16位微处理器
8086结构组成
8086结构组成8086是一款16位微处理器，它的结构组成非常复杂。
本文将从以下几个方面来详细介绍8086的结构组成。
一、总体结构8086由三个主要部分组成：执行单元（EU）、总线接口单元（BIU）和寄存器组。
1.执行单元：负责执行指令并进行算术和逻辑运算。
2.总线接口单元：负责与外部设备通信并控制数据传输。
3.寄存器组：包括通用寄存器、段寄存器和指令指针寄存器等。
二、执行单元1.指令队列指令队列是执行单元中的一个重要部分，它可以存储多条指令，以便快速地进行取指令操作。
当EU需要执行一条新的指令时，它会从队列中取出下一条指令并开始执行。
2.算术逻辑单元算术逻辑单元（ALU）是执行单元中的核心部分，它可以进行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除、与、或等操作。
ALU还可以处理条件跳转和无条件跳转等控制操作。
3.状态标志寄存器状态标志寄存器（FLAGS）用于记录ALU运算的结果，以便EU进行下一步操作。
FLAGS寄存器包括零标志位、进位标志位、溢出标志位等。
三、总线接口单元1.地址加法器地址加法器（AFA）是BIU的核心部分，它可以将内部地址转换为外部地址，并控制数据传输。
2.指令缓存器指令缓存器（IC）用于存储从内存中读取的指令。
当EU需要执行一条新的指令时，BIU会从IC中取出相应的指令并传输给EU。
3.数据缓存器数据缓存器（DC）用于暂时存储从内存中读取或写入的数据。
当EU 需要访问内存时，BIU会将相应的数据传输到DC中，EU再从DC中读取或写入数据。
四、寄存器组1.通用寄存器8086有8个16位通用寄存器，分别命名为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP。
这些寄存器可以用于保存临时数据和计算结果等。
2.段寄存器8086有4个16位段寄存器，分别命名为CS、DS、ES和SS。
这些寄存器用于保存程序和数据在内存中的位置信息。
3.指令指针寄存器指令指针寄存器（IP）用于保存下一条指令在内存中的地址。
第2章__16位微处理器
地址锁存允许信号，表示地址/数据总线上传输的是地址 信号。
最小模式下的主要引线
RESET：输入
复位信号，保持4个以上时钟周期的高电平时将引起CPU进 入复位过程（IF清0，并从存储单元FFFF0H开始执行指令）；
BHE/S7：输出
高8位数据总线允许。在读/写操作期间允许高8位数据总线 D16～D8有效（即读/写数据的高8位）。
二、8086CPU的引线及功能
引脚定义方法大致分为：
每个引脚只传送一种信息（如RD） 电平的高低代表不同的含义（如M/IO） 在不同模式下有不同的名称和定义（如WR/LOCK） 分时复用引脚（如AD15～AD0） 引脚的输入、输出分别传送不同的信息（如RQ/GT0）
最小模式下的主要引线
2.4 8086/8088存储器组织
8086可访问1MB的存储空间（为什么？）
哪个寄存器能够放得下20位的地址？ 用分段的方法解决。
段是存储器中的一块区域
段起始于存储器内16字节整倍数的边界处。
段首地址的最低4位一定为0
用段和偏移的组合访问存储单元
每个段最大为64KB，最小为16B（为什么？） 所有存储单元的地址都由段地址加偏移地址组成 段地址被装入段寄存器中以供寻址使用 偏移地址用于在64KB存储器段内选择任一单元
DS：数据段寄存器
这两个段存放操作数
ES：附加段寄存器
SS：堆栈段寄存器：指示堆栈区域的位置
CS
DS/ES
SS
代码段
数据段
堆栈段
三、控制寄存器
IP：指令指针寄存器
其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。
FLAGS：标志寄存器
Maxim Integrated产品介绍：16位MAXQ微处理器说明书
most demanding needsM icrocontrollerPrecision AnalogSecurityLow-Power OperationIndustry's best securitytechnology to protect money, software IP, or secret dataWorld-class low power and high performance to make today’s battery-powered equipment run faster and longerPrecision analog to support complex, mixed-signal embedded applicationsMaxim is a registered trademark of Maxim Integrated Products, Inc. © 2009 Maxim Integrated Products, Inc. All rights reserved.Give your customer months of extra time 16-bit MAXQ® µCs greatly extend battery life in portable equipment The MAXQ610 is designed for low-cost, high-performance, battery-powered applications. This 16-bit, RISC-basedconsumption. Its anticloning features and secure MMU enable you to protect your IPMicrocontroller• 16-bit MAXQ RISC core• 64KB flash memory, 2KB SRAM• Ultra-low supply current• Active mode: 3.75mA at 12MHz• Stop mode: 200nA (typ), 2.0µA (max)• Wide, 1.7V to 3.6V operating voltage range • IP protection• Secure MMU supports multiple privilegemaster/slave • Two 16-bit timers/counters• 8kHz