第4章 16位微处理器资料
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复习知识点16微机原理
复习知识点第1章1、8086是一种16位微处理器，80486是一种32位微处理器。
2、CPU由运算器和控制器组成。
运算器的主要功能是算术运算与逻辑运算。
运算器的逻辑部件为算数逻辑单元。
3、ASCII码表中数字和字母的值。
’0’~’9’的ASCII码为30H~39H，’A’~’Z’的ASCII码为41H~5AH，’a’~’z’的ASCII码为61H~7AH。
4、无符号数，有符号数，数的补码表示。
①11000110为某数的二进制补码,该数的十进制原码为(-58)。
②十进制数+15的二进制补码为00001111。
③十进制数-15的二进制补码为11110001。
④现有8位二进制内容：00111001B，如果把它看成一个无符号整数，则它表示十进制数57；如果把它看成一个有符号的数，则它表示+57，这时它的最高位表示数的正负，为0表示正数，为1表示负数，且这个数用补码表示；如果把它看成一个ASCII码表示的字符，则它表示字符'9'；如果把它看成一个组合的BCD码，则它表示十进制数39。
5、微处理器通常包括运算器和控制器，一个微机系统应该由运算器、控制器、存储器和输入输出接口电路组成。
第2章1、8086有14个寄存器，4个数据寄存器为AX,BX,CX,DX，这四个16位的寄存器，每一个又可以分为2个8位的寄存器，分别称为AH,AL;BH,BL;CH,CL;DH,DL。
2、标志寄存器有9个标志位，其中状态标志有6个，控制标志有3个，各自的含义，哪些指令影响标志位，影响哪些标志位？，哪些指令不影响标志位？6个状态标志：AF：辅助进位标志CF：进位标志ZF：零标志SF：符号标志OF：溢出标志PF：奇偶标志3个控制标志：IF：中断允许标志DF：方向标志TF：单步执行标志一般算数逻辑指令会影响状态标志，但各个指令影响的标志位个数不同。
①8086CPU中零标志ZF=0表示运算结果不为0。
ZF=1表示运算结果为0。
第4章16位微处理器
EU
BIU
M I/O
CPU
组成：
1、用于存放逻辑段的段基地址(后面将要介绍)
CS：代码段寄存器，用于存放指令代码 DS：数据段寄存器 ES：附加段寄存器，数据段和附加段用来存放
操作数。 SS：堆栈段寄存器，用于存放返回地址，保存
寄存器内容，传递参数等。
2、IP：指令指针寄存器 3、20位的地址加法器 4、6字节（或4字节）的指令队列 5、输入/输出控制电路（总线控制逻辑）
●中断标志IF（Interrupt Enable Flag）：如果 IF置“1”，则CPU可以接受可屏蔽中断请求； 反之，则CPU不能接受可屏蔽中断请求。
指令系统中有两条专门的指令可以置“1”或 置“0” IF标志位：
STI 使IF置“1”，即开放中断。
CLI 使IF清“0”，即关闭中断
●方向标志DF（Direction Flag）：用于串操作指 令中的地址增量修改（DF＝0）还是减量修改 （DF＝1）。
6个状态标志位(CF，SF，AF，PF，OF，ZF) 3个控制标志位(IF，TF，DF)
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
标志寄存器的格式及各位的含义
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 OF DF IF TF SF ZF
4、指令周期、时钟周期
（1）执行一条指令所需要的时间称为指令周期 （Instruction Cycle） 指令周期
总线周期 …… 总线周期 时钟周期……时钟周期 时钟周期…… 时钟周期
（2）每两个时钟脉冲上升（下降）沿之间的时 间间隔称为T状态，也称为时钟周期（Clock Cycle）
16位微处理器
Nhomakorabea24
3.1 8086/8088的引线及功能
8086/8088均为40条引线、双列直插式封装，某些引线 有多重功能，其功能转换有两种情况：一种是分时复用， 另一种是按组态定义. 用8088微处理器构成系统时，有两种不同的组态： 最小组态→用8088微处理器构成一个较小系统，即所连 的存储器容量不大，I/O端口也不多，此时系统的控制 总线由8088直接提供. 最大组态→用8088构成一个较大系统时，系统的控制信 号不能由CPU直接提供，而必须由总线控制器控制产生.
2.1 8086/8088CPU的结构
9
2.1 8086/8088CPU的结构
（1）执行单元EU(execution unit)
EU负责执行指令，完成两种操作：算术逻辑运算、 计算存储器操作数的偏移地址 （2）总线接口单元BIU(bus interface unit) BIU完成所有的总线操作 EU和BIU并行工作，可以同时进行读/写操作和执行 指令的操作 10
位寄存器使用：AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL
AX——累加器，BX——基址寄存器
CX——计数寄存器，DX——数据寄存器
SP——堆栈指示器，BP——基址指示器 SI——源变址寄存器，DI——目的变址寄存器 12
2.2 8086/8088 的寄存器 2.指令指示器IP(instruction point)
1 微处理器概述
1985年，第四代微处理器80386及M68020推出市 场，集成度达45万个晶体管／片。它们是32位微处理器， 时钟频率达40MHz，速度之快、性能之高，足以同高档 小型机相匹敌。 总之，20世纪70年代至今，微处理器的发展是其他许 多技术领域望尘莫及的，如1989年推出了80486，1993 年推出了Pentium及80586等更高性能的32位及64位微处 理器，它也促进了其他技术的进步。 本章以讲解16位8086／8088微处理器为中心，第 5章再介绍80386，80486及Pentium等芯片的原理。因为 它们是当今许多流行的微型计算机，如IBM PC及许多兼 容机联想，同方，COMPAQ等个人计算机的CPU。 5
3.1 8086/8088的引线及功能
8086/8088均为40条引线、双列直插式封装，某些引线 有多重功能，其功能转换有两种情况：一种是分时复用， 另一种是按组态定义. 用8088微处理器构成系统时，有两种不同的组态： 最小组态→用8088微处理器构成一个较小系统，即所连 的存储器容量不大，I/O端口也不多，此时系统的控制 总线由8088直接提供. 最大组态→用8088构成一个较大系统时，系统的控制信 号不能由CPU直接提供，而必须由总线控制器控制产生.
