8086与8088微处理器
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第2章 8086/8088微处理器
2.1 8086/8088微处理器的结构 2.2 8086/8088的引脚信号及工作模式
2.3 8086的程序访问结构
2.1 8086/8088微处理器的结构
8086：16位微处理器 ，16根数据线、20根地址线，可
寻址1M字节；
8088：准16位微处理器 ，其内部寄存器、内部运算部 件以及内部操作均按 16位设计，但对外的数据总线只有 8条。 80 86 功 能 结 构 总线接口部件BIU
控 制 寄 存 器 组
指令指针IP
标志寄存器FR
2.1 8086/8088微处理器的结构
（2）标志寄存器 16位，只用了其中9位，唯一能按位操作的寄存器。 用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。
D15 ..D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
OF DF IF TF SF SF、ZF、CF PF 、CF/、 AF ：进位 借位标志
PF：奇偶标志 作用：反映指令对数据作用之后，结果的状态，控制后续指令的执行。 CF=1：最高位需要向前产生进位/ AF：辅助进位标志 ZF：全零标志 PF=1: 结果的低8位中有偶数个1。 3位控制标志：DF、IF、 TF ：数据的第 借位。 AF=1 3。不包括进 位（半个字节） ZF=1：运算结果为全 0 PF=0: 结果的低 8位中有奇数个1。 CF=0：最高位不会向前产生进位 / 作用：值不由数据运算结果决定，由指令直接赋值，决定后续指令执 需要向前产生进位 /借位。 位的情况 影响全部状态标志 :加法、减法运算。 借位。 行情况。 AF=0 ：数据的第 3。 位（半个字节） ZF=0 ：运算结果不为 0 影响部分状态标志 :移位操作。 不会向前产生进位 /借位。 不影响任何状态标志 :数据传送指令。
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运算结果最高位为1
运算结果本身≠0 最高位没有进位 第三位向第四位有进位
∴SF=1；
∴ZF=0； ∴CF=0； ∴AF=1；
返回
低8位中1的个数为偶数个 ∴PF=1；
次高位向最高位有进位 ，最高位向前没有进位，∴OF=10=1
2.1 8086/8088微处理器的结构
2.1 8086/8088微处理器的结构
作用：存放将要执行的下一条指令在现行 代码段中的偏移地址，它与CS相结合生成 指向指令的物理地址。 特点：IP是一个专用寄存器，其内容由BIU 部件自动修改，不能直接访问IP，但可以 通过转移或调用指令改变其内容。 作用：存放指令执行结果特征位和对CPU 运行特点的控制位。 特点：8086 CPU 中设置了16位标志寄存 器，只用了9位，其余位用来扩展。9位标 志分为6位状态标志和3位控制标志两类。
功能：负责与 M、I/O 端口传送数据、地址
执行部件EU
CPU
功能：从指令流队列中取指令、分析指令和执行指令
2.1 8086/8088微处理器的结构
20位地 总 地址加法器 址总线 线 总 接 8086： 16 CS6个字节 IP 口 外 生成 20 位物理地址 线 DS4个字节 位 暂存器 8088： 部 部 SS 数 件 总 8086指令队列空 2个字节 ES BIU 线 专 据 控 （8088空1个字节），且 EU部 用 总 CS ：存放代码段段基址 件没有要求BIU部件进入存取操 （ 线 内部总线 16 位 制 DS ：存放数据段段基址 段 BIU部件就 完成 16或8位二进制数 作数等总线周期时， 通用寄存器组 ） SS：存放附加段段基址 的算术运算和逻辑运 会自动从内存单元顺序取指令 包括数据寄存器和地 寄 逻 ES ：存放堆栈段段基址 E 算 字节填满指令流队列。 暂存器 存 址与变址寄存器。 器 IP :指令队列 存放下一条要执行指令 U AL BL CL DL 通用寄存器 AX AH BX BH CX CH DX DH SP BP DI SI
