16位微处理器
8086结构组成
8086结构组成8086是一款16位微处理器，它的结构组成非常复杂。
本文将从以下几个方面来详细介绍8086的结构组成。
一、总体结构8086由三个主要部分组成：执行单元（EU）、总线接口单元（BIU）和寄存器组。
1.执行单元：负责执行指令并进行算术和逻辑运算。
2.总线接口单元：负责与外部设备通信并控制数据传输。
3.寄存器组：包括通用寄存器、段寄存器和指令指针寄存器等。
二、执行单元1.指令队列指令队列是执行单元中的一个重要部分，它可以存储多条指令，以便快速地进行取指令操作。
当EU需要执行一条新的指令时，它会从队列中取出下一条指令并开始执行。
2.算术逻辑单元算术逻辑单元（ALU）是执行单元中的核心部分，它可以进行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除、与、或等操作。
ALU还可以处理条件跳转和无条件跳转等控制操作。
3.状态标志寄存器状态标志寄存器（FLAGS）用于记录ALU运算的结果，以便EU进行下一步操作。
FLAGS寄存器包括零标志位、进位标志位、溢出标志位等。
三、总线接口单元1.地址加法器地址加法器（AFA）是BIU的核心部分，它可以将内部地址转换为外部地址，并控制数据传输。
2.指令缓存器指令缓存器（IC）用于存储从内存中读取的指令。
当EU需要执行一条新的指令时，BIU会从IC中取出相应的指令并传输给EU。
3.数据缓存器数据缓存器（DC）用于暂时存储从内存中读取或写入的数据。
当EU 需要访问内存时，BIU会将相应的数据传输到DC中，EU再从DC中读取或写入数据。
四、寄存器组1.通用寄存器8086有8个16位通用寄存器，分别命名为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP。
这些寄存器可以用于保存临时数据和计算结果等。
2.段寄存器8086有4个16位段寄存器，分别命名为CS、DS、ES和SS。
这些寄存器用于保存程序和数据在内存中的位置信息。
3.指令指针寄存器指令指针寄存器（IP）用于保存下一条指令在内存中的地址。
Maxim Integrated产品介绍：16位MAXQ微处理器说明书
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This µC integrates data converters, operational amplifiers, and various communications ports, making it ideal for all-in-one servo loop control by supporting both voice-coil and stepper-motor applications.GYRO GYROTEMP SENSORAMPACTUATORSENSORPITCHLENS MODULEYAWAMP ACTUATORSENSORHand vibrations in pitch and yaw axes are captured by gyros Sensors feed lens adjustment data back to MAXQ8913l ee n ce d e s i g nOP AMPSThe seamless integration of analog peripherals with the 16-bit, single-cycle MAXQ RISC core and various digital peripherals makes our mixed-signal µCs' performance-to-power characteristics the industry’s best among 16-bit µCs.Mixed-signal microcontrollers11TEMP SENSOR 12-BIT DACMAXQ7666MAXQ7670MAXQ7666MAXQ7670MAXQ PROCESSORSPILIN UART10-/12-BIT ADC16 x 16 MACCAN 2.0B1 OR 3TIMERSGPIO JTAGPGAM U XM U XMAXQ7666MAXQ7670Revolutionary integration enables small sensor conditionersIntegrated µC and high-performance analog circuitry reduce footprint by up to 80%, decrease cost, improve signal integrity, and accelerate sensor developmentThe MAXQ7666/MAXQ7670 are complete, integrated solutions for processing small-amplitude analog-input signals, such as those from anisotropic magnetoresistive (AMR) or other sensors producing small, sensor-output signals. Applications include automotive steering-angle and torque sensors, CAN-based automotive and industrial sensors, and industrial control.Features• Up to 8 single-ended or 