作数和中间结果。 AH 累加器 存放参加运算的操作数和运算结果，所有 寄存器 用 途 寄存器均可作累加器，有些指令约定AX（AL）寄存器 AX AL 为累加器，如乘法、除法、I/O出指令。 AX 字乘法，字除法，字I/O BH 基址寄存器 计算地址时用作基地址寄存器，用于扩 字节乘，字节除，字节I/O，十进制算术运算 展寻址，起变址作用。 BXAL BL AH 字节乘，字节除 CH 计数寄存器 在某些指令中作隐含的计数器，如循环 BX 转移 操作、串操作及移位操作等。 CX CL CX 串操作，循环次数 DH 数据寄存器 存放操作数和列表数据， 在某些I/O操作 CL 变量移位，循环控制 期间，用来保存I/O端口地址，在乘除运算中有专用。 DX DL DX 字节乘，字节除，间接I/O
寄存器
123456
8088 8086
件 BIU BIU
器
8086的编程结构 的编程结构——总线接口部件 总线接口部件 的编程结构
1.段寄存器 CS 代码段寄存器
保存当前执行程序所在段的段基址
DS 数据段寄存器
保存数据段的段基址。数据段是用来保存当前程序中的操作数和变量。
SS 堆栈段寄存器
保存有堆栈段的段基址
•系统的复位 系统的复位 和启动 •总线操作 总线操作 •中断操作和 中断操作和 中断系统
•8086的存储 8086的存储 8086 器组织 •8086的I/O 8086的 8086 组织
16位微处理器 位微处理器8086 位微处理器
8086/8088微处理器内部结构 1 8086/8088微处理器内部结构 8086/8088微处理器中的内部寄存器 2 8086/8088微处理器中的内部寄存器 8086/8088微处理器外部基本引脚与工作模式 3 8086/8088微处理器外部基本引脚与工作模式 8086/8088的存储器组织 4 8086/8088的存储器组织 CPU的工作时序 5 8086 CPU的工作时序 6 系统总线的形成
8086/8088微处理器 —— 引脚功能 微处理器
微机原理及应用 —— 8086微处理器
内
8086 处
编程 结构
引脚信 号和工 作模式
操作和 时序
存储器组 织和I/O I/O组 织和I/O组 织
•总线接口部件 •引脚信号 总线接口部件 引脚信号 •执行部件 •最小模式 执行部件 最小模式 •工作过程 •最大模式 工作过程 最大模式 •总线周期 总线周期
个数相减后， 例：2个数相减后，分析各标志位的值 个数相减后
0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1
0
0
1
1
0
0
1
0
0
0
0
1
1
0
0
1
0 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1 0 0
运算结果最高位为0 运算结果最高位为 运算结果本身≠0 运算结果本身 最高位没有借位
地址总线 AB
C P U
存 储 器
I/O 接 口
输 入 设 备
I/O 接 口
输 出 设 备
数据总线 DB
控制总线 CB
总线周期
1、执行一个总线操作所需要的时间称为总线周期。
总 线 操 作 读存储器操作
(取指令、取操作数) 取指令、取操作数 取指令
总线周期 存储器读周期 存储器写周期 I/O 端口读周期 I/O 端口写周期 中断响应周期
0
0
1
1
0
0
1
+
1 0 0 1 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 0
运算结果最高位为1 运算结果最高位为 ∴SF=1； ； 运算结果本身≠0 ∴ZF=0； 运算结果本身 ； 最高位没有进位 ∴CF=0； ； 位中1的个数为偶数个 低8位中 的个数为偶数个 ∴PF=1； 位中 ；
第三位向第四位有进位 ∴AF=1； ； 最高位向前没有进位， 次高位向最高位有进位 ，最高位向前没有进位， ∴OF=1⊕0=1 ⊕
=0，8086/8088当前与总线相连 S6=0，8086/8088当前与总线相连 =1， S5=1，允许可屏蔽中断 =0， S5=0，禁止一切可屏蔽中断
ES SS CS DS
8086/8088微处理器 —— 引脚功能 微处理器