2.1 8086/8088微处理器的结构
（2）标志寄存器
16位，只用了其中9位，唯一能按位操作的寄存器 用于反映指令执行结果或控制指令执行形式
D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D15 ..D12
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
DF：方向控制标志位 SF：符号标志 OF：溢出标志(指补码) 用于串处理指令，控制从前往后、还是从后往前对字符串进行操作 SF=1 ：运算结果的最高位为 1，如果为带符号 IF ：中断允许 /禁止标志位 TF：跟踪(单步)标志位 OF=1 ：操作数超过了机器表示的范围 ,溢出。 处理。 数，则为负数。 IF=1, 允许外部可屏蔽中断。 CPU可以响应可屏蔽中断 TF=1，每执行一条指令后，自动产生一次内 OF=0 ：操作数未超过了机器能表示的范围 ,不溢出。 DF=1 ，每次串处理操作后使变址寄存器 SF=0：运算结果的最高位为 0，如果为带符号 SI和DI的值递减，使串处 请求。 部中断，使 CPU 处于单步执行指令工作方式， 求解方法：最高位进位 次高位进位 理从高地址向低地址方向处理。 IF=0,数，则为正数。 关闭中断。 CPU 便于进行程序调试，用户能检查程序。 字节允许范围：－ 128 — + 禁止响应可屏蔽中断请求。 127 DF=0 ，每次串处理操作后使变址寄存器 带符号数的最高位为符号位；而无符号数的 最 IF的状态对不可屏蔽中断和内部软中断没有影响。 TF=0, 正常工作。SI和DI的值递增，使串处 字允许范围：－ 32768 — +CPU 32767 理从低地址向高地址方向处理。 高位为数值位。
表2-1 8086的基本段约定和允许的超越段 CPU执行的操作 取指令 压栈、弹栈 源串 目的串 通用数据读写 BP作间址寄存器 基本段约定 CS SS DS ES DS SS 超越段 CS,ES,SS CS,ES,SS CS,DS,ES 有效地址 IP SP SI DI 有效地址EA 有效地址EA
次高位向最高位没有借位 ，最高位向前没有借位，∴OF=00=0
2.1 8086/8088微处理器的结构
2.1.2 8086/8088的内部寄存器
8086CPU的内部寄存器如图2.1所示。8086CPU内部有 14个16位寄存器，可以分为以下三组。
数据寄存器
通用寄存器组
地址与变址寄存器
段寄存器组
指令指针IP
控制寄存器组
标志寄存器FR
2.1 8086/8088微处理器的结构
通用寄存器的特殊用法(默认用法)
寄存器 特殊用法 AX，AL 乘法/除法指令，作累加器；I/O操作时，作数据寄存器 AH 在LAHF指令中用作目的寄存器((AH)←标志) AL 在BCD码及ASCII码运算指令中作为累加器； 在XLAT指令中作为累加器（AL）←((AL)＋（BX）) BX 在间接寻址中作为基址寄存器和变址寄存器 CX 在循环程序中，作循环次数计数器 CL 在移位和循环移位指令中，作为移位位数和循环移位次数的计数寄 存器（指令执行后，（CL）不变） DX I/O 指令间接寻址时，作为地址寄存器；在乘法指令中作为辅助累 加器（当乘积或被除数为32位时，存放高16位数） BP 在间接寻址中，作为基址寄存器 SP 在堆栈操作中，作为堆栈指针 SI 间接寻址时，作为地址寄存器或变址寄存器；在串操作指令中作为 源变址寄存器 DI 在间接寻址时，作为地址寄存器或变址寄存器；在串操作指令中作 为目的变址寄存器
数据寄存器： SP：指示栈顶的偏移地址 ，不能再用于其他目的，具 有专用目的。 数据寄存器 BP：数据在堆栈段中的基 可分为两个8位，主要用于 地址。 数据操作 SP和BP寄存器与SS段寄存 器联合使用来访问堆栈。 地址指针寄存器 SI 和DI：串操作类指令中， 主要用于地址操作 常用于存储器寻址时提供地 址。
80 86
执 行 部 件 EU
CPU 功 能 结 构 图
ALU
标志寄存器
3 4 5 6 EA。 辑 控 8位队 1 2的有效地址 制 列总线 8088 8086 器
2.1 8086/8088微处理器的结构