4 differential ADC channels with on-chip input multiplexer • High-precision PGA• Fast, 16-bit MAXQ µC with 16 x 16 MAC• Flexible CAN 2.0B, LIN/UART, and SPI interfacesBenefits• Reduce BOM cost by 30% to 40%• Allow efficient, on-chip numerical computation • Include a variety of interfaces for automotive and industrial usePartFlash Size (KB)Temp Range(°C)PackageMAXQ7666BATM+*16 (8k x 16)-40 to +12548 TQFN-EP (7 x 7)MAXQ7670ATL+64 (32k x 16)40 TQFN-EP (6 x 6)Small Package (mm x mm)*Contact factory for availability.The continuing demands to enhance automotive safety and improve fuel economy are driving the need for increased electronics content. This, in turn, is increasing the number of µCs and sensors required to meet these demands. Maxim enables automotive electronics suppliers to meet the demands for collision detection and drive-by-wire steering by integrating the analog electronics with the µC, thus providing an intelligent interface to the sensor.Microcontroller-based sensor interfacesYes, we make that...。
第2章 16位微处理器
表2.2 段寄存器使用时的一些基本约定
思考题
下列CPU中属于准16位的是 A.8080 B.8086 C.8088 。 D.80386SX A.ALU，EU，BIU C.寄存器组，ALU 答案： C
思考题
8086CPU的内部结构由 组成。 B.ALU，BIU，地址加法器 D.EU，BIU
答案：D
思考题
例题
设(CS)=4232H ，(IP)=0066H，试计算物理地址。
思考题
已知物理地址为FFFF0H，且段内偏移量为 A000H，若对应的段基址放在DS中，则DS 应为 。 A.5FFFH B.F5FFH C.5FFF0H D.F5FF0H 答案：B
注意
一个存储单元的物理地址是唯一的，而逻辑 地址是可以不唯一的。 例如： 1200H:0345H12345H 1100H:1345H12345H
第2章 16位微处理器8086/8088
2.1.0 简介 2.1.1 8086/8088CPU的内部结构 2.1.2 8086/8088CPU的总线周期 2.1.3 8086/8088系统的工作模式 2.1.4 8086/8088的操作和时序 作业
2.1.0 简介
1978年，Intel推出了8086微处理器，一年多以后推出了 8088，这两种都是16位微处理器。 时钟频率为5MHz~10MHz，最快的指令执行时间为400ns。 8086有16根数据线：可以处理8位或16位数据。 有20根地址线：可寻址即1MB（220）的存储单元和 64KB（216）的I/O端口。 8088：准16位微处理器 8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是按16位设 计的，但外部数据总线只有8条，因此执行相同的程序， 8088要比8086有较多的外部存取操作而执行得较慢。 设计的主要目的：为了与Intel原有的8位外围接口芯片直接 兼容。
8086 晶体管数量
8086 晶体管数量
8086是Intel系列的16位微处理器，芯片上有4万个晶体管，采用HMOS工艺制造，用单一的+5V电源，时钟频率为4.77MHz~10MHz。
8086有16根数据线和20根地址线，它既能处理16位数据，也能处理8位数据。
关于8086的晶体管数量，有不同的说法。
一种说法称，其晶体管数量约为29000个；另一种说法称，其晶体管数量为4万个。
8086处理器的晶体管数量较多的主要原因是当时的计算需求和技术限制。
早期的个人计算机需要在处理大量的数据时能够提供较高的性能。
而为了实现这一目标，需要使用较多的晶体管。
与后来的处理器相比，8086的晶体管数量较少。
例如，1997年的Intel Pentium II （奔腾II）处理器有750万个晶体管，1999年的Intel Pentium III（奔腾III）有950万个晶体管，而2000年的Intel Pentium 4（奔腾4）则有4210万个晶体管。
综上所述，8086的晶体管数量是一个有争议的话题。
关于其确切的数量，不同的资料给出了不同的答案。
尽管如此，不可否认的是，在那个时期，8086处理器的晶体管数量已经相当可观了，这主要归功于当时的技术限制和计算需求。
8086-16位微处理器介绍