nanoring functions as programmable wakeup timerMaxim’s line of low-power µCs are designed to specifically address the most pressing demands on today’s battery-powered electronics. These µCs extend battery life, enable advanced feature sets through higher performance and integration, and allow small form factors with reduced footprint solutions.KEYPAD MATRIXGPIOsSECURE, 16-BIT MAXQ COREMAXQ610Supports capacitive touch or pushbutton matrixDirectly drive IR transmission up to 25mA Operates down to 1.7V—ideal for 2AA/AAA batteries!Learning or fixed-function remoteApplication focus: Universal remote controlsMaxim now offers the widest range of devices with integrated infrared drivers and timers for IR communications, due to its acquisition of the Classic IR and Crimzon ® lines from Zilog. Combined with the unmatched ability to extend battery life and integrate multiple features, Maxim’s µCs are the ideal choice for remote-control designs.Need a PCI 2.0 silicon provider?Look no furtherThe universal secure integrated platform professional IC (USIP™ PRO) is the industry’s highest performance, most secure 32-bit MIPS® microprocessor. It supports Linux® operating systems and enables next-generation EMV® and PCI PED-compliant applications.With the acquisition of Innova Card and the secure transaction Zatara® product line from Zilog, the secure µC product line from Maxim now offers the broadest range of products for the high-security, financial-terminal market. Combining Maxim’s high-security silicon technology, Innova Card’s application knowledge and support, and Zatara’s impressive integration, Maxim now has the best knowledge, technology, and products to support the most demanding security applications.Secure microcontrollersIndustry’s fastest, most secure ARM®-based SoC µC meets PCI 2.0 requirementsIntegrates security and application-management functions needed for the next generation of trusted devicesEXTERNAL BUS CONTROLLERLowest pin count, secure µC for financial-terminal applicationsSmallest footprint available for applications that require a high level of physical and logical security32-bit µC integrates security supervisor and cryptographic functionsIdeal for any application that requires PCI, FIPS 140-2, Common Criteria, or other security certificationsElectricity meter or power analyzer? Electricity-metering AFE combines watt-hour and VAR-hourmeasurement with sophisticated power analysisThe MAXQ3180 AFE is deceptively simple: an 8-channel ADC combined with asingle-cycle, 16-bit RISC core to create a complete electricity-metering AFE. But whatsets the MAXQ3180 apart from other AFE devices is the set of algorithms embeddedalso aAlphanumeric LCD for display of many metercharacteristicsMAXQ2000 