微处理器概述
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。
微处理器概述
第一章冯诺依曼体系结构：计算机应由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备组成。
微处理器：mp包括运算器和控制器，集成到一个芯片上是cpu, control processing unit。
运算器负责对信息进行处理和运算。
控制器负责根据程序的要求发出各种控制命令，协调各部件之间的工作。
存储器：用来存放当前正字啊使用的或经常使用的程序、数据和运算结果。
分为ram（随机存储器）和rom（制度存储器）微型计算机的主要性能：字长：计算机内部一次可以处理的二进制的位数；存储容量：衡量微型计算机中存储能力的指标；运算速度：每秒能执行的质量条数；外设扩展能力：软件配置：系统稳定性和兼容性：常见CPU的位数：4位：4004,8位：8008,808016位：8086、8088，8028632位：英特尔386，英特尔486，英特尔奔腾，英特尔高能奔腾，英特尔奔腾二，奔腾二至强，奔腾三，奔腾三至强，奔腾四64位：至强，安腾，安腾二，奔腾M，奔腾D，Core 2 Duo原码、反码、补码原码就是将一个数转化为二进制数，最高位是符号位（负为1，正为0），机器内表示一个数存储原码的长度和机器字长一样，数值转化后不够机器字长的，以0补齐。
反码就是原码在符号位不变的前提下按位取反。
补码就是反码加一。
计算机常用编码BCD码：计算机常用的是8421BCD码。
ASCII码：美国信息交换标准码。
汉字编码：信息交换用汉字编码。
包括输入编码、内码、字形编码，分别用于汉字的输入、内部处理、输出。
汉字的输入编码一般有数字编码、拼音码、字形编码三类。
汉字的内码是用于汉字信息的存储、交换、检索等操作的机内代码。
汉字字形编码是用来描述汉字字形的代码，是汉字的输出形式。
第2章 ARM微处理器概述
本章目标
ARM微处理器的应用与选型
ARM微处理器的数据类型和工作状态 ARM微处理器工作模式 ARM微处理器的寄存器
2.1 ARM微处理器概述
问题
ARM微处理器有哪些技术特点，其应用在哪些领
域？
重点
ARM微处理器的技术特点。
内容
ARM微处理器的技术特点和其应用领域。
ARM 以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。
网络系统：
随着宽带技术的推广，采用ARM 技术的ADSL 芯片正逐
步获得竞争优势。此外，ARM 在语音及视频处理上行了 优化，并获得广泛支持，也对DSP 的应用领域提出了挑 战。
消费类电子产品：
ARM 技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和
2.2.2 ARM体系结构版本
任务：了解ARM体系结构的各个 版本及其特点
ARM指令集体系结构，从最初开发至今已有
了重大改进，而且将会不断完善和发展。为 了精确表达每个ARM实现中所使用的指令集， 到目前ARM体系结构共定义了6个版本，各 版本特点如下：
Version 1（v1）
基本数据处理指令（不包括乘法指令）；
Version 3（v3）
该版本推出32位寻址能力，主要结构扩展变化为： 32 位地址总线，但除版本3G（版本3的一个变种）外其他版本是向前兼 容的，支持26 位地址总线； 当前程序状态信息从原来的R15移到一个新的寄存器CPSR（Current Program Status Register，当前程序状态寄存器）中； 增加了SPSR（Saved Program Status Register，备份程序状态寄存 器），用于在程序异常中断程序时，保存被中断程序的程序状态； 增加了两种处理器模式，使操作系统代码可以方便地使用数据访问中止 异常、指令预取中止异常和未定义指令异常； 增加了指令MSR和MRS，用于访问CPSR和SPSR； 增加了原来的从异常返回的指令。
x86架构微处理器在当今计算机领域的应用