2.1 8086/8088CPU的结构
9
2.1 8086/8088CPU的结构
（1）执行单元EU(execution unit)
EU负责执行指令，完成两种操作：算术逻辑运算、 计算存储器操作数的偏移地址 （2）总线接口单元BIU(bus interface unit) BIU完成所有的总线操作 EU和BIU并行工作，可以同时进行读/写操作和执行 指令的操作 10
位寄存器使用：AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL
AX——累加器，BX——基址寄存器
CX——计数寄存器，DX——数据寄存器
SP——堆栈指示器，BP——基址指示器 SI——源变址寄存器，DI——目的变址寄存器 12
2.2 8086/8088 的寄存器 2.指令指示器IP(instruction point)
1 微处理器概述
1985年，第四代微处理器80386及M68020推出市 场，集成度达45万个晶体管／片。它们是32位微处理器， 时钟频率达40MHz，速度之快、性能之高，足以同高档 小型机相匹敌。 总之，20世纪70年代至今，微处理器的发展是其他许 多技术领域望尘莫及的，如1989年推出了80486，1993 年推出了Pentium及80586等更高性能的32位及64位微处 理器，它也促进了其他技术的进步。 本章以讲解16位8086／8088微处理器为中心，第 5章再介绍80386，80486及Pentium等芯片的原理。因为 它们是当今许多流行的微型计算机，如IBM PC及许多兼 容机联想，同方，COMPAQ等个人计算机的CPU。 5
第四章 16位微处理器
2013-5-19
1
4.2 8086/8088 CPU的结构
8086 CPU从功能上可分为两部分，即: 总线接口部件BIU（Bus 1nterface 和执行部件EU（Execution Unit）。
Unit）
8086的内部结构如图4-1所示.
2013-5-19
2
A B(20位 ) 通用寄存器 AH 数 据 寄存器 BH CH DH SP 指针和变址 寄存器 BP SI DI ALU 数 据 总 线 (16位 ) AL BL CL DL AX BX86总 线 D B(16位 ) 地址 加法器 ∑
2013-5-19
5
3．加法器是算术逻辑的主要部件，绝大部分指令的执 行都由加法器来完成。 4．标志寄存器FR共有16位，其中7位未用，所用的各位 含义如下：
15 11 10 9 8 7 6 4 AF 2 PF 0 CF O F D F IF TF SF ZF
控 制 标 志 位 ： TF 、 IF、 D F 状 态 标 志 位 ： CF、 PF 、 A F、 ZF 、 SF 、 O F
IP：指令指针寄存器。存放下一条要读取的指
令在代码段内的偏移地址。 用户程序不能直接访问IP。注意PC与IP的区别。
在程序执行过程中，PC始终指向下一条要执行的指令。因此可得 结论：PC中的地址是需要转移、循环、调用子程序等操作时的断点。 8086CPU中有两个功能部件，即总线接口部件BIU和执行部件EU， BIU负责取指令，EU负责译码执行。 当BIU执行的六个字节装满后， EU开始从出栈口取指令进行译码执行，同时BIU并行操作向入栈口补 充一条取指令命令。 指令指针IP则指向下条要取指的指令。而断点则 应是要执行的指令内存地址，而不是IP内的下一条要取指的指令地址， 且IP比断点超前了六个字节。由此可得结论：IP中并不是需要作转移、 循环等操作时的断点。
第4章 中央处理器
2.控制器 控制器是整个计算机的控制、指挥部件，它控制 计算机各部分自动、协调地工作。控制器主要由程 序计数器PC、指令寄存器IR、指令译码器ID和控制 逻辑PLA等部件组成。 控制器是根据人们预先编写好的程序，依次从存 储器中取出各条指令，存入指令寄存器中，通过指 令译码器进行译码（分析）确定应该进行什么操作， 然后通过控制逻辑在规定的时间，向确定的部件发 出相应的控制信号，使运算器和存储器等各部件自 动而协调地完成该指令所规定的操作。当这一条指 令完成以后，再顺序地从存储器中取出下一条指令， 并照此同样地分析与执行该指令。如此重复，直到 完成所有的指令为止。
Βιβλιοθήκη 控制器应主要由下列部件组成： ⑴ 程序计数器PC 程序计数器PC中存放着下一条指令在内存中的地 址。控制器利用它来指示程序中指令的执行顺序。当 计算机运行时，控制器根据PC中的指令地址，从存 储器中取出将要执行的指令送到指令寄存器IR中进行 分析和执行。 ⑵ 指令寄存器IR 指令寄存器IR用于暂存从存储器取出的当前指令码， 以保证在指令执行期间能够向指令译码器ID提供稳定 可靠的指令码。 ⑶ 指令译码器ID 指令译码器ID用来对指令寄存器IR中的指令进行译 码分析，以确定该指令应执行什么操作。
4.6.4 一些其他指标
1.工作电压 2.总线宽度 3.制作工艺
4.引脚个数
5.封装技术
⑴通用寄存器
通用寄存器又称数据寄存器，既可作为16
位数据寄存器使用，也可作为两个8位数据 寄存器使用。当用作16位时，称为AX、BX、 CX、DX。当用作8位时，AH、BH、CH、 DH存放高字节，AL、BL、CL、DL存放低 字节，并且可独立寻址，这样，4个16位寄 存器就可当作8个8位寄存器来使用。
《计算机硬件技术基础(第三版)》第2章 16位微处理器
计算机硬件技术基础
最小模式下的连接示意图
ALE 地址/数据 地址 数据
地址 锁存器
时钟发 生 器 8284A
8086 CPU
DT/R DEN
8282
数据总线 缓冲器
地址总 线 数据总线
8286
Vcc
MN/MX
控制总线
计算机硬件技术基础
最大模式下的连接示意图
ALE
地址 锁存器
地址总线
时钟发 生 器 8284A
READY：输入
准备就绪。用于与存储器或I/O接口的同步。 =0时CPU进入等待状态（插入1个或多个等待周期）。
计算机硬件技术基础
