16位微处理器

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8088CPU的引线信号： 1.地址和数据线 2.控制和状态线 3.电源和定时线 控制 工作在 什么 组态
状态与 高4位地址 分时复用
数据与 低8位地址 分时复用
最大 （最小） 组态下 的控制 信号 与组态无关 的引线
电源和定时线
8088 CPU引线的排列
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3.1 8086/8088的引线及功能
ห้องสมุดไป่ตู้
2.2 8086/8088 的寄存器
（2）控制标志 用于控制CPU的操作。 方向标志位DF 控制数据串操作指令的步进方向 DF=1,地址增址;DF=0,地址减址 中断允许标志位IF 控制CPU是否开中断. IF=1, CPU开中断 IF=0, CPU关中断 追踪标志位TF（陷阱标志位） TF=1，CPU单步执行程序，常用于程序的调试 TF=0，CPU正常执行程序
CS——存放代码段的段基址 SS——存放堆栈段的段基址 DS——存放数据段的段基址 ES——存放附加数据段的段基址 代码段的逻辑地址 ——CS:IP 堆栈段的逻辑地址—— SS:SP
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2.3 存储器分段和物理地址的生成
1.存储器分段 8086/8088 有 20 条地址线，可以寻址 1M 字节，每个字节所对应 的20位的地址称为物理地址。20位的物理地址在 CPU内部就应有 20 位的地址寄存器，而机内的寄存器是16位的，16位寄存器只能寻址 64KB。所以把1M字节的存储器分为若干个逻辑段，其中每一个段最 多可寻址64KB。存储器的分段并不是唯一的，段与段之间可以部分 重叠、完全重叠、连续排列、断续排列，允许它们在整个存储空间 浮动，非常灵活。对于一个具体的存储单元来说，它可以属于一个 逻辑段，也可以同时属于几个逻辑段。如下图所示，地址00000H～ 0FFFFH 为 一 个 段 ， 地 址 00010 ～ 1000FH 为 一 个 段 ， …… ， 地 址 F0000H ～ FFFFFH 为一个段。 00020H 单元既属于 00000H ～ 0FFFFH 段， 又属于 00010H ～ 1000FH 段，同时还属于 00020H ～ 1001FH 段。段基 址和偏移地址一样都是16位无符号二进制整数，其值可为0000H ～ FFFFH，这样每一个段就一定开始于一个能被16整除的地址(即该地 址的最低四位为全0)。 20
1.地址和数据线
（1）AD7～AD0 低8位地址/数据线.利用内部的多
路开关，数据与低8位地址分时复用这些引线.
当CPU访问存储器或外设时，先输出访问地址， 由外部锁存器锁存地址，再读/写所需要的数据 （2）A15～A8 中间8位地址线.8088内部锁存
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3.1 8086/8088的引线及功能
（3）A19～A16/S6～S3 高四位地址/状态线.地址 与状态分时复用.访问外设时，4位地址线不用. 存储器的读/写和I/O操作时这些线用来输出状态 信息： S6 S5 S4 S3 0 F的IF位 0 0 ES 0 1 SS 1 0 CS 1 1 DS 28
例如： 逻辑地址0001H：1010H对应的 物理地址为00010H+1010H=01020H 再如： 逻辑地址0101H：0010H对应的 物理地址为01010H+0010H=01020H
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16位微处理器
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概述
8086/8088微处理器 8086/8088的CPU总线 主要操作时序
位寄存器使用：AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL

