第二章 8086微处理器

考点一：掌握8086/8088CPU的功能构成及流水线技术，理解流水线管理规则。

考点二：掌握8086/8088CPU寄存器的组成及其应用。

考点三：理解8086/8088CPU的内存分配，掌握实地址模式下的存储器地址变换方法。

考点四：掌握8086/8088CPU的引脚构成，理解其引脚复用的特性。

2.18086/8088CPU的功能构成1、8086/8088是Inter公司的第三代位处理器芯片。

其特点：（1）具有20条地址总线，直接寻址能力为1MB。

（2）8086有16条数据总线，为16位微处理器；8088有8条数据总线，为准16位微处理器。

（3）片内总线和ALU均为16位，可进行8位和16位操作。

（4）8086/8088片内均由两个独立的裸机单元组成，即总线接口单元（BIU）和执行单元（EU）2、总线接口单元BIU（1）组成部件14个16位段寄存器（CS、DS、SS、ES）；216位指令偏移地址寄存器（IP）；3指令队列寄存器（8086CPU:6字节；8088CPU：4字节）；4形成20位物理地址的加法器5与EU通讯的内部寄存器；6总线控制逻辑；（2）功能：实现CPU与存储器或I/O口之间的数据传送1自动按CS值和IP值组成20位实际地址的存储器中去取指令，一次取两个字节指令存放到指令队列中。

2由EU从指令队列中取指令，并根据EU请求，BIU将20位操作地址传送给存储器；3取来操作数经总线控制逻辑传送到内部EU数据总线，由EU完成内部操作；4操作结果：若EU提出请求，则由BIU负责产生20位实际目的地址，将结果存入存储器里；3、执行单元EU（1）组成部分：116位算术逻辑单元（ALU）；216位状态标志寄存器FLAG；38个16位通用寄存器组（AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI）;416位数据暂存器；5EU控制电路；（2）功能：1从BIU指令队列中取指令；2由EU控制电路对指令进行译码分析，指出操作性质及对象；3在EU中计算出操作数的16位地址偏移量送给BIU，由BIU的加法器形成20位绝对地址；4将取来的操作数经系统数据总线送ALU进行制定的操作；5运算结果经内部总线送到指定位置；4、EU和BIU单元执行过程中，应该满足的规则（1）当指令队列寄存器中无指令时，EU处于等待状态；（2）当指令队列中存满指令，而EU又没有访问存储器或I/O端口的需要，则BIU进入空闲状态；（3）当指令队列中有两个空闲字节，则BIU自动执行取指令的总线周期；（4）在EU执行指令时，需要访问存储器或I/O端口，如果这时BIU正在取指令，则应等待BIU 完成取指令周期，然后BIU进入存储器和I/O端口访问周期；（5）在EU执行转移，子程序调用或返回等指令时，自动清除指令队列的内容。

2.28086/8088CPU的流水线技术1、流水线技术即指令执行的顺序BIU和EU分开，取指令和执行指令可以重叠，大大减少了等待区赤岭所需要的时间，提高CPU的利用率。

2、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，共同完成所需要的任务。

（1）每当8086的指令队列中有两个空字节，BIU就会自动把指令取到指令队列中。

其取值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会接着往指令队列转入转向的另一程序段中的指令代码。

将8086/8088CPU分成两个独立的功能部件使二者能够并行工作，把取指令工作和分析指令、执行指令工作重叠进行，从而提高CPU的工作效率，加快指令的执行速度。

指令队列可以被看成是个特殊的RAM，他的工作原理是“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。

EU和BIU之间就是通过指令队列联系起来，多数情况下，BIU在不停的向队列写入指令，而EU每执行完一条指令后，就向队列读取下一条指令。

二者的动作即独立，又协调。

2.38086/8088CPU寄存器的组成及应用1、通用寄存器8086/8088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，也可以分为8个8位的寄存器（AL,AH;BL,BH;CL,CH;DL,DH）来使用。

（1）AX称为累加器，多用于存放中间运算结果。

所以I/O指令都通用AX与接口传送信息，中间运算结果也多放于AX中；（2）BX称为基址寄存器，在间接寻址中用于存放基地址；（3）CX称为计数寄存器，用于再循环或串操作指令中存放计数值，即存放循环次数或重复次数。

（4）DX称为数据寄存器，在间接寻址的I/O指令中存放I/O端口地址系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP(1)SP是堆栈指针寄存器，由它的堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置，其内容为栈顶的偏移地址；(2)BP是基数指针寄存器，通常用于存放基地址。