8086-16位微处理器介绍第⼆章 8086/8088（16位）微处理器第⼀节、16位微处理器第⼀代微处理器 1971年Intel 公司推出4004和8008，是4和8位微处理器，采⽤PMOS ⼯艺。
第⼆代微处理器 1974年推出的8080、M6800、Z-80等，是8位微处理器，采⽤NMOS ⼯艺。
第三代微处理器 70年代后期Intel 公司推出8086/8088、Motorola 公司M68000、Zilog 公司的Z8000，是16位微处理器，采⽤HMOS ⼯艺。
80年代以来，Intel 公司推出80186⽤80286，与8086/8088兼容。
第四代微处理器 1985年，推出的80386及M68020是32位微处理器。
1989年推出80486。
1993年推出Pentium 及80586等更⾼性能的32位和64位微处理器。
第⼆节8086/8088CPU 结构微处理器 8086, 8088结构类似，内部都是16位总线，但外部性能是有区别。
8086CPU 功能结构分为两部分：总线接⼝部件BIU ，执⾏部件EU 。
两部分各⾃执⾏⾃⼰的功能并⾏⼯作，这种⼯作⽅式与传统的计算机在执⾏指令时的串⾏⼯作相⽐极⼤的提⾼了⼯作效率。
计算机执⾏程序时，CPU 的⼯作顺序是：取指令执⾏指令再取指令再执⾏指令．．．特点：CPU 串⾏⼯作。
8086CPU ⼯作顺序是：取指令，执⾏指令同时进⾏。
特点：CPU 并⾏⼯作。
⼀、执⾏部件数据4个通⽤寄存器 : A X , B X , C X , D X4个专⽤寄存器 S P , B P , S I , D I算术逻辑部件：ALU8086/8088的EU 的特点1个标志寄存器： F R ；分成两类：状态标志、控制标志F R 的格式：⼆、总线接⼝部件BIU功能：负责与存储器、I/O 端⼝传送数据BIU 的组成：4个段地址寄存器（16位）：CS 、DS 、ES 、SS16位指令指针寄存器IP20位地址加法器6字节的指令队列⼀条指令20地址的形成：由代码段CS 左移4位后与指令指针寄存器IP 内容相加得到注意：指令执⾏单元（EU ）的功能：⼀般情况下，指令按照它存放的顺序先后执⾏，EU 源源不断地从指令队列中取得指令代码，达到满负荷地连续执⾏指令⽽省去“取指令”的时间。
第2章 16位微处理器8086
计算机原理讲义
执行单元EU
4) 标志寄存器 FLAG
6位状态标志，3位控制标志IF、DF、TF，剩下7位保留 位状态标志， 位控制标志IF、DF、TF，剩下7 IF 15 14 13 12 11 10 9 IF 8 7 6 5 4 AF 3 2 PF 1 0 CF
OF DF
TF SF ZF
Flag） 位标志， CF（Carry Flag）进(借)位标志，加法运算最高位产生进位或减法运算 最高位产生借位， 否则置0 最高位产生借位，则CF置1，否则置0 Flag）辅助进位标志，加法运算时第3位往第4 AF（Auxiliary Carry Flag）辅助进位标志，加法运算时第3位往第4位 有进位，或减法运算时第3位往第4位有借位， AF置 否则置0 有进位，或减法运算时第3位往第4位有借位，则AF置1，否则置0 Flag）零标志, 若当前运算结果为零, ZF置1,否则置 否则置0 ZF（Zero Flag）零标志, 若当前运算结果为零, 则ZF置1,否则置0 SF（ Flag）符号标志，与运算结果最高位相同，若为负数， SF（Sign Flag）符号标志，与运算结果最高位相同，若为负数，则SF 否则置0 SF指示了当前运算结果是正还是负 置1，否则置0，SF指示了当前运算结果是正还是负 Flag）溢出标志，有符号数算术运算结果溢出， OF置 OF（Overflow Flag）溢出标志，有符号数算术运算结果溢出，则OF置1， 否则置 否则置0 PF（Parity Flag）奇偶标志，运算结果低8位所含1的个数为偶数则PF Flag）奇偶标志，运算结果低8位所含1的个数为偶数则PF 置1，否则置0 否则置 计算机原理讲义
总线接口单元（BIU） 一. 总线接口单元（BIU） 1. 具体功能
第二章 8086 8088微处理器
1、指令队列缓冲器 2、地址加法器和段寄存器
3、 16位的指令指针寄存器IP
IP中存放的是BIU要取的下一条指令（字 节）的偏移地址，BIU取过后，IP自动加1。 与IP相配的段寄存器是代码段寄存器CS。
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第一节 8086/8088 微处理器的结构 一、8086/8088的内部结构
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（一）最小工作模式
在最小工作模式，8086/8088 第24～31引脚的含义： 5、M/IO存储器/输入，输出控 制信号，输出。 为1时与存储器数椐传送； 为0时输入，输出接口进 行数据传送。T1～T4有效
6、WR写信号，输出。 在总线周期的T2～T4状态 输出低电平。 7、HOLD总线保持请求信号， 输入。其它主模块要求占用总线 时通过HOLD向CPU发高电平请 求。若“允许”，CPU在T4状态 从HLDA发出高电平后，就得到 总线控制权。
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第二章 8086/8088微处理器
第一节 8086/8088 微处理器的结构 一、8086/8088的内部结构
从功能上，8086分为两部分：
1、 总线接口单元BIU (Bus Interface Unit)。 2、执行单元EU (Execution Unit)。 说明：这两个单元在CPU内部担负着不同的任务。 两个单元并行地工作，能使大部分取指令操作与执 行指令操作重叠的进行 （即所谓“流水线”结构）。