一、x86架构微处理器的概述x86架构微处理器是最常见和最主流的微处理器架构之一，它最初由英特尔公司开发。
x86架构微处理器被广泛应用于个人计算机、工作站、服务器和嵌入式系统等领域。
它具有成熟的生态系统和丰富的软件支持，成为了当今计算机领域的主要推动力之一。
二、x86架构微处理器的发展历程1. 1978年，英特尔公司推出了一款名为8086的微处理器，这是x86架构微处理器的开端，后来发展出了xxx、xxx、xxx等系列。
2. 1993年，英特尔发布了Pentium系列微处理器，标志着x86架构微处理器进入了多核时代。
3. 2006年，英特尔推出了Core 2系列微处理器，引领了多核处理器的新潮流，极大提高了计算机的性能。
三、x86架构微处理器的应用领域1. 个人计算机：x86架构微处理器一直是个人计算机的主流处理器，它们提供了强大的性能和广泛的兼容性，满足了用户对计算机性能和软件兼容性的需求。
2. 服务器：在服务器领域，x86架构微处理器也占据着主导地位，它们能够提供出色的性能和可靠性，满足了数据中心和云计算等领域对计算性能和稳定性的需求。
3. 嵌入式系统：x86架构微处理器也被广泛应用于嵌入式系统中，例如工业控制、通讯设备、医疗设备等，它们能够提供足够的计算性能和丰富的接口功能，满足了各种嵌入式应用的需求。
四、x86架构微处理器的优势1. 性能强大：x86架构微处理器具有强大的计算能力和良好的多任务处理能力，能够满足各种计算需求。
2. 兼容性好：x86架构微处理器有着丰富的软件支持和成熟的生态系统，能够运行各种类型的应用程序和操作系统。
3. 生态完善：x86架构微处理器的生态系统非常完善，包括各类硬件设备、软件工具和开发环境等，为用户提供了很好的开发和应用环境。
五、x86架构微处理器的挑战1. 功耗和散热：随着处理器性能的不断提高，功耗和散热问题成为了x86架构微处理器面临的主要挑战之一。
2. 安全性和可靠性：在面临越来越复杂的计算环境和网络攻击的x86架构微处理器的安全性和可靠性也成为了关注的焦点。
微处理器
微处理器(CPU)微处理器的英文缩写是CPU，即中央处理单元，是计算机的核心，计算机完成的每一件工作，都是在它的指挥和干预下完成的。
计算机配置的CPU的型号实际上代表着计算机的的基本性能水平。
目前市场上流行的主要是多功能奔腾级以上的芯片。
MMX芯片MMX是英文MultiMedia eXtension（多媒体扩展）的缩写。
英特尔在1996年3月份正式公布了MMX技术的细节后，于1997年1月正式向全球推出基于MMX 技术的 166MHz和200MHz的Pentium芯片，1997年3月份推出基于MMX技术的233MHz的Pentium Pro芯片。
MMX技术是英特尔公司针对X86微处理器体系结构的一次重大扩充，使计算机同多媒体相关任务的综合处理能力提高了1.5～2倍，它不仅是英特尔自 i386面世以来对英特尔CPU体系结构的一次显著改进，同时也是英特尔对多媒体数据处理等专用芯片及功能板卡的一次强力挑战。
从芯片设计的角度来看，新技术MMX有以下一些要点：单指令多数据技术英特尔为MMX技术设计了一组基本的、通用的整型指令集，以满足各种多媒体和通讯应用的需要。
其中最基本的是单指令多数据（即SIMD）技术。
该技术允许利用任何新增加的单个指令处理多组数据。
借用寄存器将CPU中8个浮点运算单元（FPU）重新命名为8个MMX寄存器，因而在物理上不需要增加新的寄存器。
这样，现有的操作系统和应用软件无需作任何修改即可运行于具有MMX的CPU上，保证了向下兼容。
增加新指令增加了57个MMX指令。
这些指令都具有一些各自的独特功能。
例如分支指令能够利用掩码和位比较在多个操作数中执行逻辑操作，从而达到没有延时的分支效果等等。
采用新的数据类型新的数据类型包括压缩型字节、压缩型字、压缩型双字和压缩型四字，他们都是压缩的定点整数类型，可以将多个整型机器字压缩到8个64位的MMX寄存器中。
将64位数据置于单个寄存器中，使MMX CPU可以同时处理8个字节的数据，这有利于加速计算密集型的循环运算。
微处理器