BP和BX在应用上的区别：作为通用寄存器，二者都可以用于存放数据，作为基址寄存器，用BX表示所寻找的数据在数据段，用BP表示的数据在堆栈段。

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（1）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。

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

5、段寄存器系统中有4个16位段寄存器，即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。

这些段寄存器的内容与有效地址编译量一起，可确定内存的物理地址。

通常CS划定并控制程序区，DS和ES控制数据区，SS控制堆栈区。

8086/8088内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字（PSW），共有9个标志位。

可分为两类：一类为状态标志，一类为控制标志。

状态标志表示前一步操作（加、减等）执行以后，ALU所处的状态，后续操作可以根据这些状态标志进行判断，实现转移；控制标志则可以通过指令人为设置，用以对某一种特定的功能起控制作用（如中断屏蔽等），反映了对微机系统工作方式的可控制性。

6个状态标志：表示处理器当前运行状态CF:进位标志，做加法时最高位出现进位或做减法是最高位出现借位，CF=1PF:奇偶标志，低8为中1的个数为偶数个，PF=1AF:辅助进位，低4位向前有进（借）位，AF=1ZF:零标志位，结果为0，ZF=1SF:符号标志，与最高位一致OF:溢出标志，双高位判别法3个控制标志：控制处理器某一特定功能IF:可屏蔽中段允许标志，IF=1表示允许TF:陷阱标志（单步执行）DF:方向标志，DF=0地址增量变化，DF=1地址减量变化2.48086/8088的内存分配1、存储单元的地址和内容（1）存储器按字节编址①一个字节单元占用一个地址码②一个字节单元可存放8位数据。

如字节单元（0002）=34H（2）用MOV指令访问字节单元。

如MOV AL，[0002H];（AL）<--（0002H）（3）一个字占用相继的两个单元。

低字节在前，高字节在后。

（4）同一地址即可以看作字节单元地址，又可看作字单元地址，需要根据使用情况确定。

①字节单元：（0002H）=34H字节访问：MOV AL,[0002H]②字单元：（0002H）=1234H字访问：MOV BX,[0002H]（5）字单元又分为两种情况①对准字：字的起始地址是偶地址字单元。

如（0002H）=1234H②非对准字：字的起始地址是奇地址。

如（0003H）=7812H（6）规则存放和非规则存放①只有8086存储器才有规则存放和非规则存放的概念。

②多字节数据从偶数地址开始存放，称为规则存放；从奇数地址开始存放，称为非规则存放。

③字节数据只占1个存储单元，不存在规则存放与非规则存放。

2、地址码宽度与存储容量（1）地址码宽度为n位，则存储器容量为2^n个单元。

如1地址码宽度为10位（A9~A0），则存储器容量为：2^10个单元=1024个单元=1K个单元。

216位地址吗，访问内存64K，0000H~FFFFH3（3、（MOV （16位地址物理地址直接送至A19~A0访问内存。

3内存单元的物理地址是唯一的，但逻辑地址不是唯一的。

4当段地址不变时，改变偏移地址，可访问16KB区域，该区域称为一个段。

5当段地址确定后，改变偏移地址，可访问不同的内存单元。

6一般情况下，访问一个连续的内存区域时，段地址值是不同的，故引入段地址寄存器来存放段地址的值。

78086/8088中4个专用的段地址寄存器，用来分别存放4个段的段地址值。

a)DS：数据段寄存器，用来存放数据段地址值；b)CS：代码段寄存器，用来存放代码段段地址值；c)SS：堆栈段寄存器，用来存放堆栈段段地址值；2.61、I/O2、采用了分时复用地址/数据总线技术，减少了芯片的引脚。

3、最小模式，在系统中只有一个处理器，所有总线控制信号都是直接由该处理器产生，此时系统中的总线接口电路被减到最少。

4、最大模式，是相对最小模式而言的，系统中包含两个或两个以上的微处理器，其中一个是主处理器，其他的处理器是协处理器，协助主处理器工作。

5、8086/8088CPU的最大或最小模式是由硬件决定的。

是通过第33号引脚（MN/MX#）控制的。

6、8086CPU的引脚按其作用可分为5类（1）地址/数据总线AD15~AD0（双向，三态）（2）地址/状态线A19/S6~A16/S3（单向输出，三态）（（（7（1）请求做出响应。

低电平表示CPU已经响应外设的中段请求，即将执行中断服务程序。

（2）ALE：地址锁存允许信号，输出。

CPU利用该信号可以把AD15~AD0地址/数据、A19/S6~A16/S3地址/状态线上的地址信息锁存在地址锁存器中。