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第一节8086/8088的微处理器结构
三、8086/8088的引脚信号和功能 （一）地址/数椐总线
AD15～AD0（复用的）
总线周期的状态 T1：输出地址； T2：浮置成高阻； T3：输入/输出数椐；
简述8086最小模式下的总线读操作和写操作的过程
观察8086最小模式下的总线读操作和写操作的过程，我们首先要了解8086处理器的基本结构和工作原理。
8086处理器是一种16位的微处理器，它具有20条位置区域总线和16条数据总线，采用小端模式存储数据。
在最小模式下，8086处理器通过最基本的方式与外部设备进行通信，即使用最小配置的控制信号和数据线。
这样的设计使得了解8086最小模式的总线读写操作成为首要的事情。
在8086最小模式下，总线读操作的过程可以简要概述为以下几个步骤：1. 位置区域提取当8086处理器需要进行读操作时，首先会将内存位置区域放置在位置区域总线上，由外部设备识别。
2. 存储器响应外部设备会根据位置区域总线上的位置区域信息，判断是否有存储器需要响应，如果有，则从数据总线上将数据传送给8086处理器。
3. 数据接收8086处理器将从数据总线上接收到的数据，存储到内部的数据寄存器中，以便后续的处理和使用。
而在8086最小模式下，总线写操作的过程则包括以下几个步骤：1. 位置区域提取与总线读操作类似，8086处理器在进行写操作时，也会将内存位置区域放置在位置区域总线上，以指明要写入数据的存储单元。
2. 数据发送8086处理器将要写入的数据放置在数据总线上，等待外部设备进行响应并接收数据。
3. 存储器响应外部设备接收到数据后，会根据位置区域总线上的位置区域信息，将数据存储到指定的存储单元中。
通过以上对8086最小模式下的总线读写操作过程的简要描述，我们可以初步了解到在最小配置下，8086处理器是如何通过位置区域总线和数据总线与外部设备进行读写操作的。
但要更深入地理解和掌握这些过程，我们需要更详细地了解8086处理器在总线读写操作过程中各种控制信号的使用，以及外部设备的响应方式和时序要求。
这涉及到了处理器的时序控制和总线控制，是非常复杂和深入的内容。
同时也需要深入了解8086处理器的寻址方式、存储器结构、数据传送方式等相关知识，以便更全面地理解总线读写操作的实际应用。
嵌入式微处理器的分类
嵌入式微处理器的分类
什么是嵌入式微处理器？
嵌入式微处理器是一种由内置单片机的微型计算机，这种集成的单片机可以直接安装于普通的电子设备中，提供嵌入式控制功能，它们完全由软件来控制。
这些微处理器通常具有快速的处理能力，并带有嵌入式的外设，能够将计算机的功能植入到可移植设备当中，实现对多功能电子产品的整体控制。
嵌入式微处理器分类
嵌入式微处理器可以分为以下几种：
1、 8位微处理器：这类微处理器是8位指令操作的，数据宽度为8位，具有较少内存容量、低功耗、低成本和简单模块化的特点。
它们通常用于家用电器和自动控制中。
2、 16位微处理器：16位微处理器对指令有更高的处理能力，指令和数据均为16位，多用于工控系统、信号处理系统中，常用于多类型设备的自动化控制、软件开发等领域。
3、 32位微处理器：32位微处理器使用32位指令和数据宽度，它们更快、更强大，一般用于工业、商业、家用自动控制系统。
4、 64位微处理器：这类微处理器使用64位指令和数据宽度，具有极高的运算性能和网络数据处理能力，常用于图形处理、数字信号处理、科学计算以及各类嵌入式控制系统中。
- 1 -。
计算机原理_2 8086微处理器
READY RDY1 AEN1 RDY2 AEN 2
3 复位信号产生 输入RES经过斯密特触发器分频以后，在时钟同频下产生RESET信号 送给CPU的RESET引脚，进行复位。 通常有以下两种情况会产生硬件复位信号： a 电源开关打开 b 按下机箱上的Reset按钮 电路如下所示：
例：CS的内容是89ABH，IP 的内容是0201H，则生成的地
址是89AB0H+0201H=89CB1H
20位的地址加法器 段地址左移4位+偏移量 → 20位的实际物理地址 段地址*16+偏移量 → 20位的实际物理地址 6个字节的指令队列
执行部件(EU)
16位的算术逻辑单元ALU 4个16位的通用寄存器 AX,BX,CX,DX，它们又可以分成8个8位的寄存器使用 AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL AL AH 4个16位的专用寄存器 SP——堆栈指针寄存器 BP——基址指针寄存器 SI ——源变址寄存器 DI ——目的变址寄存器
(二）时钟发生电路8284A 1 产生时钟信号 OSC 内部时钟同频信号 CLK 内部时钟三分频信号，占空比1/3 PCLK 内部时钟六分频信号，占空比1/2 CSYNC 外部时钟的同频信号 X1、X2 外接晶体，供内部振荡器产生震荡频率 EFI 外接时钟入端 F/C 时钟输入选择 PC机中14.31818MHz的外接晶体 CLK=4.77MHz 2 准备就绪信号 ASYNC为低电平时，表示READY输出时插入一个时钟周期延时。
三、常用的数据管理方式
堆
栈
LIFO FIFOቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1
2
堆栈：按照后进先出(LIFO)的原则组织的存储器空间（栈）。
4 微机原理第四章 16位微处理器
20 位
AX BX CX DX
16 位 段 寄 存 器
指令指针
SP
BP DI SI
CS DS SS ES IP 内部暂存器 外部总线
EU
16 位
数据总线
运 算 寄 存器
总线
BIU
执行 控制 电路