中断请求和响应信号
INTR：输入
可屏蔽中断请求输入端，CPU要检查IF状态
NMI：输入
非屏蔽中断请求输入端， CPU不检查IF状态
INTA：输出
中断响应信号，表示CPU已进入中断响应周期。 此信号常用来选通中断向量号。
A19-A16/S6-S3：输出，三态
地址/状态复用引脚。ALE=1时作为地址线 A19～A16，ALE=0时作为控制信号。
计算机硬件技术基础
最小模式下的主要引线
控制信号： WR：输出，三态
写选通信号，表示CPU正在写数据到MEM或I/O设备。
RD：输出，三态
读信号，表示CPU正在从总线上读来自于MEM或I/O设 备的数据。
计算机硬件技术基础
地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器
其内容为堆栈栈顶的偏移地址； 任何堆栈操作后，SP都会自动增/减量。
BP：基址指针寄存器
在间接寻址 间接寻址中用于存放操作数的基地址； 间接寻址 常用于访问存放在堆栈中的数据。
计算机硬件技术基础
最小模式下的连接示意图
ALE 地址/数据 地址 数据
地址 锁存器
时钟发 生 器 8284A
8086 CPU
DT/R DEN
8282
数据总线 缓冲器
地址总 线 数据总线
8286
Vcc
MN/MX
控制总线
计算机硬件技术基础
最大模式下的连接示意图
ALE
地址 锁存器
地址总线
时钟发 生 器 8284A
READY：输入
准备就绪。用于与存储器或I/O接口的同步。 =0时CPU进入等待状态（插入1个或多个等待周期）。
计算机硬件技术基础
中断请求和响应信号
INTR：输入
可屏蔽中断请求输入端，CPU要检查IF状态
NMI：输入
非屏蔽中断请求输入端， CPU不检查IF状态
INTA：输出
中断响应信号，表示CPU已进入中断响应周期。 此信号常用来选通中断向量号。
A19-A16/S6-S3：输出，三态
地址/状态复用引脚。ALE=1时作为地址线 A19～A16，ALE=0时作为控制信号。
计算机硬件技术基础
最小模式下的主要引线
控制信号： WR：输出，三态
写选通信号，表示CPU正在写数据到MEM或I/O设备。
RD：输出，三态
读信号，表示CPU正在从总线上读来自于MEM或I/O设 备的数据。
计算机硬件技术基础
地址指针寄存器
SP：堆栈指针寄存器
其内容为堆栈栈顶的偏移地址； 任何堆栈操作后，SP都会自动增/减量。
BP：基址指针寄存器
在间接寻址 间接寻址中用于存放操作数的基地址； 间接寻址 常用于访问存放在堆栈中的数据。
计算机硬件技术基础
第4章INTEL80X86系列微处理器习题参考答案
第4章 Intel80X86系列微处理器习题解答 4.1 8086/8088内部寄存器有哪些？哪些属于通用寄存器？哪些用于存放段地址？标志寄存器的含义是什么？答：8086/8088内部有14个16位的寄存器。
位的寄存器。
88个通用寄存器AX AX、、BX BX、、CX CX、、DX DX、、SP SP、、BP BP、、SI SI、、DI DI。
4个16位的段寄存器CS CS、、DS DS、、SS SS、、ES ES，用于存放段地址。
标志寄存器，用于存放段地址。
标志寄存器FLAGS 用于存放指令执行结果的特征和CPU 工作方式，其内容通常称为处理器状态字PSW PSW。
4.2 对于8086/8088CPU ，确定以下运算的结果与标志位。
（1）5439H+456AH（2）2345H+5219H （3）54E3H-27A0H （4）3881H+3597H （5）5432H-6543H （6）9876H+1234H略。
4.3 8086/8088为什么要对存储器采用分段管理？一个段最多包含多少存储单元？答：8086/8088内部与地址有关的寄存器都是16位的，只能处理16位地址，对内存的直接寻址范围最大只能达64KB 64KB。
为了实现对。
为了实现对1MB 单元的寻址，单元的寻址，8086/80888086/8088系统采用了存储器分段技术。
一个段最多包含64K 个存储单元。
个存储单元。
4.4 8086/8088CPU 内部共有多少个段？分别称为什么段？段地址存放在哪些寄存器中？答：8086/8088 CPU 内部共有4个段。
分别称为代码段、数据段、堆栈段和附加段。
段地址存放在4个16位的段寄存器，位的段寄存器，CS CS 代码段寄存器、代码段寄存器、DS DS 数据段寄存器、数据段寄存器、SS SS 堆栈段寄存器、堆栈段寄存器、ES ES 附加段寄存器中。
附加段寄存器中。
4.5 简述物理地址、逻辑地址、段基地址和偏移量的含义及其相互关系。
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。
16位和32位的微处理器.ppt
2.1.2 8086的引脚信号和工作模式
• 8284A和8086的连接
2.1.2 8086的引脚信号和工作模式
4. 最大模式
GND
• QS1、QS0:指令队列状态信号输
AD14 AD13
出
AD12
•
S2#、S1#、S0#:总线周期状态信
AD11 AD10
号输出
AD9
• LOCK#(lock):总线封锁信号输出
第二章 16位和32位的微处理器
本章学习重点
• 8086的编程结构，尤其是寄存器组； • 8086标志寄存器各个标志的含义； • 8086的读写时序、总线操作和中断机制； • Pentium的先进技术； • Pentium的工作方式； • Pentium的原理结构、寄存器组和描述符； • Pentium的主要信号； • Pentium的总线状态； • Pentium的中断机制和中断描述符表； • Pentium的段页两级保护机制。
• 8086的主要操作: • 系统的复位和启动操作； • 暂停操作； • 总线操作； • 中断操作； • 最小模式下的总线保持； • 最大模式下的总线请求/允许。
2.1.3 8086的操作和时序