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动**等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机 床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智 能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理 器建造。
微处理器
计算机的运算核心和控制核心
01 综述
03 的分类
目录
02 内部结构 04 发展历程
05 组成
07 其他发展
目录
06 AMDCPU 08 中国研发
微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的 功能。
微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控 制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第三阶段（1978—1984年）即16位微处理器。1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了 方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。
8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相 配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指 数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二 代、பைடு நூலகம்三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原 先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。
关于现代微处理器的五篇文献
关于现代微处理器的五篇文献摘要：1.现代微处理器的概述2.五篇文献的内容概述3.五篇文献的比较和分析4.五篇文献的结论和启示正文：现代微处理器的概述现代微处理器是计算机的核心部件之一，其功能主要是解释和执行指令。
微处理器的发展经历了多个阶段，从最初的单核处理器到现在的多核处理器，其性能和功能都在不断提高。
现代微处理器的主要特点包括高性能、低功耗、多功能等。
五篇文献的内容概述本文选取的五篇文献都是关于现代微处理器的研究，内容包括微处理器的架构、性能优化、功耗降低等方面。
以下是这五篇文献的内容概述：1.文献一：《现代微处理器架构及其发展趋势》这篇文献主要介绍了现代微处理器的架构，包括指令集、控制单元、运算单元等部分，并分析了微处理器的发展趋势。
2.文献二：《微处理器性能优化技术研究》这篇文献主要研究了微处理器性能优化的技术，包括指令级并行、数据级并行、功能级并行等。
3.文献三：《微处理器功耗降低技术研究》这篇文献主要探讨了微处理器功耗降低的技术，包括降低电压、动态功耗管理、硬件睡眠等。
4.文献四：《多核微处理器的性能与功耗分析》这篇文献主要分析了多核微处理器的性能与功耗之间的关系，并提出了优化多核处理器性能与功耗的方法。
5.文献五：《现代微处理器的安全性研究》这篇文献主要关注了现代微处理器的安全性问题，包括硬件安全、软件安全、防攻击等方面。
五篇文献的比较和分析通过对这五篇文献的比较和分析，我们可以发现它们在研究内容、研究方法和研究结论上都有一定的相似性和差异性。
相似性主要表现在都关注微处理器的性能、功耗和安全性等方面，差异性主要表现在研究的具体技术和方法上。
五篇文献的结论和启示通过对这五篇文献的阅读，我们可以得出以下结论和启示：1.微处理器的性能、功耗和安全性是研究的重点，也是微处理器发展的关键因素。
2.针对微处理器的性能优化、功耗降低和安全性保障，需要采用多种技术和方法综合考虑。
3.微处理器的研究是一个长期且不断发展的过程，需要不断更新和完善。
电磁炉控制器微处理器的工作原理