supervisoryMCU with JTAG programming and debugThree voltage and current-phase inputs,plus connections formeter pulses and EIA-485 communicationInfrared communicationfor contactless readingand configurationRS-232 for readingand configurationduring bench test andcalibrationTransformer-basedcurrent sensing providesbetter than class 0.5accuracy (0.5% over theoperating range)AB214MAXQ3180 reference designHow the PCB is routed can make the difference between an exceptional electricity meter design and a merely acceptable design. Maxim has years of experience in successful analog layout and can help you design an exceptional electricity meter on your first pass. Our engineering team can review your MAXQ-based design to ensure your product’s performance.Metering microcontrollers9Innovative chipset solution reduces BOM in polyphase energy metersKeeps phases isolated without bulky, expensive current transformersis keeping the phases isolated from one another and from external connections. and its Manchester-encoded inexpensive capacitors rather than bulky current transformers without compromising accuracy U S E R M A X Q C O R E64KB CODE FLASHSERIAL (2)TIMERS (2)GPIO RTC2KB DATA RAM MAXQ3108USER CORESource code and schematics availableDesign files for the MAXQ3108/DS8102 reference design meter are available. These files include schematics, bills of material, and complete source code written in C. In addition, our support team can help you integrate the MAXQ3108 and DS8102 into your own design. Contact your sales representative for more details.Metering microcontrollersGive your customers a steady hand16-bit µC has optical image stabilization to self-correct for higher image qualityThe MAXQ8913 provides a complete dual-axis optical image stabilization (OIS) solution for digital and cell-phone cameras. This µC integrates data converters, operational amplifiers, and various communications ports, making it ideal for all-in-one servo loop control by supporting both voice-coil and stepper-motor applications.GYRO GYROTEMP SENSORAMPACTUATORSENSORPITCHLENS MODULEYAWAMP ACTUATORSENSORHand vibrations in pitch and yaw axes are captured by gyros Sensors feed lens adjustment data back to MAXQ8913l ee n ce d e s i g nOP AMPSThe seamless integration of analog peripherals with the 16-bit, single-cycle MAXQ RISC core and various digital peripherals makes our mixed-signal µCs' performance-to-power characteristics the industry’s best among 16-bit µCs.Mixed-signal microcontrollers11TEMP SENSOR 12-BIT DACMAXQ7666MAXQ7670MAXQ7666MAXQ7670MAXQ PROCESSORSPILIN UART10-/12-BIT ADC16 x 16 MACCAN 2.0B1 OR 3TIMERSGPIO JTAGPGAM U XM U XMAXQ7666MAXQ7670Revolutionary integration enables small sensor conditionersIntegrated µC