微机原理 第三章 微处理器
微机原理第3章-指令系统
▲按给出偏移地址方式的不同，分为以下5种： 寄存器间接寻址 寄存器相对寻址 基址加变址寄存器 相对基址加变址寄存器 MOV AL, [ BX ] MOV AL, [ BX + 10H ] MOV AL, [ BX + SI ] MOV AL, [ BX + SI + 10H ]
（1）寄存器间接寻址
寄存器寻址方式的操作数是寄存器的值，指令中直接 使用寄存器名，包括8位或16位通用寄存器和段寄存器。可 使用的16位寄存器：AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、 BP；其中：AX、BX、CX、DX可分成两8位使用。
例： MOV AX，CX
；（AX）
（CX）
INC CX
；（CX）
（CX）＋1
3.直接寻址（Direct Addressing）
0002
AH
AL
默认段寄存器的关系： ① 使用BX、SI、DI，默认段寄存器为DS
(BX)
PA = ( DS )×10H + (SI) (DI)
② 使用BP，默认段寄存器为SS PA = ( SS )×10H + ( BP )
使用BX、SI、DI的寄存器寻址，默认段寄存器为DS
寄存器组 AH AL BH BL CH CL DH DL SI DI BP SP AX BX CX DX DS ES SS CS IP 地 址 加 法 器
运 算 器
控制总线CB
码
器
PSW标志 寄存器
执行部件控制电路
CPU
总线
内存
例： MOV AX , [ BX + SI ]
若 ( DS ) = 4000H
( BX ) = 2000H ( SI ) = 100H 则内存操作数的物理地址为：
微机原理微处理器讲解
8086寄存器结构
地址指针和变址寄存器 段寄存器组 指令指针寄存器IP（Instruction Pointer) 通用数据寄存器组 标志寄存器
通用数据寄存器
寄存器 AX 一般用法 16位累加器 （Accumulator) AX的低8位 隐含用法 字乘时提供一个操作数并存放积的低字;字除时提供 被除数的低字并存放商 字节乘时提供一个操作数并存放积的低字节；字节除 时提供被除数的低字节并存放商；BCD码运算指令和 XLAT指令中作累加器；字节I/O操作中存放8位输入/ 输出数据 字节乘时提供一个操作数并存放积的高字节；字节除 时提供被除数的高字节并存放余数；LAHF指令中充当 目的操作数 XLAT指令中提供被查表格中源操作数的间接地址 串操作时用作串长计数器；循环操作中用作循环次数 计数器
AL
AH
AX的高8位
BX CX
基址(Base)寄存器, 支持多种寻址,常用 作地址寄存器
16位计数器 （Counter）
CL
DX
8位计数器 16位数据（Data）寄 存器
移位或循环移位时用作移位次数计数器
在间接寻址的I/O指令中提供端口地址；字乘时存放 积的高字，字除时提供被除数高字并存放余数
指针及变址寄存器
第一节8086微处理器
下面以8086为例来讲述Intel公司的80X86 系列微处理器。在此基础上再介绍先进一 些的80386芯片。 主要讲述以下内容： 一 8086的内部结构 二 8086的引脚含义及与存储器的连接 三 8086的工作模式及总线周期
一 8086的内部结构
8086微处理器的内部功能结构由两个独立的工作部 件——执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部 件BIU（Bus Interface Unit）构成
微机原理课件第3章2
（AX） (DS: OFFSET TABLE+(BP))
3.3 数据寻址方式
④基址变址寻址Based Indexed Addressing
要寻找的操作数在某存储器单元之中，该单元
有效地址的一部分在 BBXP中，另一部分在 中D。SII
3.3 数据寻址方式
…… ……
MOV AX , [BX]
DS: 3 0 0 0 0 H
+BX1: 0 5 0 H
PA: 3 1 0 5 0 H
8BH 07H
AX AH AL
31050H 31051H
存储器
操作码
CS 段
数据段
3.3 数据寻址方式
例2：MOV ES:[SI] , AL 指令完成的功能为： (ES:(SI)) (AL)
寄存器寻址既可以作DST,也可以作SRC。
3.3 数据寻址方式
3.存储器寻址
这类寻址方式，操作数在存储器中，而存 储器单元的地址由以下五种寻址方式的任何 一种均可以找到。但在指令中给出的只是要 寻找的操作数所在单元的段内偏移地址，而 操作数所在单元的段地址除非指令中用段前 缀特别指明，否则是默认的DS。
…
∴(AX)=1234H
存储器
3.3 数据寻址方式
立即寻址主要用来给REG或M赋初值。 注 意：只能用于源操作数字段，不能用于目的操作 数字段。如：MOV 12H , AL (语法错误)
3.3 数据寻址方式
2.寄存器寻址
数据放在指令规定的寄存器中，对16位数据， REG可以是AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP、 BP以及段寄存器，而对于8位数据， REG可以是 AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。
微机原理习题集答案