电磁炉控制器微处理器的工作原理现代厨房中，电磁炉已经成为了很多家庭的首选厨具之一。
而电磁炉控制器微处理器则是电磁炉中的核心部件之一，它负责控制电磁炉的工作状态和各项功能。
本文将详细介绍电磁炉控制器微处理器的工作原理。
一、电磁炉控制器微处理器的概述电磁炉控制器微处理器是一种小型电脑芯片，内部集成了CPU、内存、输入输出接口等功能模块。
它通常安装在电磁炉控制面板上，由各种传感器和按钮输入信号，经过处理后控制电磁炉的工作状态。
二、输入信号的采集和处理电磁炉控制器微处理器通过各种传感器来采集电磁炉工作状态的相关数据。
常见的传感器包括温度传感器、电流传感器和压力传感器等。
这些传感器能够实时监测电磁炉的温度、电流和压力等关键参数，并将这些数据传输给微处理器进行处理。
微处理器通过输入输出接口与传感器进行通信，获取传感器传来的数据。
同时，微处理器还会检测控制面板上的按钮输入信号，如开关机按钮、调节按钮等。
根据不同按钮的输入，微处理器会判断用户的操作意图，并根据实际情况调整电磁炉的工作状态和设置。
三、控制信号的发出当微处理器接收到传感器采集到的数据和用户输入的指令后，它会根据事先编写好的控制算法进行处理。
这些算法包括温度控制算法、时间控制算法和功率控制算法等。
温度控制算法主要用于保持磁盘温度在设定的范围内，以防止过热或过冷。
微处理器会根据传感器采集到的温度数据，判断当前温度与设定温度之间的差距，并通过调节电磁炉的功率和工作时间来实现温度控制。
时间控制算法用于控制烹饪时间，根据用户设定的烹饪时间和实际烹饪情况，微处理器会判断何时停止供电以达到预设效果。
功率控制算法主要用于调节电磁炉的功率大小，根据用户选择的功率档位和当前温度数据，微处理器会控制电磁炉的电流大小，从而实现合理的加热和节能。
四、输出信号的控制微处理器通过输出接口控制电磁炉的加热功率和工作状态。
输出接口通常包括功率输出接口和状态显示接口。
功率输出接口能够调节电磁炉的电流大小，从而控制加热功率。
微处理器结构及其特点
总线
总结词
总线是微处理器中各个部件之间传输数据和指令的通道。
详细描述
总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线。数据总线用于传输数据，地址总线用于传输地址信息 ，控制总线用于传输控制信号。总线的宽度和速度对微处理器的性能有很大影响，总线宽度越大，传 输速度越快，微处理器的性能就越高。
03
微处理器的指令系统
详细描述
控制器负责读取指令并解码，然后根据指令的要求向各个部 件发送控制信号，协调各个部件的工作。控制器还负责产生 各种时序信号，确保指令的正确执行。控制器的设计直接决 定了微处理器的执行效率和速度。
存储器
总结词
存储器是微处理器中用于存储数据和指令的部件。
详细描述
存储器可以分为内部存储器和外部存储器。内部存储器通常指的是寄存器和高速缓存，用于存储正在处理的指令 和数据。外部存储器指的是硬盘、闪存等，用于长期存储大量的数据和程序。存储器的容量和速度对微处理器的 性能有很大影响。
指令集
指令集是微处理器所能执行的指令集合，包括算术运算、 逻辑运算、控制转移等指令。指令集越丰富，微处理器的 功能越强大。
功耗
功耗是指微处理器在工作时所消耗的电能。低功耗的微处 理器能够在电池供电的情况下运行更长时间。
影响微处理器性能的因素
制造工艺
制造工艺决定了微处理器的制程技术，先进的制程技术能 够减小晶体管的尺寸，提高集成度，从而提高微处理器的 性能。
指令系统的定义与功能
指令系统的定义
指令系统是微处理器所能执行的所有 指令的集合，包括各种算术运算、逻 辑运算、数据传送、输入/输出等操 作。
指令系统的功能
指令系统决定了微处理器的功能和性 能，通过指令系统，微处理器可以实 现各种计算和控制任务。
微处理器概述
每段最大64KB。 4．存储器中保留两个固定的区域，一个是初始化程序区FFFFFH—
FFFF0H，另一个为中断向量表003FFH—00000H。 5．4特权级，在实地址方式下，程序在最高级0级上执行，指令集
除少数指令外，绝大多数指令在实地址方式下都有效。