控制 逻辑
8088 8位 8086 16位
A L U
指令对列
1 2 3 4
标志寄存器
8086为 6 字节
（（ 5 ）在执行转移指令时，指令队列中的原有内容被自动清 (3) 4 在执行指令的时，需要访问 EU又没有总线访问时， M或I/O设备，8088 EU会请求 BIU 1）当指令列已满，而且 ）每当 8086 的指令队列中有两个空字节（ 有一 2 EU 准备执行一条指令时，它会从指令队列取指 除， BIU 会接着往指令队列中装入另一个程序段中的指令。 便进入空闲状态。 BIU ，完成访问内存或 I/O端口的操作。 个空字节）时， BIU就会自动把指令取到指令队列中。 令，然后用几个时钟周期去执行指令。
16 位
总线接 口单元 （BIU）
总线 控制 逻辑 外部总线
8088 8位 8086 16位
运 算 寄 存器
指令对列
A L U
执行 控制 电路
8086为 6 字节
1
2
3
4
标志寄存器
执行单元 （EU）
4.1 8086的结构 从功能上分为两部分：BIU和EU, 内部结构如图所示。
4.2.1 执行单元EU
片内总线等
1. 第一代——4位或低档8位微处理器 第一代微处理器的典型产品是Intel公司
1971年研制成功的4004（4位CPU）及1972年 推出的低档8位CPU 8008。
8086微处理器的指令集架构
8086微处理器的指令集架构8086微处理器是一种16位的通用微处理器，由英特尔公司于1978年发布。
它的指令集架构称为x86，后来的许多处理器都是基于该架构进行扩展的。
这个指令集架构是8086微处理器与其后继处理器（如80286、80386等）之间的兼容性的基础，影响了后来的计算机硬件和软件设计。
8086指令集架构具有大量的指令和寻址模式，这些指令可以操作不同的数据类型和寄存器。
下面我们来介绍一些8086指令集的主要特点和功能：1.数据传送指令：- MOV：用于将数据从一个位置复制到另一个位置。
例如，MOV AX, BX可以将BX寄存器的内容复制到AX寄存器。
- PUSH和POP：用于将数据从寄存器或内存推送到堆栈或从堆栈中弹出。
例如，PUSH AX将AX寄存器的内容推送到堆栈中。
2.算术和逻辑指令：- ADD、SUB、INC和DEC：用于对寄存器或内存中的数据执行加法、减法、递增和递减操作。
- AND、OR、XOR和NOT：用于对寄存器或内存中的数据执行逻辑操作，如与、或、异或和取反。
- MUL和DIV：用于对寄存器或内存中的数据执行乘法和除法操作。
3.控制转移指令：- JMP：用于无条件跳转到指定标签或内存位置。
- JZ、JNZ、JE、JNE等：用于根据条件跳转到不同的指令位置。
例如，JZ表示如果零标志位为真，则跳转。
- CALL和RET：用于调用和返回子程序。
4.串操作指令：- MOVS、LODS、STOS、CMPS：用于在内存之间复制、加载、存储和比较数据。
- REP和REPE：用于重复执行串操作指令。
5.输入输出指令：- IN和OUT：用于从输入输出端口读取和写入数据。
- INT和IRET：用于进行中断和中断返回操作。
在8086指令集架构中，还有一些特殊的指令和寻址模式，用于实现更复杂的功能。
例如，8086支持段寻址模式，即使用段寄存器和偏移地址的组合来访问内存。
此外，还有一些面向特定任务的指令，如乘法指令和浮点操作指令等。
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。
8086的应用及原理图
8086的应用及原理图一、简介8086是由英特尔（Intel）公司于1978年推出的一款16位微处理器。
它成为了后续x86架构的基础，并且在80年代和90年代广泛应用于各种个人电脑和工作站中。
二、8086的应用8086微处理器在各个领域有着广泛的应用，以下是一些常见的应用场景：1.个人电脑：8086是最早的一种个人电脑用微处理器。
在80年代和90年代，它极大地推动了个人电脑的发展，成为了当时最主流的处理器。
2.工业控制：8086在工业控制系统中也被广泛使用。
由于其较高的计算能力和稳定性，能够处理复杂的算法和控制逻辑，因此在自动化生产线、仪器仪表和机械设备等方面有着重要的应用。
3.嵌入式系统：由于8086具有较小的体积和低功耗的特点，使得它在嵌入式系统中有广泛的应用。
像医疗设备、智能家居和智能穿戴设备等嵌入式系统中，8086可以负责控制和处理各种传感器和设备。
4.航空航天：8086在航空航天领域有着重要的作用。
由于其高可靠性和强大的计算能力，使得它被广泛应用于火箭控制系统、卫星通信和导航系统等方面。
三、8086的原理图1. 存储器单元•内部存储器：用于存放指令和数据，包括寄存器和内存。
–寄存器：包括通用寄存器、指令指针寄存器、段寄存器等。
–内存：分为代码段、数据段和堆栈段等。
2. 控制单元•指令寄存器（IR）：用于存放当前执行的指令。
•程序计数器（PC）：存放指令的地址。
•指令译码器：将指令解码为对应的操作。
•控制逻辑：根据指令执行的需求，控制各个模块的工作。
3. 算术逻辑单元•运算器：负责执行各种算术运算和逻辑运算。
•标志寄存器（FLAGS）：状态寄存器，记录运算结果中的状态。
4. 输入输出单元•输入端口：负责接收外部设备的数据。
•输出端口：负责将数据发送给外部设备。
四、总结8086微处理器作为早期个人电脑使用的重要组成部分，对计算机技术的发展有着深远的影响。
它在个人电脑、工业控制、嵌入式系统和航空航天等领域有着广泛的应用。
8086微处理器
8086/8088微处理器8086是全16位微处理器，内、外数据总线都是16位。
8088是准16位微处理器，内数据总线是16位，外数据总线是8位。