第1章 概述1．电子计算机主要由．电子计算机主要由 运算器运算器 、 控制器控制器 、 存储器存储器 、 输入设备输入设备 和 输出设备输出设备 等五部分组成。
等五部分组成。
等五部分组成。
2． 运算器运算器 和 控制器控制器 集成在一块芯片上，被称作CPU CPU。
3．总线按其功能可分．总线按其功能可分 数据总线数据总线 、 地址总线地址总线 和 控制总线控制总线 三种不同类型的总线。
三种不同类型的总线。
4．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为．计算机系统与外部设备之间相互连接的总线称为 系统总线（或通信总线）系统总线（或通信总线） ；用于连接微型机系统内各插件板的总线称为系统内总线（板级总线） ； CPU 内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为内部连接各寄存器及运算部件之间的总线称为 内部总线内部总线 。
5．迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是迄今为止电子计算机所共同遵循的工作原理是 程序存储程序存储 和 程序控制程序控制 的工作原理。
的工作原理。
这种原理又称这种原理又称为 冯·诺依曼型冯·诺依曼型 原理。
原理。
第3章 微处理器及其结构1．8086/8088 CPU 执行指令中所需操作数地址由执行指令中所需操作数地址由 EU EU EU 计算出计算出计算出 16 16 16 位偏移量部分送位偏移量部分送位偏移量部分送 BIU BIU BIU ，由，由，由 BIU BIU BIU 最后最后形成一个形成一个 20 20 20 位的内存单元物理地址。
位的内存单元物理地址。
2．8086/8088 CPU CPU在总线周期的在总线周期的在总线周期的T1 T1 T1 时刻，用时刻，用时刻，用A19/S6A19/S6A19/S6～～A16/S3 A16/S3 输出输出输出 20 20 20 位地址信息的最高位地址信息的最高位地址信息的最高 4 4 4 位，而在位，而在其他时钟周期，则输出其他时钟周期，则输出 状态状态 信息。
微机原理课程总结3章
第3章从8086到Pentium系列微处理器的技术发展由于课时的关系，本章内容一般作为自学或讨论学习的内容。
但是，本章内容对本课程学习的升华具有潜在的意义，故在此也进行提示。
3.1分析教材内容本章主要对80386 CPU,同时也对80486及Pentium微处理器的改进之处和特点进行简单提示。
3.1.1分析重点难点问题1. 80386微处理器1) 80386的特点及其体系结构，请参见教科书P50-52，注意：硬件支持多任务处理。
2) 80386引脚的功能，请参教科书见P53，注意：理解协处理器接口信号。
3) 80386的寄存器组，请参见教科书P54-56，注意：掌握各寄存器的功能。
4) 80386的工作模式，请参见教科书P57，注意：理解三种模式，3种工作模式可以相互转换。
5) 80386中断，请参见教科书P59-60，注意：80386的中断管理机制在实模式和保护模式下是不同的。
2. 80486微处理器1) 80486的主要特点，请参见教科书P60-61。
2) 80486的内部结构，请参见教科书P61-64。
注意和80386的区别。
3. Pentium微处理器1) Pentium体系结构，请参见教科书P65-67，注意Pentium微处理器在486体系结构基础上，还作了哪些增强性的改进。
2) Pentium Ⅱ微处理器，请参见教科书P68。
注意其结构上的特色。
3) Pentium Ⅲ微处理器，请参见教科书P69。
注意其SSE指令。
4) Pentium Ⅳ微处理器，请参见教科书P69。
注意其两组独立工作的ALU。
3.1.2 典型例题解析本章例题主要从微处理机体系结构和新的设计思想出发，以8086微处理机为基础，把重点放在Pentium微处理机的新体系结构和新的设计思想上。
例如Pentium微处理机新体系结构的特点？相对8048体系结构有哪些增强点等？这些问题有助于提高计算机系统结构的水平。
有关这方面的问题，上节已很明确的写出，在此不再赘述。
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
清华大学微机原理32位微处理器
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1.2 80386的寄存器
80386微处理器中有通用寄存器、段寄存器、指令指针和标 志寄存器、系统地址寄存器、控制寄存器、调试寄存器以及测试 寄存器等，如下图所示。
8
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1.2 80386的寄存器
1. 通用寄存器 80386中设置8个32位通用寄存器，如下图所示。它们的用法
与8086相同，也可当作8位、16位寄存器用。若作32位寄存器使 用，前面必须加字符E。
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1.2 80386的寄存器
2. 段寄存器 80386中设置6个16位段寄存器和6个64位描述符寄存器。其