1. 系统的复位和启动操作
2.1.3 8086的操作和时序
2.1.3 8086的操作和时序
2. 总线操作
2.1.2 8086的引脚信号和工作模式
3.最小模式
HLDA:总线保持响应信号输 出HOLD:总线保持请求信号输 M W入/RI＃O＃:写:存信储号器输/出输入输出控 制信号输出 DT/RD＃EN:数＃据:数收据发允信许号信输号出 ALE:地址锁存允许信号输出
INTA＃:中断响应信号输出
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10
第四章：16位微处理器OK
微型计算机原理及应用
8086CPU外部引脚
５、M/IO(Memory/IO)
存储器或I/O端口访问信号，
三态输出。 高电平：表示CPU正在访问
存储器。
低电平：表示CPU正在访问 I/O端口。
微型计算机原理及应用
8086CPU外部引脚
6、BHE/S7(Bus High Enable/Status) 总线高字节有效信号 该信号三态输出，低电平有效。 用来表示数据总线上的数据是否有效
可屏蔽中断请求信号，由外部输入，
高电平有效。
高电平：表示外部向CPU发出中断 请求。
CPU一旦测试到中断请求信号，并 且IF=1时，暂停正在执行的操作转 入中断响应周期。
微型计算机原理及应用
8086CPU外部引脚
10、NMI
(Non-Maskable Interrupt Request) 不可屏蔽中断请求信号， 不受中断允许标志IF的限制， CPU一旦测试到NMI有效信号，当 前指令执行完后就自动响应中断。
微型计算机原理及应用
8086CPU外部引脚
15、CLK（Clock） 主时钟信号，由8284时钟发生器 输入。
16、VCC（电源）
8086CPU只需要单一的＋5V电源，
由VCC输入。
微型计算机原理及应用
8086CPU外部引脚
17、ALE（Address Latch Enable） 地址锁存允许信号，向外部输出，高 电平有效。 当它为高电平时，表明CPU地址线上 有有效地址。 当它为低电平时，对地址进行锁存
只读存储器 ROM 8086 微 处 理 器 地址锁存器
随机存储器 RAM
8259中断 控制器
地址总线
数据总线
16位微处理器
100101 0101 0101 1110
0101 0100 0011 + 1001010 0101 0110
101001 1001 1010 0011
SF=0,ZF=0,PF=0,CF=0,AF=0,0,AF=1, OF=1
第4章 16位微处理器
➢控制标志有3个，即DF、IF、TF。 •DF：方向标志，控制串操作指令。如果DF=0，则串操作过程中地址会不断 增值；如果DF=1，则串操作过程中地址会不断减值； •IF：中断标志，控制可屏蔽中断。如果IF=0，则CPU不能对可屏蔽中断请求 作出响应；如果IF=1，则CPU可以响应可屏蔽中断请求。 •TF：跟踪标志，如果TF=1，则CPU按跟踪方式执行指令。 ➢这些控制标志一旦设置之后，便对后面的操作产生控制作用。
➢说明：
•4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用，也可以作为8位寄存器使用。 •AX寄存器也称为累加器。许多指令都是利用累加器来执行的。 •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。 •标志寄存器共有16位，其中7位未用，格式如下表所示，各位的含义见课本75页表41
第4章 16位微处理器
第4章 16位微处理器
第4章 16位微处理器
4.1 16位微处理器概述 ➢微处理器(microprocessor)是微型计算机的运算及控制部件，也称为中央 处理单元(CPU)。通常微处理器由算术逻辑部件(ALU)、控制部件、寄存器 组和片内总线等组成。见下图。
暂存器
指
指
时序
令
令
和
寄
译
控制
存
码
逻辑
通用 寄存器组
•AF：辅助进位标志，如果当进行加法运算时，第三位向第四位进位，或者进
0101 0100 0011 + 1001010 0101 0110
101001 1001 1010 0011
SF=0,ZF=0,PF=0,CF=0,AF=0,0,AF=1, OF=1
第4章 16位微处理器
➢控制标志有3个，即DF、IF、TF。 •DF：方向标志，控制串操作指令。如果DF=0，则串操作过程中地址会不断 增值；如果DF=1，则串操作过程中地址会不断减值； •IF：中断标志，控制可屏蔽中断。如果IF=0，则CPU不能对可屏蔽中断请求 作出响应；如果IF=1，则CPU可以响应可屏蔽中断请求。 •TF：跟踪标志，如果TF=1，则CPU按跟踪方式执行指令。 ➢这些控制标志一旦设置之后，便对后面的操作产生控制作用。
➢说明：
•4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用，也可以作为8位寄存器使用。 •AX寄存器也称为累加器。许多指令都是利用累加器来执行的。 •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。 •标志寄存器共有16位，其中7位未用，格式如下表所示，各位的含义见课本75页表41
第4章 16位微处理器
第4章 16位微处理器
第4章 16位微处理器
4.1 16位微处理器概述 ➢微处理器(microprocessor)是微型计算机的运算及控制部件，也称为中央 处理单元(CPU)。通常微处理器由算术逻辑部件(ALU)、控制部件、寄存器 组和片内总线等组成。见下图。
暂存器
指
指
时序
令
令
和
寄
译
控制
存
码
逻辑
通用 寄存器组
•AF：辅助进位标志，如果当进行加法运算时，第三位向第四位进位，或者进
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。
第4章16位微处理器