二者除外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外，内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
1. 内部结构8086/8088微处理器从功能上可分为两个独立的处理单元：执行单元EU(Execution Unit)和总线接口单元BIU(Bus Interface Unit)。
其内部结构如图2.1所示。
执行单元EU由8个16位的通用寄存器、1个16位的标志寄存器、1个16位的暂存寄存器、1个16位的算术逻辑单元ALU及EU控制电路组成。
8个通用寄存器中，AX、BX、CX、DX为数据寄存器，用于存放参与运算的数据或运算的结果，它们中的每一个既可以作为一个16位寄存器使用，又可以将高、低8位分别作为两个独立的8位寄存器使用。
作为8位寄存器时，它们的名称分别为AL、AH、BL、BH、CL、CH、DL、DH。
这些寄存器除了用作通用寄存器外，通常还有各自特殊的用法： AX作累加器，所有的I/O指令及一部分串操作必须使用AX或AL来执行，另外还有一些指令使用AX及由AX 分出的AL、AH作为缺省的操作数，如乘、除法指令；BX作基址寄存器，在计算内存地址时，常用于存放基址；CX作计数寄存器，可以在循环、重复的串操作及移位操作中被作为计数器来使用；DX作数据寄存器，在一些I/O指令中用来保存端口地址。
指针寄存器SP和BP分别为堆栈指针寄存器和基址指针寄存器，作为通用寄存器的一种，它们可以存放数据，但实际上，它们更经常、更重要的用途是存放内存单元的偏移地址。
而变址寄存器DI和SI则主要用于变址寻址方式的目的变址和源变址。
图2.1 8086/8088CPU内部结构示意图总线接口单元BIU由4个16位的段寄存器(CS、SS、DS、ES)、1个16位的指令指针寄存器IP、1个与EU通信的内部暂存器、1个指令队列、1个计算20位物理地址的地址加法器∑及总线控制电路组成。
微机原理与接口技术-四章-16位微处理器
数据与指令的存储与访问
内存示意图
地址是数 据存放的 门牌号码 是标明数 据所在位 置的唯一 代号
所有CPU可以访问的数 据与指令都以二进制数 的形式存放在内存中
地址 0 1 2 … 255 …
内 容 00000100B（4） 10000000B（128） 00010001B（17） …… 00001111B (15) ……
数据寄存器
SP BP SI DI
IP
通用寄存器
地址指针和 变址寄存器
FLAGS
CS DS SS ES
控制寄存器
段寄存器
8086CPU内部寄存器结构
3．段寄存器 8086有四个段寄存器。为了寻址1MB内存，将内存分成若 干个逻辑段。每个段长64KB。使用四个段寄存器存放各段的基 本地址。 BIU中的四个段寄存器分别称为代码段CS(Code Segment) 寄存器、数据段DS(Data Segment) 寄存器、堆栈段SS(Stack Segment) 寄存器和附加段ES(Extra Segment) 寄存器。 CS段寄存器给出当前代码段的基址。DS段寄存器给出当前 数据段的基址。SS段寄存器给出当前堆栈段的基址。ES段寄存 器给出当前使用的附加段的基址。 4．控制寄存器 包括IP和FR两个16位寄存器。IP为指令指针寄存器，用来 存放代码段中的偏移地址。它与CS寄存器联用确定下一条指令 的物理地址。FR寄存器，下一小节将详细介绍。
2．指针及变址寄存器 包括SP、BP、SI、DI四个16位寄存器。它们可以像数据 寄存器一样在运算过程中存放操作数，但它们只能以字（16 位）为单位使用。此外，在段内寻址时用它们来提供偏移地 址。 SP：称为堆栈指针寄存器。用来指示栈顶的偏移地址， BP：称为基址指针寄存器。用作堆栈区中的一个基地址以 便访问堆栈中的其他信息。 SI：源变址寄存器。当与DS联用时，用来确定数据段中某 一存储单元的地址，在串处理指令中，SI作为隐含的源变址 寄存器，与DS联用达到在数据段寻址的目的。 DI：目的变址寄存器。在串处理指令中，DI作为隐含的目 的变址寄存器并ES联用在附加段中寻址，其它功能和使用方 法与SI基本相同。
8086微处理器
2021年1月30日星期六
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1.3 8086系统存储器的组织
8086系统在实模式下允许的最大寻址空间是1 MB，8086工 作在实模式，其地址宽度为20位，采用存储器地址分段的方法 来解决16位字长机器提供20位地址的问题。
1.存储器地址分段 2.逻辑地址与物理地址的计算
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1.4 8086/8088微处理器的引脚功能
总线控制逻辑。
4 6字节的指令队列。
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2.执行部件EU
算术逻 辑单元ALU
标志 寄存器
通用寄 存器组
EU控制器
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பைடு நூலகம்
1.2 8086的寄存器
1.通用寄存器 通用寄存器除了可以存放通用数据以外，都还有自己的特定功能。 2.专用寄存器 8086及以前的机器专用寄存器包括IP、SP和FLAGS 3个16位寄存器。 3.段寄存器 8086有4个16位段寄存器。
8086微处理器
8086微处理器是Intel系列的16位微处理器，它采用HMOS 工艺制造，双列直插，有40个引脚。8086微处理器的电源为单 一5V，主时钟频率为5 MHz～10 MHz。它的外部数据总线为16 位，地址线为20根。因为可用20位地址，所以可寻址的地址空 间达1 MB。