and high-performance analog circuitry reduce footprint by up to 80%, decrease cost, improve signal integrity, and accelerate sensor developmentThe MAXQ7666/MAXQ7670 are complete, integrated solutions for processing small-amplitude analog-input signals, such as those from anisotropic magnetoresistive (AMR) or other sensors producing small, sensor-output signals. Applications include automotive steering-angle and torque sensors, CAN-based automotive and industrial sensors, and industrial control.Features• Up to 8 single-ended or 4 differential ADC channels with on-chip input multiplexer • High-precision PGA• Fast, 16-bit MAXQ µC with 16 x 16 MAC• Flexible CAN 2.0B, LIN/UART, and SPI interfacesBenefits• Reduce BOM cost by 30% to 40%• Allow efficient, on-chip numerical computation • Include a variety of interfaces for automotive and industrial usePartFlash Size (KB)Temp Range(°C)PackageMAXQ7666BATM+*16 (8k x 16)-40 to +12548 TQFN-EP (7 x 7)MAXQ7670ATL+64 (32k x 16)40 TQFN-EP (6 x 6)Small Package (mm x mm)*Contact factory for availability.The continuing demands to enhance automotive safety and improve fuel economy are driving the need for increased electronics content. This, in turn, is increasing the number of µCs and sensors required to meet these demands. Maxim enables automotive electronics suppliers to meet the demands for collision detection and drive-by-wire steering by integrating the analog electronics with the µC, thus providing an intelligent interface to the sensor.Microcontroller-based sensor interfacesYes, we make that...。
第2章 16位微处理器
表2.2 段寄存器使用时的一些基本约定
思考题
下列CPU中属于准16位的是 A.8080 B.8086 C.8088 。 D.80386SX A.ALU，EU，BIU C.寄存器组，ALU 答案： C
思考题
8086CPU的内部结构由 组成。 B.ALU，BIU，地址加法器 D.EU，BIU
答案：D
思考题
例题
设(CS)=4232H ，(IP)=0066H，试计算物理地址。
思考题
已知物理地址为FFFF0H，且段内偏移量为 A000H，若对应的段基址放在DS中，则DS 应为 。 A.5FFFH B.F5FFH C.5FFF0H D.F5FF0H 答案：B
注意
一个存储单元的物理地址是唯一的，而逻辑 地址是可以不唯一的。 例如： 1200H:0345H12345H 1100H:1345H12345H
第2章 16位微处理器8086/8088
2.1.0 简介 2.1.1 8086/8088CPU的内部结构 2.1.2 8086/8088CPU的总线周期 2.1.3 8086/8088系统的工作模式 2.1.4 8086/8088的操作和时序 作业
2.1.0 简介
1978年，Intel推出了8086微处理器，一年多以后推出了 8088，这两种都是16位微处理器。 时钟频率为5MHz~10MHz，最快的指令执行时间为400ns。 8086有16根数据线：可以处理8位或16位数据。 有20根地址线：可寻址即1MB（220）的存储单元和 64KB（216）的I/O端口。 8088：准16位微处理器 8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是按16位设 计的，但外部数据总线只有8条，因此执行相同的程序， 8088要比8086有较多的外部存取操作而执行得较慢。 设计的主要目的：为了与Intel原有的8位外围接口芯片直接 兼容。
8086 晶体管数量
8086 晶体管数量
8086是Intel系列的16位微处理器，芯片上有4万个晶体管，采用HMOS工艺制造，用单一的+5V电源，时钟频率为4.77MHz~10MHz。
8086有16根数据线和20根地址线，它既能处理16位数据，也能处理8位数据。
关于8086的晶体管数量，有不同的说法。
一种说法称，其晶体管数量约为29000个；另一种说法称，其晶体管数量为4万个。
8086处理器的晶体管数量较多的主要原因是当时的计算需求和技术限制。
早期的个人计算机需要在处理大量的数据时能够提供较高的性能。
而为了实现这一目标，需要使用较多的晶体管。
与后来的处理器相比，8086的晶体管数量较少。