并行处理的优势： 一条指令执行过程中可以取出下一条（或多条）指令， 指令在指令队列中排队； 一条指令执行完成后，可立即执行下一条指令，减少 CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运 行速度。
2.1 8086/8088微处理器的结构
控制标志与状态标志的区别： 控制标志：其值由系统程序或用户程序根据需要用指令设置。 状态标志：由中央处理器执行运算指令，并根据运算结果而自 动设置。
位调 之试 值状 的态 符时 号， 表标 示志
标志名 OF溢出(是/否） DF方向（减量/加量) IF中断(允许/关闭) SF符号(负/正) ZF零(是/否） AF辅助进位(是/否） PF奇偶标志( 偶/奇) CF进位标志(是/否）
取指令 存取数据
访问：代码段
物理地址的构成：CS×10H+IP 访问：数据段 物理地址的构成：DS×10H+EA
操 作
堆栈操作
物理地址的构成：SS×10H+SP
目的串操作 物理地址的构成：ES×10H+DI
2.1 8086/8088微处理器的结构
物理地址=段地址×10H+有效地址
段寄存器（16位） 段寄存器左移4位（20位） 有效地址EA（16位）
0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1
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0
运算结果最高位为0
运算结果本身≠0 最高位没有借位
∴SF=0；
∴ZF=0； ∴CF=0；
低8位中1的个数为奇数个 ∴PF=0； 第三位向第四位没有借位 ∴AF=0；
地址加法器 20位物理地址
2.1 8086/8088微处理器的结构
16位
位 物 理 地 址 形 成 过 程 演 示
20
CS CS左移4位 20位 IP或偏移 地址
+
20位
地址加法器 物理地址
2.1 8086/8088微处理器的结构
8086的基本段约定和允许的段超越如表2-1所示。
表中的“-”表示不允许修改。
2.1 8086/8088微处理器的结构
2. 段寄存器组
8086/8088CPU可直接寻址1MB内存空间。
存储空间采用分段技术，每段最大寻址64KB。 逻辑段可在整个1MB存储空间内浮动，但段的起始地址 低4位必须是0000B，这样在存放段地址时只存放高16 位，作为段基址。
2.1 8086/8088微处理器的结构
中的隐含计数器； DX: 常用来存放双字长数据的 地址指针寄存器 高16位，或存放外设端口地 主要用于地址操作 址;
2.1 8086/8088微处理器的结构
16位 8 8
AX BX CX DX
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX SP BP SI DI
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 堆栈指针 基址指针 源变址指针 目的变址指针
标志为1 OV DN EI NG ZR AC PE CY
标志为0 NV UP DI PL NZ NA PO NC
2.1 8086/8088微处理器的结构
例1：2个数相加后，分析各标志位的值
例2：2个数相减后，分析各标志位的值
2.1 8086/8088微处理器的结构
0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1
16位 8 8
AX BX CX DX
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX SP BP SI DI
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 堆栈指针 基址指针 源变址指针 目的变址指针
8086的16位通用寄存器是： AX BX CX DX 数据寄存器： SI DI BP SP AX: 使用频度最高，用于算术、 8086的8位通用寄存器是： 逻辑运算以及与外设传送信 AH BH CH DH 息等； 数据寄存器 ALBL CL DL BX: 常用做存放存储器地址； 对其中某 8 位的操作，并不影 可分为两个 8位，主要用于 响另外对应8位的数据 CX: 作为循环和串操作等指令 数据操作
