微机原理与单片机技术 8086微处理器及其系统
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1个16位标志寄存器：FR( Flags Register) Flags Register:
15 14 13 12 11 10 9 IF 8 7 6 5 4 AF 3 2 PF 1 0 CF
bit position
OF DF
TF SF ZF
Flags
2.1.2 内部寄存器
5 标志寄存器
6个状态标志位：OF， SF，ZF，AF，PF，CF。 记录CPU工作状态，可读。 CF (Carry Flag)：进/借位标志位。(运算结果低8位中的最高位发生进/借位时，置1。) PF(Parity Flag)：奇偶标志位。 (运算结果低8位中l的个数为偶数时，置1。) AF(Auxiliary Flag)：半进位标志位。 (做字节加/减运算时，当低四位有向高四位进/借位时，置1。)
2 存储空间分段及段地址
逻辑地址：指段地址和偏移地址，是指令中引用的形式地址。 一个逻辑地址只能对应一个物理地址，而一个物理地址可以对 应多个逻辑地址。 偏移地址：某存储单元相对其所在段起始位置的偏移字节数， 或简称偏移量。它是一个16位的地址，根据指令的不同，它可 以来自于CPU中不同的16位寄存器（IP、SP、BP、SI、DI、BX 等）。 例: 一条指令的物理地址 CS:IP
2.1.1 内部结构
2 总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）
作用：从内存中取指令，送入指令队列， 实现CPU与存储器和I/O接口之间数据传送。 组成： 4个段地址寄存器:代码段寄存器CS 数据段寄存器DS 附加段寄存器ES 堆栈段寄存器SS 16位指令指针寄存器IP。 20位地址加法器:利用16位寄存器和成20位物理地址。 6字节的指令队:预取指,提高CPU的工作效率。 总线接口及其控制逻辑。
2.1.1 内部结构
block diagram over Intel 8086 1:main registers 2:segment registers and IP 3:address adder 4:internal address bus 5:instruction queue 6:control unit 7:bus interface; 8:internal databus; 9:ALU 10/11/12:external address/data/control bus FR
1 执行部件EU（Execution Unit）
作用：负责指令的执行, 指令译码并利用内部寄存器和ALU对数 据进行所需处理。 组成： 4个通用寄存器：AX，BX，CX，DX 4个专用寄存器：基数指针寄存器BP 堆栈指针寄存器SP 源变址 寄存器SI 目的变址寄存器DI 标志寄存器(FR) 算术逻辑部件(ALU)
2.1.2 内部寄存器
6 EMU8086 环境展示
2.1.3 存储结构
1 存储单元
存储单元地址：存储单元用编号加以区分，编号就是该存储单 元地址。 存储单元地址的表示：物理地址,逻辑地址。 8086系统可寻址的存储器空间为1MB个单元, 20条地址线。 220 B = 1M B 地址表示: 12345H (20位描述的物理地址) 1200H:0345H (16位描述的逻辑地址) 存储单元内容：一个存储单元内存放一个字节二进制数。 一个或连续的几个地址内的内容组合起来可表示数据、编码 、指令代码等。(DB, DW, DD, DQ)
2.1.3 存储结构
2.1.3 存储结构
3 物理地址合成
物理地址的形成：
由编译器完成，编译过程中不需要编程人员参与计算
但要知道实现的方法和计算结果（程序调试） 。 期末要考。
2.1.3 存储结构
4 特殊内存区域
系统中，有些内存区域的作用是固定的，用户不能随便使用。 中断向量区：00000H—003FFH共1K字节，用以存放256种中断类型的中
启动区：FFFF0H—FFFFFH共16个单元，用以存放一条无条件转移指令的
代码，转移到系统的初始化部分。
2.1 8086微处理器结构_小结
编程结构：总线接口部件，执行部件EU。P73 图4-1 14个寄存器名称和作用：编程时用。 16位的数据总线线；
20位的地址线线，寻址1M个存储单元。
存储单元的内容：存储一个字节。 1M个存储单元分段使用：代码段，数据段，堆栈段。 存储单元的地址：物理地址 = 段地址×16 + 偏移地址。
2.1.2 内部寄存器
2 指针与变址寄存器