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2.3 总线传送机制
32位微处理器的所有数据传送都是由一个或多个总线周期来 完成。1字节、2字节或4字节的逻辑数据操作数可以在物理地址不 对界的情况下传送。在对界时的操作数只需要1个总线周期，而对 于不对界时的操作数就需要2个或3个总线周期。
80X86地址信号的设计可以简化外部系统的硬件。高位地址 由A2~A31提供。低位地址则以BE0~BE3形式提供了32位数据总 线4个字节的选择信号。
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1.2 80386的寄存器
CR1保留给将来开发的Intel微处理器使用；CR2包含一个32 位的线性地址，指向发生最后一次页故障的地址；CR3包含页目 录表的物理基地址，因为80386中的页目录表总是在页的整数边 界上，每4KB为一页，所以CR3的低端12位保持为“0”。 5. 系统地址寄存器
80386中设置4个专用的系统地址寄存器，它们是GDTR、 IDTR、LDTR和TR。GDTR和IDTR长48位，LDTR和TR长16位。 GDTR用来存放全局描述符表的基地址(32位)和限值(16位)； IDTR用来存放中断描述符表的基地址(32位)和限值(16位)；LDTR 用来存放局部描述符表的段选择字；TR用来存放任务状态段表的 段选择字。
微型计算机原理(第三版 )各章知识点目录
第一章知识点目录第2章重点和难点分析一、掌握数字在计算机中的表示和运算1、掌握十进制数、二进制数、十六进制数的表示方法及其相互转换。
2、熟练掌握带符号数的原码、反码、补码表示方法。
3、掌握带符号补码加减法运算，进位和溢出的概念及其判断方法。
补码的加减运算的特点是符号位一同参加运算。
作减法时，可将减数变补与被减数相加来实现。
运算时要注意字长、数值范围及溢出判断。
一般只有在同号相加或异号相减时，才可能产生溢出。
二、掌握信息在计算机中的表示1、掌握BCD码（十进制数的二进制编码）概念及其修正计算方法。
2、掌握ASCII码（字符（包括字母、数字和符号）的概念及查表方法。
第三章知识点目录一、80ｘ86微处理器简介1)CPU发展过程中几个主要参数：主频、数据总线宽度，地址总线宽度、Cache80x86微处理器是美国Intel公司生产的系列微处理器。
从8086开始到目前已进入第五代微处理器：8086（8088）、80286、80386、80486和80586（Pentium、Pentium Ⅱ~Ⅳ、Pentium D 双核）。
其主要发展特点是：1. 主频从8086的4.77MHz到80586的166MHz，PentiumⅡ~Ⅳ更高，可达3GHz。
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。
3. 地址总线从8086的20根到80586的36根。
4. 高速缓冲存储器Cache的使用，大大减少了CPU读取指令和操作数所需的时间，使CPU的执行速度显著提高。
2)Cache—主存—外存三级存储系统计算机系统中存储层次可分为三级：高速缓冲存储器、主存储器、外存储器。
高速缓冲存储器用来改善主存储器与中央处理器的速度匹配问题；外存储器用于扩大存储空间。
计三级存储系统解决存储器速度、容量、价格三者之间的矛盾，并且提升了CPU访存速度，改善了系统的总体性能；3)存储器管理机制80x86CPU在发展过程中，存储器的管理机制也发生了较大变化。
(完整版)微型计算机原理(第三章课后答案)
微型计算机原理第三章80X86微处理器1．简述8086／8088CPU中BIU和EU的作用，并说明其并行工作过程。
答：(1)BIU的作用：计算20位的物理地址，并负责完成CPU与存储器或I/O端口之间的数据传送。
(2)EU的作用：执行指令，并为BIU提供所需的有效地址。
(3)并行工作过程：当EU从指令队列中取出指令执行时，BIU将从内存中取出指令补充到指令队列中。
这样就实现了取指和执行指令的并行工作。
2．8086／8088CPU内部有哪些寄存器?其主要作用是什么?答：8086／8088CPU内部共有14个寄存器，可分为4类：数据寄存器4个，地址寄存器4个，段寄存器4个和控制寄存器2个。
其主要作用是：(1)数据寄存器：一般用来存放数据，但它们各自都有自己的特定用途。
AX(Accumulator)称为累加器。
用该寄存器存放运算结果可使指令简化，提高指令的执行速度。
此外，所有的I／O指令都使用该寄存器与外设端口交换信息。
BX(Base)称为基址寄存器。
用来存放操作数在内存中数据段内的偏移地址，CX(Counter)称为计数器。
在设计循环程序时使用该寄存器存放循环次数，可使程序指令简化，有利于提高程序的运行速度。
DX(Data)称为数据寄存器。
在寄存器间接寻址的I／O指令中存放I／O端口地址；在做双字长乘除法运算时，DX与AX一起存放一个双字长操作数，其中DX存放高16位数。
(2)地址寄存器：一般用来存放段内的偏移地址。
SP(Stack Pointer)称为堆栈指针寄存器。
在使用堆栈操作指令(PUSH或POP)对堆栈进行操作时，每执行一次进栈或出栈操作，系统会自动将SP的内容减2或加2，以使其始终指向栈顶。
BP(Base Pointer)称为基址寄存器。