2.1 8086/8088微处理器的结构 2.2 8086/8088的引脚信号及工作模式
2.3 8086的程序访问结构
2.1 8086/8088微处理器的结构
8086：16位微处理器 ，16根数据线、20根地址线，可
寻址1M字节；
8088：准16位微处理器 ，其内部寄存器、内部运算部 件以及内部操作均按 16位设计，但对外的数据总线只有 8条。 80 86 功 能 结 构 总线接口部件BIU
控 制 寄 存 器 组
指令指针IP
标志寄存器FR
2.1 8086/8088微处理器的结构
（2）标志寄存器 16位，只用了其中9位，唯一能按位操作的寄存器。 用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。
D15 ..D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
OF DF IF TF SF SF、ZF、CF PF 、CF/、 AF ：进位 借位标志
PF：奇偶标志 作用：反映指令对数据作用之后，结果的状态，控制后续指令的执行。 CF=1：最高位需要向前产生进位/ AF：辅助进位标志 ZF：全零标志 PF=1: 结果的低8位中有偶数个1。 3位控制标志：DF、IF、 TF ：数据的第 借位。 AF=1 3。不包括进 位（半个字节） ZF=1：运算结果为全 0 PF=0: 结果的低 8位中有奇数个1。 CF=0：最高位不会向前产生进位 / 作用：值不由数据运算结果决定，由指令直接赋值，决定后续指令执 需要向前产生进位 /借位。 位的情况 影响全部状态标志 :加法、减法运算。 借位。 行情况。 AF=0 ：数据的第 3。 位（半个字节） ZF=0 ：运算结果不为 0 影响部分状态标志 :移位操作。 不会向前产生进位 /借位。 不影响任何状态标志 :数据传送指令。
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运算结果最高位为1
运算结果本身≠0 最高位没有进位 第三位向第四位有进位
∴SF=1；
∴ZF=0； ∴CF=0； ∴AF=1；
返回
低8位中1的个数为偶数个 ∴PF=1；
次高位向最高位有进位 ，最高位向前没有进位，∴OF=10=1
2.1 8086/8088微处理器的结构
2.1 8086/8088微处理器的结构
作用：存放将要执行的下一条指令在现行 代码段中的偏移地址，它与CS相结合生成 指向指令的物理地址。 特点：IP是一个专用寄存器，其内容由BIU 部件自动修改，不能直接访问IP，但可以 通过转移或调用指令改变其内容。 作用：存放指令执行结果特征位和对CPU 运行特点的控制位。 特点：8086 CPU 中设置了16位标志寄存 器，只用了9位，其余位用来扩展。9位标 志分为6位状态标志和3位控制标志两类。
功能：负责与 M、I/O 端口传送数据、地址
执行部件EU
CPU
功能：从指令流队列中取指令、分析指令和执行指令
2.1 8086/8088微处理器的结构
20位地 总 地址加法器 址总线 线 总 接 8086： 16 CS6个字节 IP 口 外 生成 20 位物理地址 线 DS4个字节 位 暂存器 8088： 部 部 SS 数 件 总 8086指令队列空 2个字节 ES BIU 线 专 据 控 （8088空1个字节），且 EU部 用 总 CS ：存放代码段段基址 件没有要求BIU部件进入存取操 （ 线 内部总线 16 位 制 DS ：存放数据段段基址 段 BIU部件就 完成 16或8位二进制数 作数等总线周期时， 通用寄存器组 ） SS：存放附加段段基址 的算术运算和逻辑运 会自动从内存单元顺序取指令 包括数据寄存器和地 寄 逻 ES ：存放堆栈段段基址 E 算 字节填满指令流队列。 暂存器 存 址与变址寄存器。 器 IP :指令队列 存放下一条要执行指令 U AL BL CL DL 通用寄存器 AX AH BX BH CX CH DX DH SP BP DI SI
2.1 8086/8088微处理器的结构
（2）标志寄存器
16位，只用了其中9位，唯一能按位操作的寄存器 用于反映指令执行结果或控制指令执行形式