AX——累加器，BX——基址寄存器
CX——计数寄存器，DX——数据寄存器
SP——堆栈指示器，BP——基址指示器 SI——源变址寄存器，DI——目的变址寄存器 12
2.2 8086/8088 的寄存器 2.指令指示器IP(instruction point)
微型计算机及应用
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16位微处理器
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概述
8086/8088微处理器 8086/8088的CPU总线 主要操作时序
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1 微处理器概述
微处理器(microprocessor)是微型计算机的运算及控制部件， 也称中央处理单元(CPU)。它本身不构成独立的工作系统，因而 它也不能独立地执行程序。通常，微处理器由算术逻辑部件 (ALU)、控制部件、寄存器组和片内总线等几部分组成。 第一代微处理器是1971年Intel公司推出的4004，以后又推 出了4040和8008。它们是4位及8位微处理器，只能进行串行的 十进制运算，集成度达到2 000个晶体管／片，用在各种类型的 计算器中已经完全能满足要求。 第二代微处理器是1974年推出的8080，M6800及Z80等。它们 是采用NMOS工艺的8位微处理器，集成度达到9 000个晶体管／ 片。在许多要求不高的工业生产和科研开发中已可运用。这些8 位微处理器构成的计算机系统对许多算术运算和其他操作都必 须编制程序。8位微处理器只有16位地址线，最多可寻址64K个 存储单元，对于具有大量数据的大型复杂程序都可能是不够的。
2.2 8086/8088 的寄存器
8个 通用 寄存器
2个 控制寄存器 4个 段寄存器
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2.2 8086/8088 的寄存器
1.通用寄存器

通用寄存器共8个：AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI，均 为16位,在EU部件中 AX,BX,CX,DX均可分成高8位和低8位，作为独立的8

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1 微处理器概述
20世纪70年代后期，超大规模集成电路(VLSI)投 入使用，出现了第三代微处理器。Intel公司的8086／ 8088，Motorola公司的M68000和Zilog公司的Z8000等16 位微处理器相继问世，它们的运算速度比8位微处理器快 2～5倍，采用HMOS高密度工艺，集成度达29 000个晶体 管／片，赶上或超过了20世纪70年代小型机的水平。从 此，传统的小型计算机受到严峻的挑战。 20世纪80年代以来，Intel公司又推出了高性能的 16位微处理器80186及80286。它们与8086／8088向上兼 容。80286是为满足多用户和多任务系统的微处理器，速 度比8086快5～6倍。处理器本身包含存储器管理和保护 部件，支持虚拟存储体系。 4
3.1 8086/8088的引线及功能
2.控制和状态线
分两种：一种8088组态有关的线，另一类是与组态无关的线 (1)MN/MX 控制8088工作与什么组态.接电源（+5V），8088处 于最小组态，接地，8088处于最大组态 (2)最小组态下的控制信号线
1 微处理器概述
1985年，第四代微处理器80386及M68020推出市 场，集成度达45万个晶体管／片。它们是32位微处理器， 时钟频率达40MHz，速度之快、性能之高，足以同高档 小型机相匹敌。 总之，20世纪70年代至今，微处理器的发展是其他许 多技术领域望尘莫及的，如1989年推出了80486，1993 年推出了Pentium及80586等更高性能的32位及64位微处 理器，它也促进了其他技术的进步。 本章以讲解16位8086／8088微处理器为中心，第 5章再介绍80386，80486及Pentium等芯片的原理。因为 它们是当今许多流行的微型计算机，如IBM PC及许多兼 容机联想，同方，COMPAQ等个人计算机的CPU。 5
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2.1 8086/8088CPU的结构
8086 CPU从功能上可分为两部分，即总线接口部 件(bus interface unit ，缩写为BIU)和执行部件 EU(execution unit)。8086的内部结构如下图所示。 图的左半部分为执行单元EU，右半部分为总线接口单 元BIU。EU不与外部总线(或称外部世界)相联，它只负 责执行指令。而BIU则负责从存储器或外部设备中读取 指令和读/写数据，即完成所有的总线操作。这两个单 元处于并行工作状态，可以同时进行读/写操作和执行 指令的操作。这样就可以充分利用各部分电路和总线， 提高微处理器执行指令的速度。 8
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2.2 8086/8088 的寄存器
4.段寄存器
8086/8088有20条地址线，存储器的物理地址必须 用20位二进制数表示。ALU只能处理16位的地址运算， 与地址有关的寄存器都只有16位。因此8086/8088把20 位的存储器地址分成若干个段来表示。段寄存器就是用 来存放段基址（段的起始地址的高16位地址）的寄存器。 段内再由16位二进制数来寻址，段内寻址的16位二进制 数是段起始地址到存储单元的字节距离，称为段内偏移 地址。 存储单元的地址由段基址或段寄存器和偏移地址 两部分组成，用冒号连接段基址或段寄存器和偏移地址， 像这样表示的地址称为逻辑地址。 段基址：偏移地址 或 段寄存器：偏移地址 18
（1）状态标志
反映EU执行算术或逻辑运算后的结果
进位标志位CF 加减运算执行后，最高位有进位或借位，CF=1； 无进位或借位，CF=0 主要用于多字节加减运算