2个16位指针寄存器：SP，BP。 SP(Stack Pointer)：堆栈指针寄存器。与堆栈段寄存器SS一起来 确定堆栈在内存中的位置。 BP(Base Pointer)：基数指针寄存器。通常用于存放基地址。 2个16位变址寄存器：SI，DI。 SI(Source Index)：源变址寄存器。存储器指针、串指令中的源操 作数指针 DI(Destination Index)：目的变址寄存器。存储器指针、串指令中 的目的操作数指针
存储结构：地址概念及其分段表示
2.1 8086微处理器结构
8086微处理器的一般性能特点： •16位的内部结构，16位双向数据信号线； •20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元； •较强的指令系统； •可寻址64K个I/O端口； •可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个； •单一的＋5V电源，时钟5MHz。
ZF(Zero Flag)：零标志位。 (运算结果为0时置1。)
SF(Sign Flag)：符号标志位。 OF(Overflow Flag)：溢出标志位。
2.1.2 内部寄存器
5 标志寄存器
3个控制标志位：DF，IF，TF。 可改写，控制CPU工作方式。 TF(Trap Flag)：陷阱标志位(单步标志位、跟踪标志)。 置1，将使8086/8088进入单步工作方式，通常用于程序调试。 IF(Interrupt enable Flag)：中断允许标志位。 置1，则处理器可以响应可屏蔽中断。 DF(Direction Flag)：方向标志位。 置1，则串操作指令的地址修改为自动减量方向。
参见手册：8086.pdf
2.1 8086微处理器结构
2.1.1 内部结构(编程结构/功能结构) 2.1.2 内部寄存器 2.1.3 存储结构
2.1.1 内部结构(编程结构/功能结构)
总线接口部件 BIU
执行部件 EU
http://en.wikipedia.org/wiki/8086
2.1.1 内部结构
2.1.2 内部寄存器
4 控制指令指针寄存器
1个16位指令指针寄存器：IP (Instruction Pointer) IP与CS一起 指向即将执行的指令代码的存储地址。 例如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取指令代码的物理 地址为0FE400H。
2.1.2 内部寄存器
5 标志寄存器
AL Biblioteka BaiduL CL DL
4 AF
3 -
2 PF
1 -
0 CF
Segment register
2.1.2 内部寄存器
8086内部有14个16位的寄存器。 通用寄存器组： AX、BX、CX、DX
指针与变址寄存器组： SP 、BP 、DI、 SI 段寄存器： 指令指针寄存器： 标志寄存器： CS、DS、SS、ES IP FR
微机原理与单片机技术
信息学院 电路与信号教研部
2 8086微处理器及其系统
1
2.1 8086微处理器结构
2
3
2.2 8086引脚信号和系统配置
2.3 8086主要操作
作业(107页) ：2, 3, 4, 5, 7, 9, 13, 14
2.1 8086微处理器结构
编程结构：总线接口部件，执行部件EU 内部寄存器：分类，功能，标志寄存器
2.1.2 内部寄存器
3 段寄存器
4个16位段寄存器：CS 、 DS、SS、ES。 功能段指针。 CS(Code Segment)：代码段寄存器。
DS(Data Segment)： 数据段寄存器。
ES(Extra Segment)：附加段寄存器。 SS(Stack Segment)：堆栈段寄存器。
2.2.1工作模式
2 最大模式
系统中至少包含两个微处理器，其中一个为主处理器(8086)，其 它的微处理器称之为协处理器，协助主处理器工作。 8087：数值运算协处理器。硬件实现多种类型的数值运算，如高 精度的整型和浮点型数值运算，超越函数（三角函数、对数函 数）的计算等，提高主处理器的运行速度。 8089：输入/输出协处理器。专门用于输入/输出操作的指令系统 ，直接为输入/输出设备服务，提高主处理器的效率，尤其是在 输入/输出操作比较频繁的系统中。
断矢量，每个中断矢量占用4个字节，共256×4=1024=1K 。
显示缓冲区：B0000H—B0F9FH约4000（25×80×2）字节，是单色显示
器显示缓冲区，存放文本方式下，所显示字符的ASCII码及属性码。 B8000H—BBF3FH约16K字节，是彩色显示器显示缓冲区， 存放图形方式下，屏幕显示象素的代码。
2.1.2 内部寄存器
1 通用寄存器
4个16位的通用寄存器：AX，BX，CX，DX。 可以存放16位的操作数 也可分别分解为2个8位寄存器（AL、AH 、..)