作为通用寄存器，它可以用来存放数据，但更经常更重要的用途是存放操作数在堆栈段内的偏移地址。
SI(Source Index)称为源变址寄存器。
SI存放源串在数据段内的偏移地址。
微机原理重点考试习题Chapter 3
第3章 80x86微处理器一、自测练习题㈠选择题1．因为8086 CPU的字数据既可以存放在内存的偶地址单元，也可以安排在奇地址单元，所以其堆栈指针SP( )。
A．最好指向偶地址单元 B．可以指向任何地址单元C．只能指向偶地址D．只能指向奇地址2．8086／8088微处理器内部能够计算出访问内存储器的20位物理地址的附加机构是( )。
A．ALU B．加法器C．指令队列 D．内部通用寄存器3．8086CPU外部的数据总线和地址总线分别为( )位。
A．16，16 B．20，16 C．16，20 D．20，20 4．指令代码的地址存放在寄存器( )中。
A．DS和SI B．BX和BP C．ES和DI D．CS和IP5．最大方式中，控制总线的信号来自( )。
A．8282 B．8284 C．8288 D．82866．在8086中，一个基本的总线周期由( )个时钟周期组成。
A．1 B．2 C．3 D．47．在8086CPU中，数据地址引脚( )采用时分复用。
A．AD0～AD15 B．AD0～AD9 C．AD0～AD20 D．AD10～AD28．8086CPU把1MB空间划分为若干逻辑段，每段最多可含( )的存储单元。
A．1KB B．8KB C．16KB D．64KB9．当标志寄存器FLAGS中OF位等于1时，表示带有符号的字运算超出数据( )范围。
A．－128～＋127 B．－32768～＋32767C．000～FFFFH D．0～FFH10．总线写周期中，在( )时不需要像读周期时要维持一个周期的浮空状态以作缓冲。
A．－32767～＋32767 B．－32767～＋32768C．－32768～＋32767 D．－32766～＋3276911．CPU执行指令过程中，BIU每完成一次对存储器或I／O端口的访问过程，称为( )。
A．时钟周期 B．总线周期 C．总线读周期 D．总线写周期12．BHE与A0配合以决定访问存储器的数据是高字节还是低字节工作，其BHE仅在总线周期开始的( )周期有效。
微型计算机原理与应用第3章微机系统中的微处理器
n位，
则可有2n个地址(0～2n-1)。对于单地址空间的微处理器， 若
地址总线的数目为n字节。
第3章 微机系统中的微处理器
第3章 微机系统中的微处理器
对于存储器和I/O地址空间独立的微处理器来说，地址总线 的条数决定了存储器地址空间的容量，而地址总线中用于I/O 端口编址的条数决定I/O地址空间的容量。通常 8 位微处理器 (如 8080 CPU和Z80 CPU)的地址总线为 16条，这就意味着存 储器最大容量为216(65536)字节，地址总线的低 8 位用来对 I/+O端口编址，所以I/O地址空间容量为28(256)字节。16 位微 处理器，如 8086 CPU地址总线 20 条，存储器的最大容量为：
第3章 微机系统中的微处理器
工作寄存器：暂存用于寻址和计算过程的信息。工作寄存 器分为两组：数据寄存器组和地址寄存器组。但有的寄存器兼 有双重用途。数据寄存器用来暂存操作数和中间运算结果。由 于通过外部总线的传送操作是限制计算速度的主要因素，存取 寄存器要比访问存储器快得多，所以如要对一组数据执行几种 操作时，最好将数据存入数据寄存器，进行必要的计算，然后 将结果送回存储器。一般情况下，CPU所含的数据寄存器越多， 计算速度越快。地址寄存器组用于操作数的寻址。寻址方式通 常有：指令所处理的数据是指令的一部分，操作数的地址是指 令的一部分，操作数在寄存器中，操作数的地址在寄存器中， 或者操作数的地址可以是指令的一部分与一个或两个寄存器内 容之和。 这些寻址方式中，有几种寻址方式都是把操作数的地 址的全部或部分存放在地址寄存器中，这就增加了寻址方式的 灵活性，也为处理数组元素提供了方便。这些问题将在本章 3.6 节和第 4 章进一步说明。
某些微处理器用单地址空间。 某些微处理器用单地址空 间(即对存储单元和I/O端口统一编址)来对存储器单元和I/O端 口进行存取，读写控制信号用来区分CPU是进行读(输入)操作 或写(输出)操作。这种方式下， 对存储单元和I/O端口的存取 指令是一样的。而大多数微处理器则是有两个独立的地址空 间， 即存储器地址空间和I/O地址空间。此时，某存储单元和 I/O端口可能对应于同一地址。在这种情况下，则必须利用地 址总线和控制总线中的某些控制线一起共同确定CPU访问存 储器地址空间和I/O地址空间中的哪个地址空间。例如用存储 器读写信号和I/O读写信号分别控制对同一地址的存储器单元 和I/O端口进行存取操作。显然，该方式下对存储器读写指令 和对I/O端口输入输出指令是不同的。
微机原理知识点总结
第一章1.辨析三个概念：微处理器、微型计算机、微型计算机系统微处理器:简称μP或MP(Microprocessor)是指由一片或几片大规模集成电路组成的具有运算器和控制器功能的中央处理器部件，又称为微处理机。
微型计算机: 简称μC或MC，是指以微处理器为核心，配上存储器、输入／输出接口电路及系统总线所组成的计算机(又称主机或微电脑)。