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SS（stack segment）
微机原理16位32位CPU(8086)
S6-S3：输出CPU的工作状态。 S6：指示8086/8088当前是否与总线相连， S6=0，表示 8086/8088当前与总线相连。 S5：表明中断允许标志当前的设置。 S5=0，表示CPU中断是关闭的，禁止一切可屏蔽中断源的 中断请求；S5=1，表示CPU中断是开放的，允许一切可屏 蔽中断源的中断申请。
出一个“准备好”信号，之后CPU才会自动脱离TW状态而进入T4状态。
• ⑤在T4状态，总线周期结束。
2.1.2 8086的引脚信号和工作模式
1. 最小模式和最大模式的概念
根据所连的存储器和外设规模的不同，使它们可以在两种模式下工 作： (1)最小模式:
在系统中只有一8086/8088CPU。 (2)最大模式： 有两个或两个以上的CPU，一个为主处理器8086/8088， 另一个为协处理器8087/8089。 数值运算协处理器8087, 输入输出协处理器8089。
奇
进
偶
借
标
位
志
标
志
1-有进Байду номын сангаас借位 0-无进、借位
1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位
④标志寄存器
根据功能，标志可以分为两类：状态标志和控制标志 状态标志：表示前面的操作执行后，ALU所处的状态，这种状态像某
种先决条件一样影响后面的操作。 控制标志：表示对某一种特定的功能起控制作用。指令系统中有专门
2.1.1 8086的编程结构
在编程结构图中，从功能上划分，8086分为两大部分：即 总线接口部件BIU（Bus Interface Unit） 执行部件EU（Execution Unit）
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1
0
0
1
从偶地址开始读写一个字节
从奇地址开始读写一个字节 从奇地址开始读写一个字 （第一个总线周期，低八位 数据送AD15～AD8 ，第二个 总线周期，高八位数据送 AD7～AD0 ）
AD7～AD0
AD15～AD8
0
1
1
0
AD15～AD8
AD7～AD0
存储器
8086
AD7～AD0 AD15～AD8 字节
9）INTA:中断响应信号输出
对外设的中断请求作出响应。 对8086来说，INTA是位于连续周期中的两个负脉冲， 在每个状态周期的T2、T3、TW状态，INTA为低电平。 第一个负脉冲：通知外设接口中断请求得到允许； 第二个负脉冲：外设收到后，往数据总线上放中断类型码。
10）MN/MX ：最大和最小模式控制信号，输入。
12) READY：准备好信号，输入，高电平有效。 为了使CPU能和不同速度的存储器或I/O接口进行连接，设计 了READY信号。 CPU在每个总线周期的T3状态对READY进行采样。READY 信号有效,CPU进入T4 状态。 如果存储器或I/O的速度较慢，不能与CPU的速度相匹配， 可令READY为低。CPU在T3采样到READY为低电平，便在 T3之后插入Tw，延长读写周期，使CPU能和较慢速度的存储 器或I/O接口相匹配。
T3状态：数据信号D15～D0
2）A19/S6～A16/S3 ：地址/状态复用信号，输出 T1状态：地址的高4位 T2～T4状态：输出状态信息 S6：指示8086当前是否与总线相连。 S6＝0表示8086连在总线上。 S5：表示中断允许标志状态。 S5=1表示中断允许标志IF=1，允许可屏蔽中断； S5=0表示IF=0，禁止可屏蔽中断。
① 方向标志DF(direction flag) ② 中断允许标志IF(interrupt enable flag) ③ 跟踪标志TF(trap flag)又称为单步标志
控制 标志
状态标志：某操作执行后所记录的状态信息。 常作为转移指令的转移条件。
① CF：进位标志 CF=1:进行运算时，最高位产生进位或借位； CF=0:进行运算时，最高位没产生进位或借位 。
注：AF只反映运算结果的低八位。 用途：在BCD码运算中作为是否进行十进制调整的依据。
④ ZF：零标志
ZF＝1：运算结果为‘0’； ZF＝0：运算结果非‘0’ 。 ⑤ SF：符号标志 SF＝1：运算结果为负数； SF＝0：运算结果为正数。 注：SF与运算结果的最高位相一致。
⑥ OF：溢出标志 OF＝1：运算结果超过了机器补码所能表示数的范围； OF＝0：运算结果不超机器补码所能表示数的范围。
8086 CPU 的标 志位
状态 标志
① 符号标志SF(sign flag ) ② 零标志ZF(zero flag) ③ 奇偶标志PF(parity flag) ④ 进位标志CF(carry flag) ⑤ 辅助进位标志ＡＦ(auxiliary carry flag) ⑥ 溢出标志ＯＦ(overflow flag)
目录
二、 8086的引脚信号和功能
1、8086CPU的引脚
2、引脚分类
地址总线
8086CPU的引脚 （按功能分）
数据总线 控制总线 其它信号线
(1) 地址总线和数据总线
1）AD15～AD0 地址/数据复用信号 双向，三态。 T1状态：低16位的地址信号A15～A0 读周期：浮空 T2状态： 写周期：数据信号D15～D0
典型的总线周期通常由4个时钟（状态）周期T1、T2、
T3和T4组成。
3、空闲周期 当系统总线处在空闲状态时，执行空闲周期TI 。 注：只有在CPU与存储器或I/O接口之间进行数据 交互时，才执行总线周期。除此以外，总线处于空 闲周期。空闲周期表示为TI 。