AX (primary accumulator)：累加器。乘、除运算，字的输入输出，中间结果 的缓存。 AL 字节的乘、除运算，字节的输入输出，十进制算术运算。 AH 字节的乘、除运算，存放中断的功能号。 BX (base, accumulator)：基址寄存器。存储器指针。 CX (counter, accumulator)：计数寄存器。串操作、循环控制的计数器。 CL 移位操作的计数器 DX (accumulator, other functions)：数据寄存器。字的乘、除运算，间接的输 入输出。
2.1.2 内部寄存器
GENERAL PURPOSE REGISTERS
AH BH CH DH Index registers SI DI BP SP
Status register 15 14 13 12 11 OF 10 DF 9 IF 8 TF CS DS ES SS Instruction pointer IP 7 SF 6 ZF 5 -
2.2 8086引脚信号和系统配置
2.2.1工作模式
2.2.2 8086 CPU的引脚功能 2.2.3 8086最小模式系统典型配置
2.2.1工作模式
1 最小模式
系统中只有一个8086微处理器 所有的总线控制信号，都是直接由8086产生。 该模式系统中的总线控制逻辑电路被减到最少,适用于规模较 小的微机应用系统，工业控制系统，无复杂数值计算系统等。
2.2.2 8086 CPU引脚功能
1 管脚图
外部结构图 封装:DIP 命名方法： 管脚顺序号 1 功能名称 GND
（手册:8086.pdf）
2.2.2 8086 CPU引脚功能
2 最小模式下管脚功能分类
最小系统: VCC： +5V。
GND： 地。
CLK： 时钟信号输入引脚。 Reset： 复位信号输入引脚，高电平有效。 MN/MX(Minimum/Maximum Model Control )： 接+5V，CPU工作于最小模式下。
2.1.3 存储结构
2 存储空间分段及段地址
目的:描述一个存储单元的地址。 问题: 存储器空间为1MB个单元,地址编号用20位 二进制数。 使用内部寄存器, 16位。 解决方法:系统中采用了存储器分段的方法。 规定:存储空间一个段为64KB 。 段首地址低4位为’0’ ,高16位存于段寄存器。
2.1.3 存储结构
2.1.3 存储结构
3 物理地址合成
物理地址 = 段地址×16 + 偏移地址
例：MOV [0040H],1122H ;立即数送入0040号地址单元
逻辑地址：数据段地址(DS), 数据段偏移地址(0040H) 物理地址： DS:0040H （设 DS = 0700H） 07040H (DS) * 16 + 0040H = 0700H * 16 + 0040H = 07040H 数据存储格式：小端模式（小地址号单元内存数据的低8位） [ DS:0040H ] = 22H（数据低8位） [ DS:0041H ] = 11H（数据高8位）
15 14 13 12 11 10 9 IF 8 7 6 5 4 AF 3 2 PF 1 0 CF
bit position
OF DF
TF SF ZF
Flags
2.1.2 内部寄存器
5 标志寄存器
6个状态标志位：OF， SF，ZF，AF，PF，CF。 记录CPU工作状态，可读。 CF (Carry Flag)：进/借位标志位。(运算结果低8位中的最高位发生进/借位时，置1。) PF(Parity Flag)：奇偶标志位。 (运算结果低8位中l的个数为偶数时，置1。) AF(Auxiliary Flag)：半进位标志位。 (做字节加/减运算时，当低四位有向高四位进/借位时，置1。)
2 存储空间分段及段地址
逻辑地址：指段地址和偏移地址，是指令中引用的形式地址。 一个逻辑地址只能对应一个物理地址，而一个物理地址可以对 应多个逻辑地址。 偏移地址：某存储单元相对其所在段起始位置的偏移字节数， 或简称偏移量。它是一个16位的地址，根据指令的不同，它可 以来自于CPU中不同的16位寄存器（IP、SP、BP、SI、DI、BX 等）。 例: 一条指令的物理地址 CS:IP
2.1.1 内部结构
2 总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）
作用：从内存中取指令，送入指令队列， 实现CPU与存储器和I/O接口之间数据传送。 组成： 4个段地址寄存器:代码段寄存器CS 数据段寄存器DS 附加段寄存器ES 堆栈段寄存器SS 16位指令指针寄存器IP。 20位地址加法器:利用16位寄存器和成20位物理地址。 6字节的指令队:预取指,提高CPU的工作效率。 总线接口及其控制逻辑。
2.1.1 内部结构
block diagram over Intel 8086 1:main registers 2:segment registers and IP 3:address adder 4:internal address bus 5:instruction queue 6:control unit 7:bus interface; 8:internal databus; 9:ALU 10/11/12:external address/data/control bus FR