微型计算机系统（主机+外设+软件配置）(Microcomputer system) 简称μCS或MCS，是指以微型计算机为中心, 以相应的外围设备、电源和辅助电路(统称硬件)以及指挥微型计算机工作的系统软件所构成的系统。
2.微机系统结构（三种总线结构）：数据总线，地址总线，控制总线第三章内部结构,由两部分组成：总线接口单元BIU(Bus Interface Unit); 执行单元EU(Execution Unit). (1).总线接口单元BIU组成：4个16位的段寄存器（CS、DS、ES、SS）；1个16位的指令指针寄存器IP；1个20位的地址加法器；1个指令队列（长度为6个字节）;I/O控制电路（总线控制逻辑）；]内部暂存器。
BIU的功能：根据EU的请求负责CPU与内存或I/O端口传送指令或数据。
①BIU从内存取指令送到指令队列②当EU执行指令时，BIU要配合EU从指定的内存单元或I/O端口中读取数据，或者把EU的操作结果送到指定的内存单元或I/O端口去。
（2）执行单元EU（Execution Unit）组成：①ALU（算术逻辑单元）；②通用寄存器组AX,BX,CX,DX（4个数据寄存器）'BP(基址指针寄存器)SP(堆栈指针寄存器)SI(源变址寄存器)DI(目的变址寄存器)③数据暂存寄存器④标志寄存器FR⑤EU控制电路~作用：负责执行指令，执行的指令从BIU的指令队列中取得；运算结果和所需数据，则由EU向BIU发出请求，经总线访问内存或I/O端口进行存取。
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
《微机原理》教学课件 第3章80X86微处理器
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2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
4．时序控制信号形成部件
时序控制信号形成部件，对译码器送来的控制信号，按一定 的时序关系产生控制信号序列，控制CPU内部各部件完成指令 功能。同时也发出各种外部控制信号。
时序信号的形成，是在时钟脉冲的作用下进行的。 时序控制信号要根据被控制部件的反馈信号进行调整。
15
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
总线
总线接收器 总线发送器 总线发送器
模
型
状态寄存器
机
移位器
运
算
ALU
器
组
锁存器A 锁存器B
成
框
图
源寄存器
暂存寄存器
通用寄存器
16
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
3.2 控制器的功能和基本组成 3.2.1 控制器的功能
14
2021/8/9
第3章 Intel 80X86微处理器
源寄存器用来存放源操作数。 暂存寄存器用来暂存中间结果。 4．移位器 移位器用来将ALU的数据进行左移、右移、直传、 半字交换等操作。供不同运算要求使用。
5．状态寄存器
状态寄存器用来存放在运算过程中得到的状态 标志（如零标志、进位标志、符号标志等），以便 供程序判断使用。
5．脉冲源，启停线路
脉冲源主要是时钟发生器，它产生一定频率的脉冲信号，作 为整个机器的时钟脉冲，该脉冲信号是机器的工作脉冲的基准 信号。
在加电时，产生一总清信号(RESET)。启停电路送出或封锁 时钟脉冲，控制时序信号的发生或停止，从而启动或停止机器。
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2021/8/9
新编16 32位微型计算机原理及应用答案(第五版)_第三章参考答案
第三章 8086/8088微处理器及其系统 教材习题3.1-3.70参考答案3.1 为什么要研究8086/8088微处理器及其系统?这比直接研究32位微处理器及其系统有何优缺点?解:尽管8086/8088后续的80286、80386、80486以及Pentium系列CPU结构和功能已发生很大变化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，他们仍然是经典的8086/8088CPU的延续与提升。
3.2 8086 CPU有多少根数据线和地址线？它能寻址多少内存地址单元和I/O端口？8088CPU又有多少根数据线和地址线？为什么要设计8088CPU？解：8086 CPU有16根数据线和20根地址线，可寻址1MB存储单元和64KB的I/O端口。
8088 CPU 有16位内部数据线和8条外部数据总线，20根地址线。
8088 CPU 是8086 CPU的向下兼容版，这样设计主要为了与INTEL原有的8位外围接口芯片直接兼容。
3.3 8086 CPU内部按功能可分为哪两大部分？他们各自的主要功能是什么？解：从功能上讲，8086可分为两个部分，即总线接口单元（bus interface unit，BIU）和执行单元（execution unit ，EU）。
总线接口单元（BIU）的功能是负责CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。
EU的功能只是负责执行指令；执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中取得，执行指令的结果或执行指令所需要的数据，都由EU向BIU发出请求，再由BIU经总线控制电路对存储器或外设存取。