例如，1997年的Intel Pentium II （奔腾II）处理器有750万个晶体管，1999年的Intel Pentium III（奔腾III）有950万个晶体管，而2000年的Intel Pentium 4（奔腾4）则有4210万个晶体管。
综上所述，8086的晶体管数量是一个有争议的话题。
关于其确切的数量，不同的资料给出了不同的答案。
尽管如此，不可否认的是，在那个时期，8086处理器的晶体管数量已经相当可观了，这主要归功于当时的技术限制和计算需求。
8086-16位微处理器介绍
8086-16位微处理器介绍第⼆章 8086/8088（16位）微处理器第⼀节、16位微处理器第⼀代微处理器 1971年Intel 公司推出4004和8008，是4和8位微处理器，采⽤PMOS ⼯艺。
第⼆代微处理器 1974年推出的8080、M6800、Z-80等，是8位微处理器，采⽤NMOS ⼯艺。
第三代微处理器 70年代后期Intel 公司推出8086/8088、Motorola 公司M68000、Zilog 公司的Z8000，是16位微处理器，采⽤HMOS ⼯艺。
80年代以来，Intel 公司推出80186⽤80286，与8086/8088兼容。
第四代微处理器 1985年，推出的80386及M68020是32位微处理器。
1989年推出80486。
1993年推出Pentium 及80586等更⾼性能的32位和64位微处理器。
第⼆节8086/8088CPU 结构微处理器 8086, 8088结构类似，内部都是16位总线，但外部性能是有区别。
8086CPU 功能结构分为两部分：总线接⼝部件BIU ，执⾏部件EU 。
两部分各⾃执⾏⾃⼰的功能并⾏⼯作，这种⼯作⽅式与传统的计算机在执⾏指令时的串⾏⼯作相⽐极⼤的提⾼了⼯作效率。
计算机执⾏程序时，CPU 的⼯作顺序是：取指令执⾏指令再取指令再执⾏指令．．．特点：CPU 串⾏⼯作。
8086CPU ⼯作顺序是：取指令，执⾏指令同时进⾏。
特点：CPU 并⾏⼯作。
⼀、执⾏部件数据4个通⽤寄存器 : A X , B X , C X , D X4个专⽤寄存器 S P , B P , S I , D I算术逻辑部件：ALU8086/8088的EU 的特点1个标志寄存器： F R ；分成两类：状态标志、控制标志F R 的格式：⼆、总线接⼝部件BIU功能：负责与存储器、I/O 端⼝传送数据BIU 的组成：4个段地址寄存器（16位）：CS 、DS 、ES 、SS16位指令指针寄存器IP20位地址加法器6字节的指令队列⼀条指令20地址的形成：由代码段CS 左移4位后与指令指针寄存器IP 内容相加得到注意：指令执⾏单元（EU ）的功能：⼀般情况下，指令按照它存放的顺序先后执⾏，EU 源源不断地从指令队列中取得指令代码，达到满负荷地连续执⾏指令⽽省去“取指令”的时间。
第2章 16位微处理器8086
计算机原理讲义
执行单元EU
4) 标志寄存器 FLAG
6位状态标志，3位控制标志IF、DF、TF，剩下7位保留 位状态标志， 位控制标志IF、DF、TF，剩下7 IF 15 14 13 12 11 10 9 IF 8 7 6 5 4 AF 3 2 PF 1 0 CF
OF DF
TF SF ZF
Flag） 位标志， CF（Carry Flag）进(借)位标志，加法运算最高位产生进位或减法运算 最高位产生借位， 否则置0 最高位产生借位，则CF置1，否则置0 Flag）辅助进位标志，加法运算时第3位往第4 AF（Auxiliary Carry Flag）辅助进位标志，加法运算时第3位往第4位 有进位，或减法运算时第3位往第4位有借位， AF置 否则置0 有进位，或减法运算时第3位往第4位有借位，则AF置1，否则置0 Flag）零标志, 若当前运算结果为零, ZF置1,否则置 否则置0 ZF（Zero Flag）零标志, 若当前运算结果为零, 则ZF置1,否则置0 SF（ Flag）符号标志，与运算结果最高位相同，若为负数， SF（Sign Flag）符号标志，与运算结果最高位相同，若为负数，则SF 否则置0 SF指示了当前运算结果是正还是负 置1，否则置0，SF指示了当前运算结果是正还是负 Flag）溢出标志，有符号数算术运算结果溢出， OF置 OF（Overflow Flag）溢出标志，有符号数算术运算结果溢出，则OF置1， 否则置 否则置0 PF（Parity Flag）奇偶标志，运算结果低8位所含1的个数为偶数则PF Flag）奇偶标志，运算结果低8位所含1的个数为偶数则PF 置1，否则置0 否则置 计算机原理讲义
总线接口单元（BIU） 一. 总线接口单元（BIU） 1. 具体功能
嵌入式微处理器的分类
嵌入式微处理器的分类
什么是嵌入式微处理器？
嵌入式微处理器是一种由内置单片机的微型计算机，这种集成的单片机可以直接安装于普通的电子设备中，提供嵌入式控制功能，它们完全由软件来控制。
这些微处理器通常具有快速的处理能力，并带有嵌入式的外设，能够将计算机的功能植入到可移植设备当中，实现对多功能电子产品的整体控制。
嵌入式微处理器分类
嵌入式微处理器可以分为以下几种：
1、 8位微处理器：这类微处理器是8位指令操作的，数据宽度为8位，具有较少内存容量、低功耗、低成本和简单模块化的特点。
它们通常用于家用电器和自动控制中。
2、 16位微处理器：16位微处理器对指令有更高的处理能力，指令和数据均为16位，多用于工控系统、信号处理系统中，常用于多类型设备的自动化控制、软件开发等领域。
3、 32位微处理器：32位微处理器使用32位指令和数据宽度，它们更快、更强大，一般用于工业、商业、家用自动控制系统。
4、 64位微处理器：这类微处理器使用64位指令和数据宽度，具有极高的运算性能和网络数据处理能力，常用于图形处理、数字信号处理、科学计算以及各类嵌入式控制系统中。
- 1 -。
计算机原理_2 8086微处理器
READY RDY1 AEN1 RDY2 AEN 2
3 复位信号产生 输入RES经过斯密特触发器分频以后，在时钟同频下产生RESET信号 送给CPU的RESET引脚，进行复位。 通常有以下两种情况会产生硬件复位信号： a 电源开关打开 b 按下机箱上的Reset按钮 电路如下所示：
例：CS的内容是89ABH，IP 的内容是0201H，则生成的地
址是89AB0H+0201H=89CB1H
20位的地址加法器 段地址左移4位+偏移量 → 20位的实际物理地址 段地址*16+偏移量 → 20位的实际物理地址 6个字节的指令队列