1 执行部件EU（Execution Unit）
作用：负责指令的执行, 指令译码并利用内部寄存器和ALU对数 据进行所需处理。 组成： 4个通用寄存器：AX，BX，CX，DX 4个专用寄存器：基数指针寄存器BP 堆栈指针寄存器SP 源变址 寄存器SI 目的变址寄存器DI 标志寄存器(FR) 算术逻辑部件(ALU)
2.1.2 内部寄存器
6 EMU8086 环境展示
2.1.3 存储结构
1 存储单元
存储单元地址：存储单元用编号加以区分，编号就是该存储单 元地址。 存储单元地址的表示：物理地址,逻辑地址。 8086系统可寻址的存储器空间为1MB个单元, 20条地址线。 220 B = 1M B 地址表示: 12345H (20位描述的物理地址) 1200H:0345H (16位描述的逻辑地址) 存储单元内容：一个存储单元内存放一个字节二进制数。 一个或连续的几个地址内的内容组合起来可表示数据、编码 、指令代码等。(DB, DW, DD, DQ)
2.1.3 存储结构
2.1.3 存储结构
3 物理地址合成
物理地址的形成：
由编译器完成，编译过程中不需要编程人员参与计算
但要知道实现的方法和计算结果（程序调试） 。 期末要考。
2.1.3 存储结构
4 特殊内存区域
系统中，有些内存区域的作用是固定的，用户不能随便使用。 中断向量区：00000H—003FFH共1K字节，用以存放256种中断类型的中
启动区：FFFF0H—FFFFFH共16个单元，用以存放一条无条件转移指令的
代码，转移到系统的初始化部分。
2.1 8086微处理器结构_小结
编程结构：总线接口部件，执行部件EU。P73 图4-1 14个寄存器名称和作用：编程时用。 16位的数据总线线；
20位的地址线线，寻址1M个存储单元。
存储单元的内容：存储一个字节。 1M个存储单元分段使用：代码段，数据段，堆栈段。 存储单元的地址：物理地址 = 段地址×16 + 偏移地址。
2.1.2 内部寄存器
2 指针与变址寄存器
2个16位指针寄存器：SP，BP。 SP(Stack Pointer)：堆栈指针寄存器。与堆栈段寄存器SS一起来 确定堆栈在内存中的位置。 BP(Base Pointer)：基数指针寄存器。通常用于存放基地址。 2个16位变址寄存器：SI，DI。 SI(Source Index)：源变址寄存器。存储器指针、串指令中的源操 作数指针 DI(Destination Index)：目的变址寄存器。存储器指针、串指令中 的目的操作数指针
存储结构：地址概念及其分段表示
2.1 8086微处理器结构
8086微处理器的一般性能特点： •16位的内部结构，16位双向数据信号线； •20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元； •较强的指令系统； •可寻址64K个I/O端口； •可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个； •单一的＋5V电源，时钟5MHz。
ZF(Zero Flag)：零标志位。 (运算结果为0时置1。)
SF(Sign Flag)：符号标志位。 OF(Overflow Flag)：溢出标志位。
2.1.2 内部寄存器
5 标志寄存器
3个控制标志位：DF，IF，TF。 可改写，控制CPU工作方式。 TF(Trap Flag)：陷阱标志位(单步标志位、跟踪标志)。 置1，将使8086/8088进入单步工作方式，通常用于程序调试。 IF(Interrupt enable Flag)：中断允许标志位。 置1，则处理器可以响应可屏蔽中断。 DF(Direction Flag)：方向标志位。 置1，则串操作指令的地址修改为自动减量方向。
参见手册：8086.pdf
2.1 8086微处理器结构
2.1.1 内部结构(编程结构/功能结构) 2.1.2 内部寄存器 2.1.3 存储结构
2.1.1 内部结构(编程结构/功能结构)
总线接口部件 BIU
执行部件 EU
http://en.wikipedia.org/wiki/8086
2.1.1 内部结构
2.1.2 内部寄存器
4 控制指令指针寄存器
1个16位指令指针寄存器：IP (Instruction Pointer) IP与CS一起 指向即将执行的指令代码的存储地址。 例如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取指令代码的物理 地址为0FE400H。
2.1.2 内部寄存器
5 标志寄存器
AL Biblioteka BaiduL CL DL
4 AF
3 -
2 PF
1 -
0 CF
Segment register
2.1.2 内部寄存器
8086内部有14个16位的寄存器。 通用寄存器组： AX、BX、CX、DX