2022年3月14日星期一1.5 Intel处理器的命源自方法Pentium 处理器号
处理器号如3XX（赛扬系列处理器）、5XX （Pentium 4系列）和7XX（Pentium M系列）等。
处理器号描述了处理器的体系架构、高速缓存、主 频、前端总线以及其它技术。处理器号用于区分某 一处理器家族内部的相关总体特性。
时钟频率
3.80 GHz 3.60 GHz 3.60 GHz 3.40 GHz 3.40 GHz 3.20 GHz 3.20 GHz
3 GHz 3 GHz 3.40 GHz 3.20 GHz 3 GHz 2.80 GHz
前端总线 频率
800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz 800 MHz
Cure 2 Duo Xnmmm
X:热功耗E(≥50W);T(25-49W)L(15-24)U(≤14) n:处理器类型(奇数为移动机,偶数为台式机用) mmm:产品型号 如Intel Core 2 Duo E6600;Core 2 Duo T7600
Pentium4系列
处理器号
670 661 660 651 650 641 640 631 630 551 541 531 521
2.1什么是微处理器它包含哪几部分【精品推荐-doc】
习题22.1 什么是微处理器？它包含哪几部分？【解】：微处理器（CPU）的任务是执行存放在存储器里的指令序列。
为此，除要完成算术逻辑操作外，还需要担负CPU和存储器以及I/O之间的数据传送任务。
早期的CPU芯片只包括运算器和控制器两大部分。
从80386开始，为使存储器速度能更好地与运算器的速度相匹配，已在芯片中引入高速缓冲存储器。
它们主要由以下三部分组成。
（1）算术逻辑部件算术逻辑部件（Arithmetic Logic Unit，ALU）用来进行算术和逻辑运算及其相应操作。
（2）控制逻辑部件控制逻辑部件负责对全机的控制工作，包括从存储器取出指令，对指令进行译码分析，从存储器取得操作数，发出执行指令的所有命令，把结果存入存储器以及对总线及I/O的传送控制等。
（3）工作寄存器工作寄存器在计算机中起着重要的作用，每一个寄存器相当于运算器中的一个存储单元，但它的存取速度比存储器要快得多。
它用来存放计算过程中所需要的或所得到的各种信息，包括操作数地址、操作数及运算的中间结果等。
2.2 8086微处理器由哪几部分组成？各部分的功能是什么？【解】：按功能可分为两部分：总线接口单元BIU（Bus Interface Unit）和执行单元EU（Execution Unit）。
总线接口单元BIU是8086 CPU在存储器和I/O设备之间的接口部件，负责对全部引脚的操作，即8086对存储器和I/O设备的所有操作都是由BIU完成的。
所有对外部总线的操作都必须有正确的地址和适当的控制信号，BIU中的各部件主要是围绕这个目标设计的。
它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干条控制总线。
其具体任务是：负责从内存单元中预取指令，并将它们送到指令队列缓冲器暂存。
CPU 执行指令时，总线接口单元要配合执行单元，从指定的内存单元或I/O端口中取出数据传送给执行单元，或者把执行单元的处理结果传送到指定的内存单元或I/O端口中。
执行单元EU中包含1个16位的运算器ALU、8个16位的寄存器、1个16位标志寄存器FR、1个运算暂存器和执行单元的控制电路。
常用微处理器介绍
中断源 软件
外部中断
串行口
软件定时器
HS1.0
高速输出
HSI 数据
A/D 转换完成 定时器溢出
中断向量地址
2011H 2010H 200FH 200EH
200DH 200CH
200BH 200AH
2009H 2008H
2007H 2006H 2005H 2004H
2003H 2002H 2001H 2000H
其停止计数并恢复为 0。 ? 定时器 1产生高速输入单元 HSI 和高速输出单
元HSO的基准时间。
第二十页，编辑于星期一：十二点 三十九分。
高速输入单元