典型的CPU内部结构如图所示
CPU 控制器
程序计数器（PC） 指令寄存器（IR）
工作寄存器 地址寄存器
指令译码器（ID）
控 制逻辑部件 堆栈指示器（SP） 状态寄存器（PSW）
┆ 数据寄存器
┆
I/O控制逻辑
图2
ALU
算术/逻辑运算单元(ALU) CPU包括 控制器
工作寄存器组
I/O 控制逻辑
地址寄存器 数据寄存器
4.2 8086/8088微处理器（功能结构）
8086/8088是Intel公司生产的第三代微处理 器芯片。其特点如下： 具有20条地址线，直接寻址能力达1MB。 8086有16条数据线，为16位微处理器。
8088有8条数据线，为准16位微处理器。 片内总线和ALU均为16位，可进行8位和16位操作。
1. 进行算术和逻辑运算； 2. 具有接收存储器和I/O接口来的数据和发送数据
给存储器和I/O接口的能力； 3. 可以暂存少量数据； 4. 能对指令进行寄存、译码并执行指令所规定的 操作； 5. 能提供整个系统所需的定时和控制信号； 6. 可响应I/O设备发出的中断请求。
1.CPU内部结构及各部分功能简介
• 本章以讲解16位8086／8088微处理器为中心。
• 8086和8088 CPU的内部基本相同，但它们的外 部性能是有区别的。8086是16位数据总线，而 8088是8位数据总线，在处理一个16位数据字时， 8088需要两步操作而8086只需要一步。
补充： 微机的基本结构
微处理器的一般结构
如： 8086 CPU 的数据总线是 16 条，我们就说 8086 CPU是16位微处理器。
.控制总线：
管理总线上的活动，用来传送自CPU发出的控制信 息或外设送到CPU的状态信息，大部分是单向的，也有 一些是双向的。
CPU 控制器
程序计数器（PC） 指令寄存器（IR）
工作寄存器 地址寄存器
指令译码器（ID）
控 制逻辑部件 堆栈指示器（SP） 状态寄存器（PSW）
┆ 数据寄存器
┆
I/O控制逻辑
图2
ALU
算术/逻辑运算单元(ALU) CPU包括 控制器
工作寄存器组
I/O 控制逻辑
地址寄存器 数据寄存器
4.2 8086/8088微处理器（功能结构）
8086/8088是Intel公司生产的第三代微处理 器芯片。其特点如下： 具有20条地址线，直接寻址能力达1MB。 8086有16条数据线，为16位微处理器。
8088有8条数据线，为准16位微处理器。 片内总线和ALU均为16位，可进行8位和16位操作。
1. 进行算术和逻辑运算； 2. 具有接收存储器和I/O接口来的数据和发送数据
给存储器和I/O接口的能力； 3. 可以暂存少量数据； 4. 能对指令进行寄存、译码并执行指令所规定的 操作； 5. 能提供整个系统所需的定时和控制信号； 6. 可响应I/O设备发出的中断请求。
1.CPU内部结构及各部分功能简介
• 本章以讲解16位8086／8088微处理器为中心。
• 8086和8088 CPU的内部基本相同，但它们的外 部性能是有区别的。8086是16位数据总线，而 8088是8位数据总线，在处理一个16位数据字时， 8088需要两步操作而8086只需要一步。
补充： 微机的基本结构
微处理器的一般结构
如： 8086 CPU 的数据总线是 16 条，我们就说 8086 CPU是16位微处理器。
.控制总线：
管理总线上的活动，用来传送自CPU发出的控制信 息或外设送到CPU的状态信息，大部分是单向的，也有 一些是双向的。
第2讲 16位微处理器8086_1
7
SF
6
ZF
5
Х
4
AF
3
Х
2
PF
1
Х
0
CF
Х Х Х Х
9个标志位可以分为两类，一类叫状态标志， 用来表示运算结果的特征，它们是CF、PF、AF、 ZF、SF和OF；另一类叫控制标志，用来控制CPU
的操作，它们分别是IF、DF和TF。
25
状态标志:
① OF（Overflow Flag）溢出标志（一般指补码溢出） 在运算过程中，如操作数超过了机器表示的范围称为溢出， 此时， OF=1 ，否则，OF=0 。 字节允许范围： -128—+127
8086CPU总线接口设有4个16位段寄存器， 分别为代码段寄存器CS，数据段寄存器DS，
附加段寄存器ES和堆栈段寄存器SS。
24
4. 标志寄存器FR 8086CPU内部有1个16位标志寄存器，其中规
定9位为标志位，7位未用，其具体格式如下：
15 14 13 12 11 10
OF DF
9
IF
8
TF
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
0
1
1
1
1
0
标志: 运算结果最高位为0 运算结果本身≠0 低8位中1的个数为奇数个 最高位没有进位 第三位向第四位无进位 ∴SF=0； ∴ZF=0； ∴PF=0； ∴CF=0； ∴AF=0；
次高位向最高位没有进位 ，最高位向前没有进位 , ∴OF=0 。 31
例2：执行两个数的加法，分析对标志位的影响。
8086系统的硬件结构
系统总线BUS 系 统 总 线 形 成
微机原理16位32位CPU(8086)
A19-A16：输出访问存储器的20位地址的高4位地址A19-A16。
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）
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）
第4章 16位微处理器(4.1-4.2)
溢出； 若被减数的最高位为1，减数的最高位为0，而差的最高位为0，则产生下 溢出； 被减数及减数的最高位相同时，不可能产生溢出。
如果所进行的运算是带符号数的运算，则溢出标志恰好能够反映运算结果 是否超出了8位或16位带符号数所能表达的范围，即字节运算大于十127或小 于－128时，字运算大于十32767或小于－32768时，该位置1，反之为0。
