8086微处理器的功能与结构

8086微处理器的功能与结构

四、80x86微处理器的结构和功能

(一)80x86微处理器

1.8086/8088主要特征

(1)16位数据总线(8088外部数据总线为8位)。

(2)20位地址总线，其中低16位与数据总线复用。可直接寻址1MB存储器空间。

(3)24位操作数寻址方式。

(4)16位端口地址线可寻址64K个I/O端口。

(5)7种基本寻址方式。有99条基本指令。具有对字节、字和字块进行操作的能力。

(6)可处理内部软件和外部硬件中断。中断源多达256个。(7)支持单处理器、多处理器系统工作。

2.8086微处理器内部结构

8086微处理器的内部结构由两大部分组成，即执行部件EU(Execution Unit)和总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)。和一般的计算机中央处理器相比较，8086的EU相当于运算器，而BIU则类拟于控制器。

3.8086最小模式与最大模式及其系统配置

最小模式在结构上的特点表现为:系统中的全部控制信号直接来自8086CPU。

与最小模式相比，最明显的不同是系统中的全部控制信息号不再由8086直接提供，而是由一个专用的总线控制器8288输出的。

4.8087与8089处理机简述

(1)8087协处理机

8087协处理机与8086组合在一起工作，以弥补8086在数值运算能力方面的不足，所以它又称为协处理机。

(2)8089I/O处理机

8089是一个带智能的I/O接口电路，相当于大型机中的通道，它

将CPU的处理能力与DMA控制器结合在一起。它具有52条基本指令，1MB的寻址能力，包含两个DMA通道。

8089也可以与8086联合在一起工作，执行自己的指令，进行I/O 操作，只在必需时才与8086进行联系。在8089的控制下，可以进行外设与存储器之间、存储器与存储器之间以及外设与外设之间的数据传输。同时，8089还可以设定多种终止数据传输的方式。

5.总线时序

一个基本的总线周期包括4个时钟周期，即4个时钟状态T 1 、T

2 、T

3 和T

4 。

(二)80286\80386\80486微处理器

1.80286微处理器

(1)80286的特征

80286是一种高性能的16位微处理器，向上兼容8086/8088，可以有效地利用8086系列软件。80286引入虚拟地址空间的概念，具有存储器管理功能，能为每一个任务分配多达1G字节的虚拟地址空间并映射到16M字节的物理地址中去。80286具有保护功能，可对段的边界、属性和访问权等进行自动检查，通过四级环结构和任务之间相互隔离，可建立可靠性高的系统软件。80286具有高效率的任务转换功能，适用于多用户、多任务系统。80286工作时钟为8～12MHz，工作时钟多样化，便于组成高性能价格比的系统。

(2)80286的结构

80286内部结构中，除了EU执行单元外，总线接口部件BIU又细分成地址部件AU、指令部件IU和总线部件BU。(3)80286的工作方式

80286微处理器有两种工作方式:实地址方式和保护虚拟地址方式。

2.80386微处理器

(1)80386的特征

80386是一种灵活的32位微处理器，可以处理8位、16位、32位等多种类型的数据，有8个32位通用寄存器。80386可直接输出32位的物理地址，最大可支持4GB字节的物理内存空间。

(2)80386微处理器内部结构

80386的内部结构是由6个能并行操作的功能部件组成，即总线接口部件、代码预取部件、指令译码部件、存储器管理部件、指令执行与控制部件。这些部件按流水线结构设计，指令的预取、译码、执行等步骤由各自的处理部件并行处理。这样，可同时处理多条指令，提高微处理器的处理速度。

(3)80387协处理器

80387协处理器使用80位内部结构，实现了IEBB浮点格式。其中包括32位单精度实型数、64位双精度实型数、80位的扩展实型数、16位字整型数、32位短整型数、64位长整型数和18位BCD整数7种数据类型的运算。80387还扩充了80386的指令系统。

3.80486微处理器

80486完全兼容80386系列机体结构和软件。与80386相比，80486采用RISC技术，并将以前的微代码控制改为布线逻辑直接控制，从而大大加快了指令执行速度，基本指令可在一个时钟周期内完成。采用单倍时钟，最高时钟频率达100MHz。80486开始将8KB的数据和指令混合型高速缓冲存储器和浮点运算部件FPU集成在芯片内。内部数据总线宽度为64位。处理速度比大大提高。

4.80486的内部构成

80486是增强性能的80386，80486芯片内集成有自己的数值协处理器和自己的芯片Cache(这两者在80386系统中是两块独立的芯片)，这大大增强了80486的整体性能。