? 高速输入单元 HSI 可用定时器 1作实时时钟来
记录外部事件发生的时间。“高速”表示事
件的获取无需 CPU的干预。
方式选择位
事件定义
00
8 个正跳变为一个事件
? 微机测控系统中最常用的是 8位以及 16位单 片机。
第三页，编辑于星期一：十二点 三十九分。
3.1.1 MCS-51系列单片机
? Intel在20世纪 80年代初研制。在 80年代中期
以专利转让形式把 51内核给了许多半导体厂
商，形成了与 51指令系统兼容的单片机。 ? 目前，国内市场上以 Atmel和Philips 公司的 51
成准 16位。 ? 与51的主要区别：
? 取消累加器结构，可直接对寄存器组合及专用
寄存器构成的 256字节地址空间进行操作。 ? CPU通过专用寄存器直接控制 IO。
? HSI、HSO
? PWM
第十三页，编辑于星期一：十二点 三十九分。
80C196KB 及8098单片机引脚
第十四页，编辑于星期一：十二点 三十九分。
简述8086微处理器工作过程_概述及解释说明
简述8086微处理器工作过程概述及解释说明1. 引言1.1 概述8086微处理器是Intel公司于1978年推出的一种16位微处理器。
它是英特尔80x86系列中的第一个成员，也是后来广泛应用的x86架构的基础。
通过对8086微处理器工作过程进行简要概述和解释说明，本文旨在帮助读者更好地理解这一经典微处理器的工作原理。
1.2 文章结构本文分为五个主要部分：引言、8086微处理器工作过程、8086微处理器的工作原理分析、8086微处理器的数据传输和操作方式以及结论。
在“引言”部分，将对文章整体进行概述,明确目标，并简要介绍该文各个部分的内容与主题重点.1.3 目的本文旨在提供有关8086微处理器工作过程的详细解释和说明，使读者了解其架构、指令执行流程、内部寄存器和指令集等关键信息。
此外，还将深入探讨8086微处理器的工作原理，包括数据总线与地址总线、控制信号和时序控制以及内部组成结构与功能模块等方面。
最后，文章还将重点介绍数据传输和操作方式，并回顾关键要点。
希望通过本文的阅读，读者能够对8086微处理器的工作过程有更全面、深入的理解，并为未来微处理器的发展做出贡献。
这是引言部分的相关内容，请按照这个框架进行详细撰写。
2. 8086微处理器工作过程：2.1 架构概述：8086微处理器是Intel公司于1978年推出的一款16位微处理器。
它采用复杂指令集计算机（CISC）架构，具有数据总线宽度为16位，地址总线宽度为20位，并拥有14个16位寄存器。
该处理器运行在最大频率为5 MHz的时钟速度下，可以执行多达290,000条指令每秒。
2.2 指令执行流程：8086微处理器的指令执行流程可以分为取指、译码、执行和写回四个阶段。
首先，从内存中读取指令并将其存储在指令寄存器中；然后，译码单元将指令解码成相应的操作，并从内存或寄存器中获取操作数；接下来，在算术逻辑单元（ALU）中进行运算或逻辑操作；最后，将结果写回到寄存器或内存中。
第2讲 微处理器
二、8086/8088微处理器
3．两者的执行过程
总线接口单元BIU和执行单元EU并不是同步工 作的，两者的动作管理遵循如下原则： 每当8086的指令队列中有2个空字节，BIU就会 自动把指令取到指令队列中。 而同时EU从指令队列取出一条指令，并用几个 时钟周期去分析、执行指令。当指令队列已满，而且 EU对BIU又无总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。 在执行转移、调用和返回指令时，指令队列中 的原有内容被自动清除。 8086指令队列是6字节，8088的指令队列是4字节。
12
二、8086/8088微处理器
(1)通用寄存器
数据寄存器
包括4个16位寄存器：AX、BX、CX、DX，存操作数 或运算结果等信息 。每个又可分高8位(H)和低8位(L)， 分别作为两个独立8位寄存器来使用。 AX称为累加器：使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及 与外设传送信息等，可分为AH和AL两个8位寄存器.
