微处理器的内部结构

3AH＋7CH＝B6H，就是58＋124＝182， 已经超出－128～＋127范围，产生溢出，故OF＝1；补 码B6H表达真值是－74，显然运算结果也不正确
3.2.2
3. 什么是溢出
• 0B6H＝10110110B，最高位为1， 作为有符号数是负数 • 对0B6H求反加1等于： 01001001B＋1＝01001010B＝4AH＝74 • 所以，0B6H表达有符号数的真值为－74
CF ZF SF PF OF AF
控制标志－－可由程序根据需要用指令设置， 用于控制处理器执行指令的方式
DF
15 12
IF
11 10
TF
标志寄存器FLAGS
9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
3.2.2
3. 进位标志CF（Carry Flag）
当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借 位（减法）时，进位标志置1，即CF＝1； 否则CFHale Waihona Puke Baidu0
3.2.1
8086的功能结构 指令队列的引入使得EU和BIU可并行工作，即BIU在读
指令时，并不影响EU单元执行指令，EU单元可以连续不断
地直接从指令队列中取到要执行的指令代码，从而减少了
CPU为取指令而等待的时间，提高了CPU的利用率，加快了
整机的运行速度。
3.2.1
8086的功能结构
2．执行单元EU 执行单元EU不与系统外部直接相连，它的功能只是负责执 行指令。EU由下列部件组成： (1) 16位算术逻辑单元(ALU)：用于进行算术和逻辑运算。 (2) 16位标志寄存器FLAGS：用来存放CPU运算的状态特征 和控制标志。 (3) 数据暂存寄存器：协助ALU运算，暂存参加运算的数据。 (4) 通用寄存器：包括4个16位数据寄存器AX、BX、CX、 DX和4个16位指针与变址寄存器SP、BP与SI、DI。 (5) EU控制电路：它是控制、定时与状态逻辑电路
36
64 GB
2005
64
—
64
64
36
64 GB
3.2
微处理器的基本结构
指 令 寄 存
指 令 译 码 时序 和 控制 逻辑 地址 总线 控制 数据 总线 控制 标志寄存器
控制总线
通用 寄存器组
地址 寄存器组
地址总线
内部数据总线
数据总线
暂存器
累加器
ALU
1.算术逻辑单元（运算器） 2.寄存器组 3.指令处理单元（控制器）
型 号 8086 8088 80286 80386 80486 发布 年份 1978 1979 1982 1985 1990 字长 /位 16 准 16 16 32 32 集成度 /(万/片) 2.9 2.9 13.4 27.5 120～160 主频 /M Hz 4.77 4.77 6～20 12.5～33 25～100 内数据 总线宽 度/位 16 16 16 32 32 外数据 总线宽 度/位 16 8 16 32 32 地址总 线宽度 /位 20 20 24 32 32 寻址 空间 1 MB 1 MB 16 M B 4 GB 4 GB 高速缓冲存储 器(Cache) 无 无 无 有 8 KB
3.2.2
2.
指令指针寄存器（IP）
IP（Instruction Pointer）为指令指针寄 存器，指示主存储器指令的位置 随着指令的执行，IP将自动修改以指示下 一条指令所在的存储器位置 IP寄存器是一个专用寄存器 IP寄存器与CS段寄存器联合使用以确定下 一条指令的存储单元地址
3.2.2
3.