执行部件(EU)
16位的算术逻辑单元ALU 4个16位的通用寄存器 AX,BX,CX,DX，它们又可以分成8个8位的寄存器使用 AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL AL AH 4个16位的专用寄存器 SP——堆栈指针寄存器 BP——基址指针寄存器 SI ——源变址寄存器 DI ——目的变址寄存器
(二）时钟发生电路8284A 1 产生时钟信号 OSC 内部时钟同频信号 CLK 内部时钟三分频信号，占空比1/3 PCLK 内部时钟六分频信号，占空比1/2 CSYNC 外部时钟的同频信号 X1、X2 外接晶体，供内部振荡器产生震荡频率 EFI 外接时钟入端 F/C 时钟输入选择 PC机中14.31818MHz的外接晶体 CLK=4.77MHz 2 准备就绪信号 ASYNC为低电平时，表示READY输出时插入一个时钟周期延时。
三、常用的数据管理方式
堆
栈
LIFO FIFOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
2
堆栈：按照后进先出(LIFO)的原则组织的存储器空间（栈）。
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。
4 微机原理第四章 16位微处理器
20 位
AX BX CX DX
16 位 段 寄 存 器
指令指针
SP
BP DI SI
CS DS SS ES IP 内部暂存器 外部总线
EU
16 位
数据总线
运 算 寄 存器
总线
BIU
执行 控制 电路
控制 逻辑
8088 8位 8086 16位
A L U
指令对列
1 2 3 4
标志寄存器
8086为 6 字节
（（ 5 ）在执行转移指令时，指令队列中的原有内容被自动清 (3) 4 在执行指令的时，需要访问 EU又没有总线访问时， M或I/O设备，8088 EU会请求 BIU 1）当指令列已满，而且 ）每当 8086 的指令队列中有两个空字节（ 有一 2 EU 准备执行一条指令时，它会从指令队列取指 除， BIU 会接着往指令队列中装入另一个程序段中的指令。 便进入空闲状态。 BIU ，完成访问内存或 I/O端口的操作。 个空字节）时， BIU就会自动把指令取到指令队列中。 令，然后用几个时钟周期去执行指令。
16 位
总线接 口单元 （BIU）
总线 控制 逻辑 外部总线
8088 8位 8086 16位
运 算 寄 存器
指令对列
A L U
执行 控制 电路
8086为 6 字节
1
2
3
4
标志寄存器
执行单元 （EU）
4.1 8086的结构 从功能上分为两部分：BIU和EU, 内部结构如图所示。
4.2.1 执行单元EU
片内总线等
1. 第一代——4位或低档8位微处理器 第一代微处理器的典型产品是Intel公司
1971年研制成功的4004（4位CPU）及1972年 推出的低档8位CPU 8008。
8086指令编码格式
8086 微处理器是一款16 位的处理器，它使用的指令编码格式如下：
1. 指令长度
8086 指令长度不一，最短的指令只有1 字节（DAA），最长的指令有7 字节（INT）。
大多数指令长度为2 字节或4 字节。
2. 操作码
操作码定义了指令的操作类型，它通常占据指令的第1 个字节。
8086 操作码一共有13 个保留编码，每个编码对应一种特定的操作。
此外，还有一些可扩展的操作码，它们可以用来支持更多的指令。
3. 操作数
8086 指令可以有一个或多个操作数，操作数通常占据指令的第2 个字节至第4 个字节，具体取决于指令的类型和操作数的数量。
有些指令的操作数可以是立即数、寄存器或内存地址。
4. 标志寄存器
8086 中有一些标志寄存器，例如CF、ZF、SF 等，它们用于记录算术运算的结果。
有些指令会修改这些标志寄存器，例如CLT、SETB 等。
5. 其他位
有些指令的编码中还包含一些其他位，例如控制位、扩展位、版本号等。
总之，8086 指令编码格式是一种固定的格式，它定义了指令的长度、操作码、操作数、标志寄存器以及其他位。
这种编码格式的好处在于可以方便地编写汇编程序，并且可以通过指令的编码快速地识别出指令的类型和操作。
8086微处理器的指令集架构
8086微处理器的指令集架构8086微处理器是一种16位的通用微处理器，由英特尔公司于1978年发布。
它的指令集架构称为x86，后来的许多处理器都是基于该架构进行扩展的。
这个指令集架构是8086微处理器与其后继处理器（如80286、80386等）之间的兼容性的基础，影响了后来的计算机硬件和软件设计。
8086指令集架构具有大量的指令和寻址模式，这些指令可以操作不同的数据类型和寄存器。
下面我们来介绍一些8086指令集的主要特点和功能：1.数据传送指令：- MOV：用于将数据从一个位置复制到另一个位置。
例如，MOV AX, BX可以将BX寄存器的内容复制到AX寄存器。
- PUSH和POP：用于将数据从寄存器或内存推送到堆栈或从堆栈中弹出。
例如，PUSH AX将AX寄存器的内容推送到堆栈中。
2.算术和逻辑指令：- ADD、SUB、INC和DEC：用于对寄存器或内存中的数据执行加法、减法、递增和递减操作。
- AND、OR、XOR和NOT：用于对寄存器或内存中的数据执行逻辑操作，如与、或、异或和取反。
- MUL和DIV：用于对寄存器或内存中的数据执行乘法和除法操作。
3.控制转移指令：- JMP：用于无条件跳转到指定标签或内存位置。
- JZ、JNZ、JE、JNE等：用于根据条件跳转到不同的指令位置。
例如，JZ表示如果零标志位为真，则跳转。
- CALL和RET：用于调用和返回子程序。
4.串操作指令：- MOVS、LODS、STOS、CMPS：用于在内存之间复制、加载、存储和比较数据。
- REP和REPE：用于重复执行串操作指令。
5.输入输出指令：- IN和OUT：用于从输入输出端口读取和写入数据。
- INT和IRET：用于进行中断和中断返回操作。
在8086指令集架构中，还有一些特殊的指令和寻址模式，用于实现更复杂的功能。
例如，8086支持段寻址模式，即使用段寄存器和偏移地址的组合来访问内存。
此外，还有一些面向特定任务的指令，如乘法指令和浮点操作指令等。
简述8086微处理器工作过程_概述及解释说明