4、典型的8086总线周期序列
5、总线周期的状态
AL
AH BL
BX
BH CL
CH DL DH
2、组成
基数指针寄存器BP（base pointer）
（2 ）4 个 专用 寄存器 堆栈指针寄存器SP (stack pointer) 源变址寄存器SI (source index)
目的变址寄存器DI (destination index)
2、组成
（3）算术逻辑部件ＡＬＵ(Arithmetic Logic Unit)
（1）T1状态 CPU发地址信息，指出要寻址的存储单元和外设端口地址。
（2）T2状态 CPU撤销地址，总线的高4位输出状态信息； 低16位高阻状态，为传数据作准备。 （3）T3状态 总线高4位继续提供状态信息； 低16位开始传数据。
（4）TW状态（可无） 1）当存储器或者I/O接口的访问速度低于CPU的读写速度时， 需要在T3之后插入一个或者多个附加时钟周期Tw。 2）存储器或I/O接口通过“READY”信号线在T3状态启动之前 向CPU发一未准备好信号。CPU在采样到READY为低时， 在T3之后插入Tw。 3）READY变为高电平以后，表示存储器或I/O准备好。CPU接 收到这一高电平信号便自动脱离Tw ，进入T4状态。 （5）T4状态
用于数据总线驱动器的控制信号。
3）DT/ R ：数据收发控制信号，输出，三态。 在8086系统中，通常采用8286或8287作为数据总线的 驱动器，用DT/ R 信号来控制数据驱动器的数据传送方向。 1:数据驱动器进行数据发送； DT/ R＝ 0:数据驱动器进行数据接收。 高阻：DMA方式 4）M/ IO ：存储器或I/O控制信号，输出，三态。
三、8086的总线周期的概念
1、时钟周期或状态周期 CPU的基本定时单位称为时钟周期或者状态周期。
8086CPU内部的逻辑操作、与外部存储器和I/O交 换数据进行的总线操作全部由CPU的时钟来定时。 假设8086的主频为10MHz，一个时钟周期为 100ns。
三、 8086的总线周期的概念
2、总线周期 进行一次数据传送的总线操作定义为一个总线周期。
1:指示CPU进行和存储器之间数据交互；
M/ IO＝ 0:表示CPU进行和I/O接口之间数据传输。 高阻：DMA方式
5）RD ：读信号，输出，三态。 该信号有效，表示CPU执行一个对存储器或I/O端口的读操作。 在读操作总线周期中，在T2～T3状态中有效，为低电平。 6）WR ：写信号，输出，三态。 该信号有效，表示CPU执行一个对存储器或I/O端口写操作。 在写操作总线周期中，在T2～T3状态中有效，为低电平。
算术逻辑部件主要是加法器，绝大部分指令的执行
都是由加法器完成的，它可处理各种数据信息。
（4）标志寄存器
指示微处理器的状态并控制它的工作。
Hale Waihona Puke 15 14 13 12 11 10 9 8
7
6
5
4
AF
3
2
PF
1
0
CF
OF DF IF TF SF ZF
控制标志
状态标志
注：标志寄存器为16位寄存器，7位未用，有9个标志位。
在移位指令中，CF可保存从最高位（左移时）或 最低位（右移时）移出的数码。
② PF：奇偶标志
PF＝1：操作结果低八位中含有‘1’的个数为偶数； PF＝0：操作结果低八位中含有‘1’的个数为奇数。 注：PF只检查操作结果的低八位，与该操作数的 长度无关。
③ AF：辅助进位标志
AF＝1：算术运算时，低字节中低四位产生进位或借位； AF＝0：算术运算时，低字节中低四位没产生进位或借位。
7) NMI：非屏蔽中断请求，输入，上升沿有效。 NMI不受中断允许标志的影响，不能用软件进行屏蔽。 当CPU检测到NMI有一个正沿触发的信号以后，CPU执行 完当前指令便响应中断类型号为2的非屏蔽中断请求。 8) INTR：可屏蔽中断请求，输入，高电平有效。
如果INTR信号有效，当CPU的中断允许标志IF=1时， CPU结束当前指令后，响应INTR中断。
第二章 16位微处理器
本章重点 :
一、8086CPU的编程结构
二、8086CPU的工作模式
三、CPU的中断和中断向量
四、8086存储器编址
微处理器的性能指标
1、字长 字长指 CPU 能同时处理的数据的位数，又称数据宽度。字 长越长，计算能力越高，速度越快，但集成度要求也越高， 工艺越复杂。 2、主频 即CPU的时钟频率，主频越高，运算速度越快。
决定8086工作在哪种工作模式。 1（＋5V）：CPU工作在最小模式 MN/MX = 0（接地）： CPU工作在最大模式 11)RESET：复位信号，输入，高电平有效。 该信号有效时，CPU结束当前操作并对标志寄存器、IP、 DS、SS、ES及指令队列清零，并将CS设置为FFFFH。当 复位信号撤除时，（即电平由高变低时）CPU从FFFF0H 开始执行程序。 8086要求该信号至少维持4个时钟周期。
地址 加法 器
∑
20位
DX
专用 寄存器
段地址 寄存器 指令指针 寄存器
16位
CS DS SS ES IP 内部暂存器
16位
输入/输出 控制电路 外 部 总 线
ALU
执行部分 控制电路
1 2
3 4 5
6
指令队列 标志寄存器
执行部件 （EU) 总线接口部件 （BIU)
一、 总线接口部件(BIU)
1、功能：负责与存储器、I/O端口传送数据。
控制标志:由指令设置、清除，针对某一功能起控制作用。
① TF：跟踪标志，陷阱标志 常用于调试程序。 TF＝1，CPU按单步方式执行指令，每执行一步，产 生一内部中断，显示各寄存器内容。
② IF：中断允许标志 IF=1：允许响应可屏蔽中断； IF=0：不允许响应可屏蔽中断。 ③ DF：方向标志 DF=1：串操作指令按自动减量修改地址指针； DF=0：串操作指令按自动增量修改地址指针。