西安邮电大学微机原理与汇编语言第3章概论

3.2.1 8086/8088内部结构
8086微处理器为了充分使用总线以提高程序 的执行速度被设计成为两个独立的功能部件：执 行部件和总线接口部件。
1. 总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)
总线接口部件由段寄存器、指令指针、地址 形成逻辑、总线控制逻辑和指令队列等组成。 BIU与外部总线连接为执行部件EU完成所有的总 线操作，并计算形成20位的内存物理地址。
数据 寄存器
指针和变址 寄存器
通用寄存器
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX
SP BP SI DI
ALU 数据总线(16位)
地址 加法器
AB(20位) ∑
CS
DB(16位)
DS
SS
ES
IP
内部寄存器
总线控制 电路
8086总线 DB(16位)
暂存寄存器
ALU
EU 控制电路
多任务管理：可允许多个用户或一个用户 的多个任务同时在机器上运行。
3.2 8086/8088微处理器
Intel 8086是16位微处理器，有16条数 据总线，可以处理8位或16位数据；有20条地 址总线，可以直接寻址220＝1M个存储单元和 64K个I／O端口。Intel 8088是准16位处理器， 其指令系统与8086完全兼容，CPU内部结构仍 为16位，但外部数据总线是8位。这样设计的 目的主要是与原有的8位外围接口芯片兼容。
8086/8088CPU：分段实方式
80286CPU ： 分 段 实 方 式 、 保 护 方 式 （ 可 提供虚拟存储管理和多任务管理机制）。
8038680586CPU ： 分 段 实 方 式 、 保 护 方 式、虚拟8086方式（可同时模拟多个8086处理 器工作）。
虚拟存储管理：为用户提供一个比实际主 存空间大得多的程序地址空间，从而可使用户程 序的大小不受主存空间的限制。
教材及参考书
《微型计算机原理》王忠民 王钰 王晓婕 编著 《微型计算机原理》学习与实验指导 王钰 王劲松 刑高峰 编著
西安邮电学院计算机学院 计算机科学与技术系 2011.8
第3章 80x86微处理器
主要内容:
80x86微处理器简介 8086/8088微处理器 8086/8088的存储器和I/O组织 从80286到Pentium系列的技术发展
指令队列缓冲器 123456
标志寄存器
执行单元(EU)
总线接口单元(BIU)
3. 8088与8086的区别
Intel 8088微处理器内部采用16位结构，实 质上与8088基本上是相同的，其内容的两个功 能部件中EU与8086一样，而BIU略有区别：
① 8086的指令队列是6字节长，而8088的指 令队列为4字节长；
微机系统增加了高速缓冲存储器后，使系 统的存储器体系形成三级组织结构，即由高速 缓冲存储器Cache、主存和外存组成。如图3.1 所示。
微处理器 CPU
高速缓冲 存储器 (Cache)
内存储器 （主存）
外存储器 （外存）
图3.1 存储器的三级结构
80x86CPU 在 发 展 过 程 中 ， 存 储 器 的 管 理 机制也发生了较大变化。
3. 地址总线从8086的20根到80586的36根。 地址总线是在对存储器或I／O端口进行访问时， 传送由CPU提供的要访问的存储单元或I/O端口 的地址信息总线，其宽度决定了处理器能直接 访问的主存容量大小（1MB64GB） 。
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。从80386以后增加了高 速缓冲存储器Cache。
数据 寄存器
指针和变址 寄存器
通用寄存器
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX
SP BP SHale Waihona Puke Baidu DI
ALU 数据总线(16位)
暂存寄存器
ALU
EU 控制电路
标志寄存器
执行单元(EU)
2.执行部件EU (Execution Unit)
执行部件EU由 通用寄存器、标志 寄存器、运算器 (ALU)和 EU控 制 系 统等组成。
指令队列缓冲器
(8位)
成20位的内存物理地址。 1 2 3 4 5 6
8086总线 DB(16位)
总线接口单元(BIU)
功能： 负责完成CPU与存储器（内存或主存）或I/O 设备之间的数据传送。 任务：
① 取指令到指令队列缓冲器 ② 从内存或外设端口读取数据 ③ 向内存或外设端口发送数据 俗称完成“外勤”工作。
负责全部指令 的执行。
2) 执行部件EU(Execution Unit) 执行部件EU由通用寄存器、标志寄存器、运 算器(ALU)和EU控制系统等组成。 功能： EU负责全部指令的执行。 任务： ① 向BIU提供数据和所需要访问的内存或I ／O端口的地址， ② 对通用寄存器、标志寄存器和指令操作 数进行管理。
② 8086是真正的16位机，与BIU相连的8086 总线中数据总线是16位总线，而8088是准16位 机，与BIU相连的8088总线中数据总线为8位总 线。
3.1 80x86微处理器简介
80x86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 ⅡⅣ 、 Pentium D 双核）。其主要发展特点是：
1. 主频从8086的4.77MHz到80586的166MHz， PentiumⅡⅣ更高，可达3GHz。主频是指芯片 所使用的主时钟频率，它直接影响计算机的运 行速度。
2. 数据总线从8086的16位到80586的64位。 数据总线是计算机中组成各部件间进行数据传 送时的公共通道。其位数（宽度）表示CPU的字 长，数据总线位数越多，数据交换的速度越快。
总线接口部件BIU
AB(20位)
(Bus Interface Unit)
地址 加法器
∑
总线接口部件由段
寄存器、指令指针、地 址形成逻辑、总线控制
CS
DB(16位)
DS
SS
ES
逻辑和指令队列等组成。
IP
BIU与外部总线连接
内部寄存器
总线控制 电路
为执行部件EU完成所有
数据总线(16位)
的总线操作，并计算形