简述8086微处理器工作过程概述及解释说明1. 引言1.1 概述8086微处理器是Intel公司于1978年推出的一种16位微处理器。
它是英特尔80x86系列中的第一个成员，也是后来广泛应用的x86架构的基础。
通过对8086微处理器工作过程进行简要概述和解释说明，本文旨在帮助读者更好地理解这一经典微处理器的工作原理。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、8086微处理器工作过程、8086微处理器的工作原理分析、8086微处理器的数据传输和操作方式以及结论。
在“引言”部分，将对文章整体进行概述,明确目标，并简要介绍该文各个部分的内容与主题重点.1.3 目的本文旨在提供有关8086微处理器工作过程的详细解释和说明，使读者了解其架构、指令执行流程、内部寄存器和指令集等关键信息。
此外，还将深入探讨8086微处理器的工作原理，包括数据总线与地址总线、控制信号和时序控制以及内部组成结构与功能模块等方面。
最后，文章还将重点介绍数据传输和操作方式，并回顾关键要点。
希望通过本文的阅读，读者能够对8086微处理器的工作过程有更全面、深入的理解，并为未来微处理器的发展做出贡献。
这是引言部分的相关内容，请按照这个框架进行详细撰写。
2. 8086微处理器工作过程：2.1 架构概述：8086微处理器是Intel公司于1978年推出的一款16位微处理器。
它采用复杂指令集计算机（CISC）架构，具有数据总线宽度为16位，地址总线宽度为20位，并拥有14个16位寄存器。
该处理器运行在最大频率为5 MHz的时钟速度下，可以执行多达290,000条指令每秒。
2.2 指令执行流程：8086微处理器的指令执行流程可以分为取指、译码、执行和写回四个阶段。
首先，从内存中读取指令并将其存储在指令寄存器中；然后，译码单元将指令解码成相应的操作，并从内存或寄存器中获取操作数；接下来，在算术逻辑单元（ALU）中进行运算或逻辑操作；最后，将结果写回到寄存器或内存中。
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。
8086微处理器
8086/8088微处理器8086是全16位微处理器，内、外数据总线都是16位。
8088是准16位微处理器，内数据总线是16位，外数据总线是8位。
二者除外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外，内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
1. 内部结构8086/8088微处理器从功能上可分为两个独立的处理单元：执行单元EU(Execution Unit)和总线接口单元BIU(Bus Interface Unit)。
其内部结构如图2.1所示。
执行单元EU由8个16位的通用寄存器、1个16位的标志寄存器、1个16位的暂存寄存器、1个16位的算术逻辑单元ALU及EU控制电路组成。
8个通用寄存器中，AX、BX、CX、DX为数据寄存器，用于存放参与运算的数据或运算的结果，它们中的每一个既可以作为一个16位寄存器使用，又可以将高、低8位分别作为两个独立的8位寄存器使用。
作为8位寄存器时，它们的名称分别为AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH。
这些寄存器除了用作通用寄存器外，通常还有各自特殊的用法： AX作累加器，所有的I/O指令及一部分串操作必须使用AX或AL来执行，另外还有一些指令使用AX及由AX 分出的AL、AH作为缺省的操作数，如乘、除法指令；BX作基址寄存器，在计算内存地址时，常用于存放基址；CX作计数寄存器，可以在循环、重复的串操作及移位操作中被作为计数器来使用；DX作数据寄存器，在一些I/O指令中用来保存端口地址。
指针寄存器SP和BP分别为堆栈指针寄存器和基址指针寄存器，作为通用寄存器的一种，它们可以存放数据，但实际上，它们更经常、更重要的用途是存放内存单元的偏移地址。
而变址寄存器DI和SI则主要用于变址寻址方式的目的变址和源变址。
图2.1 8086/8088CPU内部结构示意图总线接口单元BIU由4个16位的段寄存器(CS、SS、DS、ES)、1个16位的指令指针寄存器IP、1个与EU通信的内部暂存器、1个指令队列、1个计算20位物理地址的地址加法器∑及总线控制电路组成。
微机原理与接口技术-四章-16位微处理器
数据与指令的存储与访问
内存示意图
地址是数 据存放的 门牌号码 是标明数 据所在位 置的唯一 代号
所有CPU可以访问的数 据与指令都以二进制数 的形式存放在内存中
地址 0 1 2 … 255 …
内 容 00000100B（4） 10000000B（128） 00010001B（17） …… 00001111B (15) ……
数据寄存器
SP BP SI DI
IP
通用寄存器
地址指针和 变址寄存器
FLAGS
CS DS SS ES
控制寄存器
段寄存器
8086CPU内部寄存器结构
3．段寄存器 8086有四个段寄存器。为了寻址1MB内存，将内存分成若 干个逻辑段。每个段长64KB。使用四个段寄存器存放各段的基 本地址。 BIU中的四个段寄存器分别称为代码段CS(Code Segment) 寄存器、数据段DS(Data Segment) 寄存器、堆栈段SS(Stack Segment) 寄存器和附加段ES(Extra Segment) 寄存器。 CS段寄存器给出当前代码段的基址。DS段寄存器给出当前 数据段的基址。SS段寄存器给出当前堆栈段的基址。ES段寄存 器给出当前使用的附加段的基址。 4．控制寄存器 包括IP和FR两个16位寄存器。IP为指令指针寄存器，用来 存放代码段中的偏移地址。它与CS寄存器联用确定下一条指令 的物理地址。FR寄存器，下一小节将详细介绍。
2．指针及变址寄存器 包括SP、BP、SI、DI四个16位寄存器。它们可以像数据 寄存器一样在运算过程中存放操作数，但它们只能以字（16 位）为单位使用。此外，在段内寻址时用它们来提供偏移地 址。 SP：称为堆栈指针寄存器。用来指示栈顶的偏移地址， BP：称为基址指针寄存器。用作堆栈区中的一个基地址以 便访问堆栈中的其他信息。 SI：源变址寄存器。当与DS联用时，用来确定数据段中某 一存储单元的地址，在串处理指令中，SI作为隐含的源变址 寄存器，与DS联用达到在数据段寻址的目的。 DI：目的变址寄存器。在串处理指令中，DI作为隐含的目 的变址寄存器并ES联用在附加段中寻址，其它功能和使用方 法与SI基本相同。