14
二、8086/8088微处理器
(2)控制寄存器
指令指针寄存器IP
CPU的指令指针IP总是保存下一次将要从内存中取出指 令的偏移地址，偏移地址值为该指令到所在段段首址的字节距 离。CPU取指令时总是以CS为段基址，以IP为段内偏移地址。 在目标程序运行时，IP的内容由微处理器硬件设置，可 自动加1。程序不能直接访问IP，但一些指令却可改变IP值， 如转移指令、子程序调用指令等。
23
数据和地址引脚 (1)AD15～AD0 :分时复用输入/输出地址/数据总线； (2)A19/S6～A16/S3:分时复用的地址/状态线； 读写控制引脚 WR ：读、写信号，低电平有效，三态； (3) RD 、 (4)M/IO：存储器/输入输出控制信号； (5)READY：存储器与I/O准备就绪信号； 注：8088是IO/M，输入输出/存储器控制信号。
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标与分类1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见指令分类与功能2.3 指令执行过程与地址计算2.4 汇编语言与指令编码第三章：微处理器存储系统3.1 存储器概述与分类3.2 随机存储器（RAM）与只读存储器（ROM）3.3 存储器层次结构与cache 缓存3.4 虚拟存储器与内存管理第四章：输入/输出系统4.1 I/O 系统概述与分类4.2 程序控制I/O 与中断驱动I/O4.3 DMA 传输与I/O 端口映射4.4 嵌入式系统中的I/O 接口设计第五章：嵌入式系统设计与实践5.1 嵌入式系统设计流程与方法5.2 嵌入式处理器选型与系统架构设计5.3 嵌入式系统软件设计与开发5.4 嵌入式系统硬件设计与实现第六章：嵌入式系统硬件平台设计6.1 嵌入式系统硬件设计基础6.2 处理器选型与评估6.3 硬件系统架构设计6.4 硬件电路设计与仿真第七章：嵌入式操作系统原理与应用7.1 嵌入式操作系统概述7.2 嵌入式操作系统核心组件7.3 嵌入式操作系统实例分析7.4 嵌入式操作系统应用与开发第八章：嵌入式系统软件开发8.1 嵌入式软件开发概述8.2 嵌入式软件开发工具与方法8.3 嵌入式软件编程实践8.4 嵌入式软件测试与优化第九章：嵌入式系统应用案例分析9.1 嵌入式系统在工业控制中的应用9.2 嵌入式系统在医疗设备中的应用9.3 嵌入式系统在智能家居中的应用9.4 嵌入式系统在物联网中的应用第十章：未来嵌入式系统发展趋势10.1 嵌入式系统技术发展趋势10.2 嵌入式系统在各领域的应用拓展10.3 我国嵌入式系统产业现状与展望10.4 嵌入式系统教育与人才培养重点和难点解析一、微处理器概述难点解析：微处理器的发展历程需要记忆各个重要的时间节点和对应的处理器；组成与工作原理涉及到硬件组成和指令执行过程的理解；性能指标与分类需要理解如何评估处理器的性能以及不同类型处理器的应用场景。
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5．指令特殊扩展技术
在介绍CPU性能中还经常提到"扩展指令"或"特殊 扩展"一说，这都是指该CPU是否具有对X86指令 集进行指令扩展而言。扩展指令中最早出现的是 Intel公司自己的"MMX"，其次是AMD公司的 "3DNow！"，最后是Pentium Ⅲ中的"SSE"
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2.1 微处理器概述
2.1.1 CPU的基本概念和组成 2.1.2 CPU主要技术参数 2.1.3 CPU主流技术术语浅析
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2.1.1 CPU的基本概念和组成
微处理器即微型化的中央处理器又称为中央处 理器。 微处理器的职能是执行算术/逻辑运算，并负 责控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成 各种操作。
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2.1.3 CPU主流技术术语浅析
1．流水线技术 2．超流水线和超标量技术 3．乱序执行技术 4．分支预测和推测执行技术 5．指令特殊扩展技术
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1．流水线技术
流水线的工作方式就象工业生产上的装配流水线。 在CPU中由5~6个不同功能的电路单元组成一条 指令处理流水线，然后将一条指令分成5~6步后 再由这些电路单元分别执行，这样就能实现在一 个CPU时钟周期完成一条指令，因此提高CPU的 运算速度。