SP：堆栈指针，其内容与堆栈段寄存器SS的 内容一起，提供堆栈操作地址。 BP：基址指针：构成段内偏移地址的一部分. SI:（Source Index）：SI含有源地址意思,产 生有效地址或实际地址的偏移量。 DI:（Destination Index）：DI含有目的意思, 算术逻辑单元ALU： 产生有效地址或实际地址的偏移量。 总线接口部件 主要是加法器。大部分指令 的执行由加法器完成。 标志寄存器：
4) 标志寄存器FR（即处理器状态字 PSW）
8086/8088内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字PSW。
标志寄存器中的16位字利用了9位。
标志分两类：
状态标志（6位）：其中状态标志表示前一步操作（如加、减等）执
行以后，ALU所处的状态，后续操作可以根据这些状态标志进行判断，
实现转移；它反映了刚刚完成的操作 结果情况。
器，可以扩大寻址空间为
220 =1MB。
②段寄存器为信息按特征分段存贮带来方便.
存储器可以划分为：程序区（CS）、数据区(DS和ES）、堆栈区（SS）
CS：16位的代码段寄存器，管理程序段 DS：16位的数据段寄存器，管理数据段。 ES：16位的扩展段（附加段）寄存器， 管理扩展段。 SS：16位的堆栈段寄存器，管理堆栈段。
举例1：
0101 ＋ 0100 1001 0100 0101 1001 0011 0110 1010 1001 1010 0011
第4章+Intel80X86系列微处器
18
8086外特性——引脚信号及其功能
8086CPU采用40个引脚的双列直插式封装形式; • 采用了分时复用的地址/数据和地址/状态引脚； • 根据不同的工作模式定义不同的引脚功能。
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC AD15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 BHE/S7 MN/MX RD HOLD HLDA WR M/IO DT/R DEN ALE INTA TEST READY RESET GND A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 VCC A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SS0 MN/MX RD HOLD HLDA WR IO/M DT/R DEN ALE INTA TEST READY RESET
栈底/栈顶 21000H 栈底 21000H 20FFFH 20FFEH 20FFDH 栈顶 20FFCH 12H 34H 56H 78H 栈底 21000H 20FFFH 栈顶 20FFEH 20FFDH 20FFCH 12H 34H 56H 78H
416位微处理器
4.3.1 8086/8088的引脚信号和功能
➢单一功能引脚
• READY，准备好信号，输入 • TEST，测试信号，输入，低电平有效 • MN/MX，最小/最大模式控制引脚，输入
• 此引脚接电源（高电平）时8086工作于最小模式 • 此引脚接地（低电平）时8086工作于最大模式
• GND地和VCC电源引脚
部分重叠、完全重叠、连续排列、断续排列
4.2.3 存储器结构
➢逻辑地址到物理地址的转换：地址加法器
• 逻辑地址： 程序员使用的地址、CPU内部总线上的地址（16位）
• 物理地址：
• CPU访问内存或I/O设备所使用的地址（20位）
4.2.3 存储器结构
15
15
3210 段 基 址0 0 0 0
0 偏移地 址
• 4位微处理器具备45条指令 • 每秒能执行5万条指令 • 性能不如ENIAC • 集成度却要高很多，微处理器从此诞生。
1. 微处理器的发展历程
➢1972年Intel 8008 （第二代CPU的代表 8位时代）
• 性能是4004的两倍 • 主频只有200KHZ • 只能做基本的整数运算 • 同类处理器
• 8088并非8086的升级版，甚至性能还不如8086 • 因为在IBM个人电脑中的使用，产生了PC的概念
取得巨大的商业成功，因而名垂史册。 • 同时，Intel提出了协处理器的概念
8088可以搭配8087使用 • 8087协处理器主要负责浮点方面的运算，直到486
的推出，才将浮点和整数运算单元合并在一起。
段寄存器（CS、SS、DS、ES） 指令指针寄存器IP 地址加法器 指令队列 内部控制逻辑
8088/8086
输入/输出控制电路
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电子科学系
发展历程
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。
电子科学系
2.第二代——中高档8位微处理器
之后逐渐形成以Intel公司、Motorola公司、 Zilog公司产品为代表的三大系列微处理器。第 二代微处理器的典型产品有1974年Intel公司生 产的8080 CPU， Zilog 公司生产的Z80 CPU、 Motorola公司生产的MC6800 CPU以及Intel 公 司1976年推出的8085CPU。它们均为8位微处 理器，具有16位地址总线。
第4章 16位微处理器
4.1 16位微处理器概述 4.2 8086/8088 CPU的结构 4.3 8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式 4.4 8086/8088的主要操作功能
电子科学系
4.1 16位微处理器概述
微处理器(microprocessor)是微型计算机 的运算及控制部件，也称中央处理单元 (Central Processing Unit, CPU)。它本身不 构成独立的工作系统，因而它也不能独立地执 行程序。通常，微处理器由算术逻辑部件 (ALU)、控制部件、寄存器组和片内总线等几 部分组成，这些都已在前面讲过了。
