微机原理与单片机技术 8086微处理器及其系统

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。
2.1.3 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
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。
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
2.2.1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。
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。
2.1.3 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
2.1.2 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。
2.1.2 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
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。)
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。
2.1.1 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
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。
AL BL 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
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
/wiki/8086
2.1.1 内部结构
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 -
2.1.1 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。
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。
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