3.4 8086 CPU内部的总线接口单元BIU由哪些功能部件组成？他们的基本操作原理是什么？解：BIU内有4个16位的段地址寄存器CS、DS、SS和ES，16位指令指针IP，6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。
基本操作原理是BIU要从内存取指令送到指令队列缓冲器；CPU执行指令时，总线接口单元要配合执行单元从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行单元，或者把执行单元的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。
第3章 微处理器(精简)PPT课件
超级流水线和超标量结构
➢ 超级流水线 指令的执行步骤分得更细，流水线长度更长 例如，PIII为14个阶段，P4为20个阶段 有利于提高主频 转移分支时的效率？
解决：分支预测、推测执行
超标量结构 对流水线中的关键“岗位”设置多个相同的执行单 元——多个工人完成一道工序
P4：倍频ALU×2， FPU×2（其中一个为并行FPU） Athlon XP：ALU×6，并行FPU×3组
地方； 指令执行部件在需要时总能立即获得暂存的指令 需要解决转移指令问题。
12
8086 CPU的特点
采用并行流水线工作方式： 通过设置指令预取队列（IPQ）实现
对内存空间实行分段管理： 将内存分段并设置地址段寄存器，以实现对 1MB空间的寻址。
支持多处理器系统：8087 FPU
13
8086的流水线操作
16
结论
8086微处器指令预取队列的存在使EU和 BIU两个部分可同时进行工作，从而 提高了CPU的效率； 降低了对存储器存取速度的要求
17
8086CPU的两种工作模式
8086可工作于两种模式： 最小模式和最大模式
最小模式为单处理机模式，控制信号较少，一 般可不必接总线控制器。
最大模式为多处理机模式，控制信号较多，须 通过总线控制器与总线相连。
BX：基址寄存器 在间接寻址中用于存放操作数的基地址。
34
1.通用寄存器
CX：计数寄存器 用于在循环指令或串操作指令中存放计数 值。
DX：数据寄存器 在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址； 在32位乘除法运算时，存放高16位数。
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2.地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器 其内容为堆栈栈顶的偏移地址； 任何堆栈操作后，SP都会自动增/减量。
微机原理微处理器75页PPT
•
30、风俗可以造就法律，也可以废除 法律。 ——塞·约翰逊
微机原理微处理器
▪
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
•
26、我们像鹰一样，生来就是自由的 ，但是 为了生 存，我 们不得 不为自 己编织 一个笼 子，然 后把自 己关在 里面。 ——博 莱索 Nhomakorabea•
27、法律如果不讲道理，即使延续时 间再长 ，也还 是没有 制约力 的。— —爱·科 克
•
28、好法律是由坏风俗创造出来的。 ——马 克罗维 乌斯
•
29、在一切能够接受法律支配的人类 的状态 中，哪 里没有 法律， 那里就 没有自 由。— —洛克
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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表3.1 通用寄存器的特定用法
寄存器 操作 寄存器 操作 在移位指令中作 移位次数计数器
AX
字乘，字除，字I/O
CL
AL
字节乘，字节除，字节I/O， 查表转换，十进制运算
字节乘，字节除
DX
字乘，字除指令 中作辅助累加器
堆栈操作，做堆 栈指针
AH
SP
BX
查表转换,做基址寄存器
SI
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2）逻辑地址与物理地址
逻辑地址（LA）和物理地址（PA）：
物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器 进行数据交换时所使用的地址（20位）。
逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段基址和偏移地
址两部分组成（16位）。
物理地址=段基址（左移4位）＋偏移量
形成20位段 起始地址 16位
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2 . 8086/8088CPU的寄存器结构
8086/8088CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器， 按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标 志寄存器，如所示。