指针与变址寄存器组： SP 、BP 、DI、 SI 段寄存器： 指令指针寄存器： 标志寄存器： CS、DS、SS、ES IP FR
微机原理与单片机技术
信息学院 电路与信号教研部
2 8086微处理器及其系统
1
2.1 8086微处理器结构
2
3
2.2 8086引脚信号和系统配置
2.3 8086主要操作
作业(107页) ：2, 3, 4, 5, 7, 9, 13, 14
2.1 8086微处理器结构
编程结构：总线接口部件，执行部件EU 内部寄存器：分类，功能，标志寄存器
2.1.2 内部寄存器
3 段寄存器
4个16位段寄存器：CS 、 DS、SS、ES。 功能段指针。 CS(Code Segment)：代码段寄存器。
DS(Data Segment)： 数据段寄存器。
ES(Extra Segment)：附加段寄存器。 SS(Stack Segment)：堆栈段寄存器。
2.2.1工作模式
2 最大模式
系统中至少包含两个微处理器，其中一个为主处理器(8086)，其 它的微处理器称之为协处理器，协助主处理器工作。 8087：数值运算协处理器。硬件实现多种类型的数值运算，如高 精度的整型和浮点型数值运算，超越函数（三角函数、对数函 数）的计算等，提高主处理器的运行速度。 8089：输入/输出协处理器。专门用于输入/输出操作的指令系统 ，直接为输入/输出设备服务，提高主处理器的效率，尤其是在 输入/输出操作比较频繁的系统中。
断矢量，每个中断矢量占用4个字节，共256×4=1024=1K 。
显示缓冲区：B0000H—B0F9FH约4000（25×80×2）字节，是单色显示
器显示缓冲区，存放文本方式下，所显示字符的ASCII码及属性码。 B8000H—BBF3FH约16K字节，是彩色显示器显示缓冲区， 存放图形方式下，屏幕显示象素的代码。
2.1.2 内部寄存器
1 通用寄存器
4个16位的通用寄存器：AX，BX，CX，DX。 可以存放16位的操作数 也可分别分解为2个8位寄存器（AL、AH 、..)
AX (primary accumulator)：累加器。乘、除运算，字的输入输出，中间结果 的缓存。 AL 字节的乘、除运算，字节的输入输出，十进制算术运算。 AH 字节的乘、除运算，存放中断的功能号。 BX (base, accumulator)：基址寄存器。存储器指针。 CX (counter, accumulator)：计数寄存器。串操作、循环控制的计数器。 CL 移位操作的计数器 DX (accumulator, other functions)：数据寄存器。字的乘、除运算，间接的输 入输出。
2.1.2 内部寄存器
GENERAL PURPOSE REGISTERS
AH BH CH DH Index registers SI DI BP SP
Status register 15 14 13 12 11 OF 10 DF 9 IF 8 TF CS DS ES SS Instruction pointer IP 7 SF 6 ZF 5 -
2.2 8086引脚信号和系统配置
2.2.1工作模式
2.2.2 8086 CPU的引脚功能 2.2.3 8086最小模式系统典型配置
2.2.1工作模式
1 最小模式
系统中只有一个8086微处理器 所有的总线控制信号，都是直接由8086产生。 该模式系统中的总线控制逻辑电路被减到最少,适用于规模较 小的微机应用系统，工业控制系统，无复杂数值计算系统等。
2.2.2 8086 CPU引脚功能
1 管脚图
外部结构图 封装:DIP 命名方法： 管脚顺序号 1 功能名称 GND
（手册:8086.pdf）
2.2.2 8086 CPU引脚功能
2 最小模式下管脚功能分类
最小系统: VCC： +5V。
GND： 地。
CLK： 时钟信号输入引脚。 Reset： 复位信号输入引脚，高电平有效。 MN/MX(Minimum/Maximum Model Control )： 接+5V，CPU工作于最小模式下。
2.1.3 存储结构
2 存储空间分段及段地址
目的:描述一个存储单元的地址。 问题: 存储器空间为1MB个单元,地址编号用20位 二进制数。 使用内部寄存器, 16位。 解决方法:系统中采用了存储器分段的方法。 规定:存储空间一个段为64KB 。 段首地址低4位为’0’ ,高16位存于段寄存器。
2.1.3 存储结构
2.1.3 存储结构
3 物理地址合成
物理地址 = 段地址×16 + 偏移地址
例：MOV [0040H],1122H ;立即数送入0040号地址单元
逻辑地址：数据段地址(DS), 数据段偏移地址(0040H) 物理地址： DS:0040H （设 DS = 0700H） 07040H (DS) * 16 + 0040H = 0700H * 16 + 0040H = 07040H 数据存储格式：小端模式（小地址号单元内存数据的低8位） [ DS:0040H ] = 22H（数据低8位） [ DS:0041H ] = 11H（数据高8位）