辅助进位标志位AF 最低4位D3～D0位有进位或借位，AF=1；无进位 或借位，AF=0 用于BCD数的算术运算(调整)指令

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2.2 8086/8088 的寄存器
16位微处理器
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概述
8086/8088微处理器 8086/8088的CPU总线 主要操作时序
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微型机是由具有不同功能的一些部件组成的。中央处理 单元(CPU)是微型机的心脏，它决定了微型机的结构。要构成一 台微型计算机，必须了解CPU的结构。本节将详细介绍 8086/8088 CPU的结构，它是掌握80x86微处理器和IBM PC微型 计算机的基础。 8086和8088 CPU的内部基本相同，但它们的外部性能是有 区别的。8086是16位数据总线，而8088是8位数据总线，在处理 一个16位数据字时，8088需要两步操作而8086只需要一步。 8086和8088 CPU的内部都采用16位字进行操作及存储器 寻址，两者的软件完全兼容，程序的执行也完全相同。然而， 由于8088要比8086有较多的外部存取操作，所以，对相同的程 序，它将执行得较慢。这两种微处理器都封装在相同的40脚双 列直插组件(DIP)中。
2.1 8086/8088CPU的结构
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2.1 8086/8088CPU的结构
（1）执行单元EU(execution unit)
EU负责执行指令，完成两种操作：算术逻辑运算、 计算存储器操作数的偏移地址 （2）总线接口单元BIU(bus interface unit) BIU完成所有的总线操作 EU和BIU并行工作，可以同时进行读/写操作和执行 指令的操作 10
2.3 存储器分段和物理地址的生成
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2.3 存储器分段和物理地址的生成
2. 物理地址的形成： 段寄存器的值×10H+偏移地址 将段寄存器的值即 段基址乘以10H(将 16位二进制数逻辑 左移4位)得到20位 的段首址，然后与 16位的偏移地址相 加得到20位的物理 地址，如右图所示。 22
2.3 存储器分段和物理地址的生成
IP ——硬件电路，能自动跟踪指令地址。 在开始执行程序时,赋给IP第一条指令的地 址,然后每取一条指令,IP的值就自动指向下 一条指令的地址
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2.2 8086/8088 的寄存器
3.状态标志寄存器(status flags)
9个标志位，其中6个状态标志，3个控制标志
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2.2 8086/8088 的寄存器
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3.1 8086/8088的引线及功能
8086/8088均为40条引线、双列直插式封装，某些引线 有多重功能，其功能转换有两种情况：一种是分时复用， 另一种是按组态定义. 用8088微处理器构成系统时，有两种不同的组态： 最小组态→用8088微处理器构成一个较小系统，即所连 的存储器容量不大，I/O端口也不多，此时系统的控制 总线由8088直接提供. 最大组态→用8088构成一个较大系统时，系统的控制信 号不能由CPU直接提供，而必须由总线控制器控制产生.
溢出标志位OF 运算结果超出了机器数所能表示的数的范围 OF=1； 反之，OF=0 该标志表示运算结果是否产生了溢出 符号标志位SF 结果为负数，SF=1；结果为正数，SF=0 零标志位 结果为0，ZF=1；结果不为0，ZF=0 奇偶标志位PF 结果低八位中1的个数为偶数，PF=1；为奇数， PF=0。用于检查数据在传送过程中是否发生错误 16