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3．乱序执行技术
乱序执行是指CPU采用了允许将多条指令不按程 序规定的顺序分开发送给各相应电路单元处理的 技术。
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4．分支预测和推测执行技术
分枝预测和推测执行是CPU动态执行技术中的主要内容，动态执行 是目前CPU主要采用的先进技术之一。采用分枝预测和动 态执行的 主要目的是为了提高CPU的运算速度。 由于程序中的条件分枝是根据程序指令在流水线处理后结果再 执行的，所以当CPU等待指令结果时，流水线的前级电路也处于空 闲状态等待分枝指令，这样必然出现时钟周期的浪费。 如果CPU能在前条指令结果出来之前就能预测到分枝是否转移，那 么就可以提前执行相应的指令，这样就避免了流水线的空闲等待， 相应也就提高了CPU的运算速度。但另一方面一旦前指令结果出来 后证明分枝预测错误，那么就必须将已经装入流水线执行的指令和 结果全部清除，然后再装入正确指令重新处理，这样就比不进行分 枝预测等待结果后再执行新指令还慢了
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CPU的内部结构与工作原理
CPU0由运算器和控制器组成，CPU的内部结 构可分为控制单元，逻辑单元和存储单元三大部 分。CPU的工作原理就象一个工厂对产品的加工 过程：进入工厂的原料（指令），经过物资分配 部门（控制单元）的调度分配，被送往生产线 （逻辑运算单元），生产出成品（处理后的数据） 后，再存储在仓库（存储器）中，最后等着拿到 市场上去卖（交由应用程序使用）。
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2.1.2 CPU主要技术参数
1．位、字节和字长 2．CPU外频 3．CPU主频 4．前端总线（FSB）频率 5．L1和L2 Cache的容量和速率
返回：电脑技术中采用二进制“0”和“1”，其中无论是 “0” 或是“1”在CPU中都是一“位”。 字长：电脑技术中对CPU能一次处理的二进制数的位数 叫字长。 字节和字长的区别：由于常用的英文字符用8位二进制就 可以表示，所以通常就将8位称为一个字节。对于不同的 CPU字节的长度是不固定的，字长的长度也不一样。8位 的CPU一次只能处理一个宇节，而32位的CPU一次就能处 理4个宇节，同理字长为64位的CPU一次可以处理8个字 节。
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2．CPU外频
CPU外频是由主板为CPU提供的基准时钟频率。
正常情况下CPU总线频率和内存总线频率相同， 所以当CPU外频提高后，与内存之间的交换速度 也相应得到了提高，对提高电脑整体运行速度影 响较大。
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3．CPU主频
主频也叫工作频率，用来表示CPU的运算速度。 CPU的主频＝外频×倍频系数。 CPU的主频表示在CPU内数字脉冲信号震荡的速 度，与CPU实际的运行能力是没有直接关系的。
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4。 前端总线（FSB）频率
前端总线(FSB)频率（即总线频率）是直接影响 CPU与内存直接数据交换速度。 外频与前端总线频率的区别：前端总线的速度指 的是数据传输的速度，外频是CPU与主板之间同 步运行的速度。
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5。缓存
缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先 于内存与CPU交换数据，因此速度很快。 L1 L2 Cache（一级缓存） Cache（二级缓存）
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2．超流水线和超标量技术
超流水线是指某些CPU内部的流水线超过通常的 5~6步以上，例如Pentiumpro的流水线就长达14步。 将流水线设计的步（级）数越多，其完成一条指 令的速度越快，因此才能适应工作主频更高的 CPU。 超标量是指在CPU中有一条以上的流水线，并且 每时钟周期内可以完成一条以上的指令，这种设 计就叫超标量技术。