CX作为计数寄存器；
DX在乘除运算中做辅助累加器。
电子科学系
15 SP BP SI DI
0
堆栈指针 基址指针 源变址 目的变址
地址指针寄存器 变址寄存器
SP、BP、SI、DI，都是16位寄存器，可以存放数据， 通常用来存放逻辑地址的偏移量，是形成20位物理地址的其 中一部分。
SP—堆栈指针，是栈顶的偏移量。
1985年，Intel公司推出了32位微处理器芯片80386 ，其地址总线也为32位。80386SX内部结构位32位， 外部数据总线为16位；80386DX内部结构、外部数据 总线皆为32位，采用80387作为协处理器。
1990年，Intel公司在80386基础上研制出新一代 32位微处理器芯片80486，其地址总线仍然为32位。 它相当于把80386、80387及8KB高速缓冲存储器 (Cache)集成在一块芯片上，性能比80386有较大提高 。
Power PC是一种精简指令集计算机，也是一 种性能优异的64位微处理器，其中也采用了先进的 超标量流水线技术及双高速缓冲存储器。
电子科学系
4.2 8086／8088 CPU的结构
8086 CPU从功能上可分为两部分，即总线接 口部件(bus interface unit，缩写为BIU)和执行 部件EU(execution unit)。8086的内部结构如图 4.1所示。
为方便原8位机用户，Intel公司在8086推出后
不久便很快推出准16位的8088CPU，其指令系统
与8086完全兼容，CPU内部结构仍为16位，但外
部数据总线是8位的。并以8088为CPU组成了
IBM PC、PC/XT等准16位微型计算机，由于其
性能价格比高，很快占领了市场。
电子科学系
4．第四代——32位高档微处理器
可使用汇编语言及BASIC、FORTRAN等 高级语言编写程序。
电子科学系
3．第三代——16位微处理器
第三代微处理器的典型产品是1978年Intel公司
生产的8086 CPU，286、Zilog公司的Z8000
CPU和Motorola公司的MC6800 CPU。它们均为
16位微处理器，具有20位地址总线。
电子科学系
8086／8088的EU有如下特点：
(1) 4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用， 也可以作为8位寄存器使用。例如当BX寄存器 作为8位寄存器时，分为BH和BL，BH为高8位， BL为低8位。
(2) AX寄存器也常称为累加器，8086指令系统中 有许多指令都是通过累加器的动作来执行的。 当累加器作为16位来使用时，可以进行按字乘 操作、按字除操作、按字输入／输出和其他字 传送等；当累加器作为8位来使用时，可以实现 按字节乘操作、按字节除操作、按字节输入／ 输出和其他字节传送，以及十进制运算等。
电子科学系
15 8 7
AX
AH
AL
BX
BH
BL
CX
CH
CL
DX
DH
DL
0 累加器 基址 计数 数据
数据寄存器
AX、BX、CX、DX，用于存放16的数据和地址。
可以拆分成AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、 DL，用来存放8位数据，可以独立寻址，独立使 用。
隐含使用：AX作为累加器；
BX作为基址寄存器；
BP—基址指针，用于存放位于堆栈段中的一个数据区基址的 偏移地址。
SI—源变址寄存器，存放源操作数地址的偏移量；
DI—目的变址寄存器，存放目的操作数地址的偏移量；
SP、BP的段基址由寄存器SS提供，SI、DI其段基址由 寄存器DS提供。
电子科学系
8086／8088的EU有如下特点：（续） (3) 加法器是算术逻辑的主要部件，绝大部分指令
图4.1
电子科学系
电子科学系
4.2.1 执行部件
执行部件(EU)的功能就是负责指令的执行。将指 令译码并利用内部的寄存器和ALU对数据进行所需的 处理。
从结构图4.1中，可见到执行部件由下列部分组成： (1) 4个通用寄存器，即AX，BX，CX，DX； (2) 4个专用寄存器，即
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； (3) 标志寄存器(FR)； (4) 算术逻辑部件(ALU)。
的执行都由加法器来完成。
(4) 标志寄存器FR共有16位，是一个16寄存器， 其中9位作标志位,另外7位未用，所用的各第五代——64位高档微处理器
第五代微处理器的典型产品是1993年Intel公司 推出的Pentium(奔腾，Intel 586)以及IBM、Apple和 Motorola三家公司联合生产的Power PC。
Pentium微处理器数据总线为64位，地址总线 为36位，有两条超标量流水线，两个并行执行单元 及双高速缓冲存储器，工作频率有1.4 GHz 、 1.6GHz 、2.0GHz 和2.3GHz等。
发展历程
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。
电子科学系
2.第二代——中高档8位微处理器
之后逐渐形成以Intel公司、Motorola公司、 Zilog公司产品为代表的三大系列微处理器。第 二代微处理器的典型产品有1974年Intel公司生 产的8080 CPU， Zilog 公司生产的Z80 CPU、 Motorola公司生产的MC6800 CPU以及Intel 公 司1976年推出的8085CPU。它们均为8位微处 理器，具有16位地址总线。
第4章 16位微处理器
4.1 16位微处理器概述 4.2 8086/8088 CPU的结构 4.3 8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式 4.4 8086/8088的主要操作功能
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4.1 16位微处理器概述
