8086简介

第二章8086微处理器

【回顾】微型计算机及微机系统的组成、结构与工作过程，CPU的基本概念与一般结构。本讲重点8086微处理器的一般性能特点，内部编程结构的两大组成部分及在信息处理中的相互协调关系，处理器状态字PSW及各个标志位，8086微机系统的存储器组织。一、8086微处理器

1．引言

8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，它们的内部结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。

2．8086微处理器的一般性能特点：

16位的内部结构，16位双向数据信号线；

20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元；

较强的指令系统；

利用第16位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口；

中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个；

单一的＋5V电源，单相时钟5MHz。

另外，Intel公司同期推出的Intel8088微处理器一种准16位微处理器，其内部寄存器，内部操作等均按16位处理器设计，与Intel8088微处理器基本上相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了方便地与8位I/O接口芯片相兼容。

3．8086CPU的编程结构

编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。

如图2－1所示是8086CPU的内部功能结构。

从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。

(1) 执行部件（EU）

功能：负责指令的执行。

组成：包括①ALU(算术逻辑单元)、②通用寄存器组和③标志寄存器等，主要进行8位及16位的各种运算。

图2-1 8086/8088CPU内部功能结构图

(2) 总线接口部件（BIU）

功能：负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。具体来看，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。

组成：它由①段寄存器（DS、CS、ES、SS）、②16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码）、③20位地址加法器（用来产生20位地址）和④6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。

(3) 8086 BIU的特点

①8086的指令队列分别为6/4个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中，可以提高CPU的工作效率。

②地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16 位，因此需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就是20位的地址加法器。

例如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取指令代码的物理地址为0FE400H。(4) BIU与EU的动作协调原则：

总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：

①每当8086的指令队列中有两个空字节，或BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。

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，然后用几个时钟周期去执行指令。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，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指

令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。

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。

④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。

从上述BIU与EU的动作管理原则中，不难看出，它们两者的工作是不同步的，正是这种既相互独立又相互配合的关系，使得8086可以在执行指令的同时，进行取指令代码的操作，也就是说BIU与EU是一种并行工作方式，改变了以往计算机取指令→译码→执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率，这正是8086获得成功的原因之一。

(5) 8086 CPU内部寄存器

8086 内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等。

①通用寄存器

8086 有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作数，也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存器，这些寄存器在具体使用上有一定的差别，如表2－1所示。

②指针寄存器

系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP，其中SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位臵；BP是基数指针寄存器，通常用于存放基地址。

③变址寄存器

系统中有两个16位的变址寄存器SI和DI，其中SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址方式。

④控制寄存器

IP、标志寄存器是系统中的两个16位控制寄存器，其中IP是指令指针寄存器，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。顺序执行程序时，CPU每取一个指令字节，IP自动加1，指向下一个要读取的字节；当IP单独改变时，会发生段内的程序转移；当CS和IP同时改变时，会产生段间的程序转移。

标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSW，用来存放8086 CPU在工作过程中的状态。

表2-1 内部寄存器主要用途

寄存器用途

AX 字乘法，字除法，字I/O

AL 字节乘，字节除，字节I/O，十进制算术运算

AH 字节乘，字节除

BX 转移

CX 串操作，循环次数

CL 变量移位，循环控制

DX 字节乘，字节除，间接I/O