NMI 非屏蔽中断，输入，边沿触发，上升沿有效。 非屏蔽中断，输入，边沿触发，上升沿有效。 当该引脚出现有效信号时，CPU执行完指令后， 当该引脚出现有效信号时，CPU执行完指令后，立即响应中 执行完指令后 断，不受IF影响，也不受软件影响，中断类型号是2。 不受IF影响，也不受软件影响，中断类型号是2 IF影响 INTR 可屏蔽中断，输入，电平触发（或边沿触发），高电平有效。 可屏蔽中断，输入，电平触发（或边沿触发），高电平有效。 ），高电平有效 CPU在执行每一条指令的最后一个时钟周期采样该引脚， CPU在执行每一条指令的最后一个时钟周期采样该引脚，若为 在执行每一条指令的最后一个时钟周期采样该引脚 高电平（ IF=1），则响应中断。 高电平（若IF=1），则响应中断。 ），则响应中断 INTA 中断响应信号、输出、低电平有效。 中断响应信号、输出、低电平有效。 信号 发给请求中断请求设备的回答信号。 发给请求中断请求设备的回答信号。 一般发送两个负脉冲信号，第一个通知外设， 一般发送两个负脉冲信号，第一个通知外设，第二个通知中 断源送出中断矢量码（即读取矢量码的选通信号） 断源送出中断矢量码（即读取矢量码的选通信号）
写存储器操作
(将结果存放到内存 将结果存放到内存) 将结果存放到内存
读 I/O 端口操作
(取 I/O 端口中的数 取 端口中的数)
写 I/O 端口操作
(往 I/O 端口写数 往 端口写数)
中断响应操作
总线周期
2、一个基本的总线周期通常包含 4 个T状态，按 时间的先后顺序分别称为T1、T2、T3、T4。
3.控制寄存器 IP PSW
IP 指令指针寄存器 用来控制CPU的指令执行顺序，它 和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地 址。 PSW 状态。 用来存放8086 CPU在工作过程中的
标志寄存器
8086的编程结构 的编程结构——执行部件 执行部件 的编程结构
PSW 唯一能按位操作的寄存器 只定义了其中9位，另外7位未定义（不用） 6位状态标志：OF、SF、ZF、PF、CF、AF 3位控制标志：DF、IF、TF 反映指令对数据作用之后，结果的状态（不是结果本身）。 这些状态将控制后续指令的执行。
8086
8086/8088微处理器 —— 引脚功能 微处理器
地址/数据复用总线引脚，双向， AD15~AD0 地址/数据复用总线引脚，双向，分时复用构造总线必须 加锁存器，8088的高 位不做复用，地址引脚是单向的。 的高8 加锁存器，8088的高8位不做复用，地址引脚是单向的。 地址/状态复用引脚，单向，分时复用。8086最多可访 A16/S3~A19/S6 地址/状态复用引脚，单向，分时复用。8086最多可访 64K个I/O端口 端口。 问64K个I/O端口。 S4 S3 0 0 0 1 1 0 1 1
T1 CLK 总线周期 T2 T3 T4
指令周期
1、执行一条指令所需要的时间称为指令周期。 执行一条指令的时间是取指令、执行指令、 取操作数、存放结果所需时间的总和。用所 需的时钟周期数表示。
指令周期
2、不同指令的执行时间(即指令周期)是不同的; 同一类型的指令，操作数不同，指令周期也不同。
MOV MUL BX, AX BL 2个T周期 个 周期 70~77个T周期 个 周期 14个T周期 个 周期
指令周期
4、8086CPU取指令、执行指令分别由BIU、EU完成 取指和执行指令可是并行的， 故8086CPU的指令周期 可以不考虑取指时间。
8086/8088微处理器 —— 引脚功能
8086/8088引脚结构图
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC AD15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 BHE/S7 MN/MX RD HOLD* HLDA* WR* M/IO* DT/R* DEN* ALE* INTA* TEST READY RESET
8086的编程结构 的编程结构——总线接口部件 的编程结构 总线接口部件
5.指令队列缓冲器
8088为4字节，8086为6字节。为FIFO(先进先出)结构。 指令队列至少保持有一条指令，且只要有一条指令，EU就开始执行； 若EU要进行M/IO存取数据，BIU在执行完现行取指操作周期后进行。 当执行转移指令时，EU要求BIU从新的地址中重新取指。队列中原有指 令被清除。新取得的第一条指令直接送EU执行，随后取得的指令填入 队列