D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0
D15 ..D12
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
DF：方向控制标志位 SF：符号标志 OF：溢出标志(指补码) 用于串处理指令，控制从前往后、还是从后往前对字符串进行操作 SF=1 ：运算结果的最高位为 1，如果为带符号 IF ：中断允许 /禁止标志位 TF：跟踪(单步)标志位 OF=1 ：操作数超过了机器表示的范围 ,溢出。 处理。 数，则为负数。 IF=1, 允许外部可屏蔽中断。 CPU可以响应可屏蔽中断 TF=1，每执行一条指令后，自动产生一次内 OF=0 ：操作数未超过了机器能表示的范围 ,不溢出。 DF=1 ，每次串处理操作后使变址寄存器 SF=0：运算结果的最高位为 0，如果为带符号 SI和DI的值递减，使串处 请求。 部中断，使 CPU 处于单步执行指令工作方式， 求解方法：最高位进位 次高位进位 理从高地址向低地址方向处理。 IF=0,数，则为正数。 关闭中断。 CPU 便于进行程序调试，用户能检查程序。 字节允许范围：－ 128 — + 禁止响应可屏蔽中断请求。 127 DF=0 ，每次串处理操作后使变址寄存器 带符号数的最高位为符号位；而无符号数的 最 IF的状态对不可屏蔽中断和内部软中断没有影响。 TF=0, 正常工作。SI和DI的值递增，使串处 字允许范围：－ 32768 — +CPU 32767 理从低地址向高地址方向处理。 高位为数值位。
表2-1 8086的基本段约定和允许的超越段 CPU执行的操作 取指令 压栈、弹栈 源串 目的串 通用数据读写 BP作间址寄存器 基本段约定 CS SS DS ES DS SS 超越段 CS,ES,SS CS,ES,SS CS,DS,ES 有效地址 IP SP SI DI 有效地址EA 有效地址EA
次高位向最高位没有借位 ，最高位向前没有借位，∴OF=00=0
2.1 8086/8088微处理器的结构
2.1.2 8086/8088的内部寄存器
8086CPU的内部寄存器如图2.1所示。8086CPU内部有 14个16位寄存器，可以分为以下三组。
数据寄存器
通用寄存器组
地址与变址寄存器
段寄存器组
指令指针IP
控制寄存器组
标志寄存器FR
2.1 8086/8088微处理器的结构
通用寄存器的特殊用法(默认用法)
寄存器 特殊用法 AX，AL 乘法/除法指令，作累加器；I/O操作时，作数据寄存器 AH 在LAHF指令中用作目的寄存器((AH)←标志) AL 在BCD码及ASCII码运算指令中作为累加器； 在XLAT指令中作为累加器（AL）←((AL)＋（BX）) BX 在间接寻址中作为基址寄存器和变址寄存器 CX 在循环程序中，作循环次数计数器 CL 在移位和循环移位指令中，作为移位位数和循环移位次数的计数寄 存器（指令执行后，（CL）不变） DX I/O 指令间接寻址时，作为地址寄存器；在乘法指令中作为辅助累 加器（当乘积或被除数为32位时，存放高16位数） BP 在间接寻址中，作为基址寄存器 SP 在堆栈操作中，作为堆栈指针 SI 间接寻址时，作为地址寄存器或变址寄存器；在串操作指令中作为 源变址寄存器 DI 在间接寻址时，作为地址寄存器或变址寄存器；在串操作指令中作 为目的变址寄存器
数据寄存器： SP：指示栈顶的偏移地址 ，不能再用于其他目的，具 有专用目的。 数据寄存器 BP：数据在堆栈段中的基 可分为两个8位，主要用于 地址。 数据操作 SP和BP寄存器与SS段寄存 器联合使用来访问堆栈。 地址指针寄存器 SI 和DI：串操作类指令中， 主要用于地址操作 常用于存储器寻址时提供地 址。
80 86
执 行 部 件 EU
CPU 功 能 结 构 图
ALU
标志寄存器
3 4 5 6 EA。 辑 控 8位队 1 2的有效地址 制 列总线 8088 8086 器
2.1 8086/8088微处理器的结构
并行处理的优势： 一条指令执行过程中可以取出下一条（或多条）指令， 指令在指令队列中排队； 一条指令执行完成后，可立即执行下一条指令，减少 CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运 行速度。