AH BH CH DH SP BP SI DI FLAGS IP CS DS SS ES AL BL CL DL 累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 数据寄存器 通用寄存器 地址指针和 变址寄存器
2
3 4 5
6
存取一般变量（除3、4、5项外）
DS
有效地址EA
根据寻址方式计算出来的偏移量又叫操作数的有效地址EA
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4. CPU对堆栈的设置与操作
堆栈的功能：用于暂存数据和现场保护 （特别是在过程调用或中断处理时暂存断 点信息） 堆栈的解释：实际上是由特定存储单元 构成的一个存储区，只是在这个存储区中 信息的出入严格按照“先进后出”或“后 进先出”的规则进行。
总线接口部件BIU
总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代 码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附 加段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指 令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与存储 器或I/O设备之间的数据传送。
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MPU 等待取指1 执行1 等待取指2 执行2
等待取指3 执行3
总线
忙
闲
忙
闲
忙
闲
传统微处理器的指令执行过程 （串行方式）
BIU EU 总线
取指1
取指2
取指3
取指4
取指5
取指6 执行6
执行1 忙 忙
执行2 忙
执行3 忙
执行4 忙
执行5 忙
8086/8088CPU的指令执行过程（并行方式）
ALU
指令队列 控制电路 1 2 3 4 5 6
状态标志寄存器 执行部件 EU 总线接口部件 BIU
图2-1 8086/8088CPU内部功能结构框图
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执行部件EU
执行部件中包含一个 16位的算术逻辑单元（ALU）， 8个16位的通用、专用寄存器，一个16位的状态标志寄存器， 一个数据暂存寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从 BIU 的指令队列中取出指令代码，经指令译 码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果 或执行指令所需的数据，都由 EU 向 BIU 发出命令，对存储 器或I/O接口进行读/写操作。
MOV AX , SS:[100H] 求1.操作数的PA? 已知：DS:3001H SS:2010H
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例题：
MOV AX , [BX] MOV AX , [BP] 分别求：1.操作数的PA? 2.(AX)=? 已知：DS:2000H ES:1000H SS:3000H CS:5000H BX:10H BP:20H
PF= 0，因为低8位运算结果01011110是奇数个1； CF= 0，因为最高位无有进位；
AF= 0，因为D3位没有向D4位产生进位；
P31 例题3.2—3.4
OF= 0，由于D14位没向D15位产生进位，D15位也没有进位。
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4）．段寄存器 8086CPU共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个 逻辑段的段起始地址。
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3.1.2 8086微处理器内部结构组成
AX AH BH CH DH SP BP SI DI ALU 数据总线 （ 16 位） 暂存器 AL
BX
CX DX
BL
CL DL
地址加法器
∑
1.CPU功能结构
CS DS SS 总线控制逻辑 ES IP 内部通信 寄存器 8086/8088 总线
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物理地址的算法
段基址
15 0
逻 辑 地 址
0915
19 15 0 0
每当CPU访问存储器时， 总线接口单元BIU把逻辑 地址转换成物理地址。 首先把逻辑地址中的段基 址（在段寄存器中）左移 4位，形成20位的段起始 地址（段基址），然后再 加上16位的偏移量，产生 20位的物理地址。
FFFFFH
图 3-10 存储器分段示意图
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段寄存器
00000H
段基址
偏移量
段 寄 存 器
CS DS SS ES
代码段
段基址 数据段 堆栈段
段基址
CPU将存储器划分成若干 段，把将要运行的程序个 部分分别放在一个存储段 中。每个存储段用一个段 寄存器来指示它的首地址 （段基址）。 一个存储单元与它所在 段的段基址之间的距离 叫该存储单元的偏移量 （偏移地址）。