8086微处理器
2021年1月30日星期六
2021年1月30日星期六
1.3 8086系统存储器的组织
8086系统在实模式下允许的最大寻址空间是1 MB，8086工 作在实模式，其地址宽度为20位，采用存储器地址分段的方法 来解决16位字长机器提供20位地址的问题。
1.存储器地址分段 2.逻辑地址与物理地址的计算
2021年1月30日星期六
1.4 8086/8088微处理器的引脚功能
总线控制逻辑。
4 6字节的指令队列。
2021年1月30日星期六
2.执行部件EU
算术逻 辑单元ALU
标志 寄存器
通用寄 存器组
EU控制器
2021年1月30日星期六
பைடு நூலகம்
1.2 8086的寄存器
1.通用寄存器 通用寄存器除了可以存放通用数据以外，都还有自己的特定功能。 2.专用寄存器 8086及以前的机器专用寄存器包括IP、SP和FLAGS 3个16位寄存器。 3.段寄存器 8086有4个16位段寄存器。
8086微处理器
8086微处理器是Intel系列的16位微处理器，它采用HMOS 工艺制造，双列直插，有40个引脚。8086微处理器的电源为单 一5V，主时钟频率为5 MHz～10 MHz。它的外部数据总线为16 位，地址线为20根。因为可用20位地址，所以可寻址的地址空 间达1 MB。
2021年1月30日星期六
SS（stack segment）
微机原理16位32位CPU(8086)
S6-S3：输出CPU的工作状态。 S6：指示8086/8088当前是否与总线相连， S6=0，表示 8086/8088当前与总线相连。 S5：表明中断允许标志当前的设置。 S5=0，表示CPU中断是关闭的，禁止一切可屏蔽中断源的 中断请求；S5=1，表示CPU中断是开放的，允许一切可屏 蔽中断源的中断申请。
出一个“准备好”信号，之后CPU才会自动脱离TW状态而进入T4状态。
• ⑤在T4状态，总线周期结束。
2.1.2 8086的引脚信号和工作模式
1. 最小模式和最大模式的概念
根据所连的存储器和外设规模的不同，使它们可以在两种模式下工 作： (1)最小模式:
在系统中只有一8086/8088CPU。 (2)最大模式： 有两个或两个以上的CPU，一个为主处理器8086/8088， 另一个为协处理器8087/8089。 数值运算协处理器8087, 输入输出协处理器8089。
奇
进
偶
借
标
位
志
标
志
1-有进Байду номын сангаас借位 0-无进、借位
1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位
④标志寄存器
根据功能，标志可以分为两类：状态标志和控制标志 状态标志：表示前面的操作执行后，ALU所处的状态，这种状态像某
种先决条件一样影响后面的操作。 控制标志：表示对某一种特定的功能起控制作用。指令系统中有专门
2.1.1 8086的编程结构
在编程结构图中，从功能上划分，8086分为两大部分：即 总线接口部件BIU（Bus Interface Unit） 执行部件EU（Execution Unit）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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.
2.1 8086/8088CPU的结构
9
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
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)
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
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
27
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
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
11
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
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
13
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
14
2.2 8086/8088 的寄存器
（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
15
2.2 8086/8088 的寄存器
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
19
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
17
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
3
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
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
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
23
16位微处理器
1 2 3 4
概述
8086/8088微处理器 8086/8088的CPU总线 主要操作时序
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
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
微型计算机及应用
1
16位微处理器
1 2 3 4
概述
8086/8088微处理器 8086/8088的CPU总线 主要操作时序
2
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。