2.1 8086/8088微处理器的结构
控制标志与状态标志的区别： 控制标志：其值由系统程序或用户程序根据需要用指令设置。 状态标志：由中央处理器执行运算指令，并根据运算结果而自 动设置。
位调 之试 值状 的态 符时 号， 表标 示志
标志名 OF溢出(是/否） DF方向（减量/加量) IF中断(允许/关闭) SF符号(负/正) ZF零(是/否） AF辅助进位(是/否） PF奇偶标志( 偶/奇) CF进位标志(是/否）
取指令 存取数据
访问：代码段
物理地址的构成：CS×10H+IP 访问：数据段 物理地址的构成：DS×10H+EA
操 作
堆栈操作
物理地址的构成：SS×10H+SP
目的串操作 物理地址的构成：ES×10H+DI
2.1 8086/8088微处理器的结构
物理地址=段地址×10H+有效地址
段寄存器（16位） 段寄存器左移4位（20位） 有效地址EA（16位）
0 1 0 1 1 0 1 0 0 0 0 1 1 1 0 0 0 1 0 0 0 0 1 1 1 1 0 0 0 1 1
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运算结果本身≠0 最高位没有借位
∴SF=0；
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低8位中1的个数为奇数个 ∴PF=0； 第三位向第四位没有借位 ∴AF=0；
地址加法器 20位物理地址
2.1 8086/8088微处理器的结构
16位
位 物 理 地 址 形 成 过 程 演 示
20
CS CS左移4位 20位 IP或偏移 地址
+
20位
地址加法器 物理地址
2.1 8086/8088微处理器的结构
8086的基本段约定和允许的段超越如表2-1所示。
表中的“-”表示不允许修改。
2.1 8086/8088微处理器的结构
2. 段寄存器组
8086/8088CPU可直接寻址1MB内存空间。
存储空间采用分段技术，每段最大寻址64KB。 逻辑段可在整个1MB存储空间内浮动，但段的起始地址 低4位必须是0000B，这样在存放段地址时只存放高16 位，作为段基址。
2.1 8086/8088微处理器的结构
中的隐含计数器； DX: 常用来存放双字长数据的 地址指针寄存器 高16位，或存放外设端口地 主要用于地址操作 址;
2.1 8086/8088微处理器的结构
16位 8 8
AX BX CX DX
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX SP BP SI DI
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 堆栈指针 基址指针 源变址指针 目的变址指针
标志为1 OV DN EI NG ZR AC PE CY
标志为0 NV UP DI PL NZ NA PO NC
2.1 8086/8088微处理器的结构
例1：2个数相加后，分析各标志位的值
例2：2个数相减后，分析各标志位的值
2.1 8086/8088微处理器的结构
0 1 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 1 1 0 1
16位 8 8
AX BX CX DX
AH AL AX BH BL BX CH CL CX DH DL DX SP BP SI DI
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 堆栈指针 基址指针 源变址指针 目的变址指针
8086的16位通用寄存器是： AX BX CX DX 数据寄存器： SI DI BP SP AX: 使用频度最高，用于算术、 8086的8位通用寄存器是： 逻辑运算以及与外设传送信 AH BH CH DH 息等； 数据寄存器 ALBL CL DL BX: 常用做存放存储器地址； 对其中某 8 位的操作，并不影 可分为两个 8位，主要用于 响另外对应8位的数据 CX: 作为循环和串操作等指令 数据操作