EU
堆栈指针寄存器 基址指针寄存器 源变址寄存器 目的变址寄存器
标志寄存器 指令指针寄存器 代码段寄存器 数据段寄存器 堆栈段寄存器 附加段寄存器
控制寄存器
BIU
段寄存器
8086/8088CPU内部寄存器结构
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1）．通用寄存器
通用寄存器分为数据寄存器、指针寄存器和变址寄存器 三组。 数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX，一 般用来存放16位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又 可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使 用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组，用于存放8 位数据，它们均可独立寻址、独立使用。 指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器 SI、DI，都是16位寄存器, 一般用来存放地址的偏移量。 这8个16位通用寄存器都具有通用性，从而提高了指令 系统的灵活性。但在有些指令中，这些通用寄存器还各自有 特定的用法 ，见下表。
符号标志：和运算结果的最高位相同 奇偶标志 单步中断 中断允许标志 方向标志
1 允许CPU响应可屏蔽的中断请求
0 不允许CPU响应可屏蔽的中断请求
进借位标志
1 串操作过程中地址自动递减 0 串操作过程中地址自动递增 1 有溢出 0 无溢出
溢出标志
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两个数进行加法运算，看标志位的变化情况。 0010 0011 0100 0101 + 0011 0010 0001 1001 0101 0101 0101 1110 SF= ZF= 0，因为最高位为0； 0，因为运算结果不为0；
0915 0
15 0
003 A
偏移量
+）
003 A
0918 A
物理地址
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CS
IP
代码段
DS或ES
SI、BX或DI
数据段
SS
SP或BP
堆栈段
段寄存器和存放偏移地址的寄存器组合关系
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例题：
MOV AX , [100H] 求1.操作数的PA? 2.(AX)=? 已知：DS:3001H SS:2010H
第3章 微处理器
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3.1 8086/8088微处理器的内部结构
微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处理器”，又称 “中央处理器（CPU）”，其职能是执行算术/逻辑运算，并负责 控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。 3.1.1 基本性能指标 16位微处理器(8088是准16位的)； 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶 体管； 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； 时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为0.3ms~0.6ms 16根数据线（8086）和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB 共有14个16位寄存器：8个通用寄存器，2个控制寄存器，4个段 寄存器；
（1）代码段寄存器CS
（3）堆栈段寄存器SS
（2）数据段寄存器DS
（4）附加段寄存器ES
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存储器分段
00000H 逻辑段 1 起点 逻辑段 2 起点 逻辑段 3 起点 ∶ ∶ 逻辑段 1 ≤64KB
逻辑段 2 ≤64KB 逻辑段 3 ≤64KB
逻辑段 4 ≤64KB ∶ ∶
逻辑段 4 起点
段基址
附加段
0FFFFFH
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3. 8086/8088对存储器的访问
1）关于存储器的一些基本概念：
存储器是由若干存储单元组成的存储整体。 每个存储单元对应一个唯一的编号，即地址。 由于CPU有1M的寻址能力，所以1M的地址范围是 00…000（20个0）~11 …111（20个1）。用十六进 制也就是从：00000H ~0FFFFFH。 存储器最基本的单元是字节(Byte)，但任何相邻两个 字节可以构成一个字（Word），一个字有16位二进 制码，其中低8位在地址较低的字节，高8位在地址 较高的字节。 “小端方式” 用地址值较小的哪个字节单元地址作为这个字单元 的地址。