微处理器(microprocessor)是微型计算机 的运算及控制部件，也称中央处理单元 (Central Processing Unit, CPU)。它本身不 构成独立的工作系统，因而它也不能独立地执 行程序。通常，微处理器由算术逻辑部件 (ALU)、控制部件、寄存器组和片内总线等几 部分组成，这些都已在前面讲过了。
CX作为计数寄存器；
DX在乘除运算中做辅助累加器。
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15 SP BP SI DI
0
堆栈指针 基址指针 源变址 目的变址
地址指针寄存器 变址寄存器
SP、BP、SI、DI，都是16位寄存器，可以存放数据， 通常用来存放逻辑地址的偏移量，是形成20位物理地址的其 中一部分。
SP—堆栈指针，是栈顶的偏移量。
1985年，Intel公司推出了32位微处理器芯片80386 ，其地址总线也为32位。80386SX内部结构位32位， 外部数据总线为16位；80386DX内部结构、外部数据 总线皆为32位，采用80387作为协处理器。
1990年，Intel公司在80386基础上研制出新一代 32位微处理器芯片80486，其地址总线仍然为32位。 它相当于把80386、80387及8KB高速缓冲存储器 (Cache)集成在一块芯片上，性能比80386有较大提高 。
Power PC是一种精简指令集计算机，也是一 种性能优异的64位微处理器，其中也采用了先进的 超标量流水线技术及双高速缓冲存储器。
电子科学系
4.2 8086／8088 CPU的结构
8086 CPU从功能上可分为两部分，即总线接 口部件(bus interface unit，缩写为BIU)和执行 部件EU(execution unit)。8086的内部结构如图 4.1所示。
为方便原8位机用户，Intel公司在8086推出后
不久便很快推出准16位的8088CPU，其指令系统
与8086完全兼容，CPU内部结构仍为16位，但外
部数据总线是8位的。并以8088为CPU组成了
IBM PC、PC/XT等准16位微型计算机，由于其
性能价格比高，很快占领了市场。
电子科学系
4．第四代——32位高档微处理器
可使用汇编语言及BASIC、FORTRAN等 高级语言编写程序。
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3．第三代——16位微处理器
第三代微处理器的典型产品是1978年Intel公司
生产的8086 CPU，286、Zilog公司的Z8000
CPU和Motorola公司的MC6800 CPU。它们均为
16位微处理器，具有20位地址总线。
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8086／8088的EU有如下特点：
(1) 4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用， 也可以作为8位寄存器使用。例如当BX寄存器 作为8位寄存器时，分为BH和BL，BH为高8位， BL为低8位。
(2) AX寄存器也常称为累加器，8086指令系统中 有许多指令都是通过累加器的动作来执行的。 当累加器作为16位来使用时，可以进行按字乘 操作、按字除操作、按字输入／输出和其他字 传送等；当累加器作为8位来使用时，可以实现 按字节乘操作、按字节除操作、按字节输入／ 输出和其他字节传送，以及十进制运算等。
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AX
AH
AL
BX
BH
BL
CX
CH
CL
DX
DH
DL
0 累加器 基址 计数 数据
数据寄存器
AX、BX、CX、DX，用于存放16的数据和地址。
可以拆分成AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、 DL，用来存放8位数据，可以独立寻址，独立使 用。
隐含使用：AX作为累加器；
BX作为基址寄存器；
BP—基址指针，用于存放位于堆栈段中的一个数据区基址的 偏移地址。
SI—源变址寄存器，存放源操作数地址的偏移量；
DI—目的变址寄存器，存放目的操作数地址的偏移量；
SP、BP的段基址由寄存器SS提供，SI、DI其段基址由 寄存器DS提供。
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8086／8088的EU有如下特点：（续） (3) 加法器是算术逻辑的主要部件，绝大部分指令
图4.1
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4.2.1 执行部件
执行部件(EU)的功能就是负责指令的执行。将指 令译码并利用内部的寄存器和ALU对数据进行所需的 处理。
从结构图4.1中，可见到执行部件由下列部分组成： (1) 4个通用寄存器，即AX，BX，CX，DX； (2) 4个专用寄存器，即
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； (3) 标志寄存器(FR)； (4) 算术逻辑部件(ALU)。
的执行都由加法器来完成。
(4) 标志寄存器FR共有16位，是一个16寄存器， 其中9位作标志位,另外7位未用，所用的各第五代——64位高档微处理器
第五代微处理器的典型产品是1993年Intel公司 推出的Pentium(奔腾，Intel 586)以及IBM、Apple和 Motorola三家公司联合生产的Power PC。
Pentium微处理器数据总线为64位，地址总线 为36位，有两条超标量流水线，两个并行执行单元 及双高速缓冲存储器，工作频率有1.4 GHz 、 1.6GHz 、2.0GHz 和2.3GHz等。