4个数据寄存器还可以分成高8位和低8位两 个独立的寄存器，这样又形成8个通用的8 位寄存器
AX： AH AL CX： CH CL BX： BH BL DX： DH DL
3.2.2 （1）数据寄存器(AX、BX、CX、DX)
AX称为累加器（Accumulator）
使用频度最高。用于算术、逻辑运算以及与外设传送信 息等
3.1 微处理器简介 表3.1 80x86系列微处理器概况
型 号 发布 年份 1993 1997 字长 /位 32 32 集成度 /(万/片) 310～330 750 主频 /MHz 60～166 233～333 内数据 总线宽 度/位 32 32 外数据 总线宽 度/位 64 64 地址总 线宽度 /位 32 36 寻址 空间 4 GB 64 GB 高速缓冲存储 器(Cache) 8 KB 数据 8 KB 指令 32 KB 和 512 KB 二级高速 缓存 32 KB 一级缓 存和 512 KB 二级缓存 32 KB 一级缓 存和 512 KB 二级缓存 32 KB 一级缓 存和 1/2 MB 二级缓存 32 KB 一级缓 存和 2/4 MB 二级缓存
3.2.2
3.溢出的判断
判断运算结果是否溢出有一个简单的规则： 只有当两个相同符号数相加（包括不同符号数相 减），而运算结果的符号与原数据符号相反时， 产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确 其他情况下，则不会产生溢出 1：3AH＋7CH＝B6H 2：AAH＋7CH 3：3AH－7CH 4：AAH－7CH＝2DH 溢出 无溢出 无溢出 溢出
BX称为基址寄存器（Base address Register）
常用做存放存储器地址，在DS段中做数据指针
CX称为计数器（Counter）
作为循环和串操作等指令中的计数器
DX称为数据寄存器（Data register）
常用来存放双字长数据的高16位，或存放I/O地址
3.2.2
（2）变址寄存器(SI、DI)
3.2.1
8086的功能结构
一．总线接口单元BIU
总线接口单元BIU的功能是负责完成CPU与存储器或I/O 设备之间的数据传送。具体任务是： ① 指令队列出现空字节(8088CPU 1个空字节，8086CPU 2 个空字节)时，从内存取出后续指令。
② EU需要从内存或外设端口读取操作数时，根据EU给出
第3章
微处理器的内部结构
从应用角度（不是从内部工作原理）展开
典型8位微处理器的基本结构 8088/8086的功能结构 8088/8086的寄存器结构 8088/8086的存储器结构
为学习指令系统打好基础
3.1 微处理器简介 80x86微处理器是美国Intel 公司生产的系列微处理器。该 公司成立于1968年，1969年就设计了4位的4004 芯片，1973 年开发出8位的8080芯片，1978年正式推出16位的8086微处
Pentium (586) Pentium Ⅱ Pentium Ⅲ
1999
32
950
450
32
64
36
64 GB
Pentium 4 Pentium 4 6XX Pentium D(双核)
2000
32
4200
1500 3000～ 3800 2660～ 3600
32
64
36
64 GB
2005
64
—
64
64
3.2.2
3. 符号标志SF（Sign Flag）
运算结果最高位为1，则SF＝1； 否则SF＝0
有符号数据用最高有效位表示数据的符号 所以，最高有效位就是符号标志的状态
3AH＋7CH＝B6H，最高位D7＝1：SF＝1
84H＋7CH＝（1）00H，最高位D7＝0：SF＝0
3.2.2
3. 奇偶标志PF（Parity Flag）
3.2.2
3. 溢出和进位的区别
溢出标志OF和进位标志CF是两个意义 不同的标志 进位标志表示无符号数运算结果是否 超出范围，运算结果仍然正确 溢出标志表示有符号数运算结果是否 超出范围，运算结果已经不正确
3.2.2
3. 溢出和进位的对比
例1：3AH＋7CH＝B6H
无符号数运算： 58＋124＝182 范围内，无进位 有符号数运算： 58＋124＝182 范围外，有溢出
3.2.2
8086的寄存器结构
8088/8086的寄存器组有
8个通用寄存器 4个段寄存器 1个标志寄存器 1个指令指针寄存器
图示
他们均为16位!
汇编语言程序员看到的处理器，就是寄存器 所以，一定要熟悉这些寄存器的名称和作用
3.2.2 1.
通用寄存器
8086有8个通用的16位寄存器
（1）数据寄存器: AX BX CX DX （2）变址寄存器: SI DI （3）指针寄存器: BP SP
3.2.1
8086的功能结构
8086的内部结构从功能上分成两个单元
1. 总线接口单元BIU 管理8086与系统总线的接口 负责CPU对存储器和外设进行访问 2. 执行单元EU 负责指令的译码、执行和数据的运算
两个单元相互独立，分别完成各自操作， 还可以并行执行，实现指令预取（指令读取 和执行的流水线操作）
当运算结果最低字节中“1”的个数为 零或偶数时，PF＝1；否则PF＝0
PF标志仅反映最低8位中“1”的个数是 偶或奇，即使是进行16位字操作 3AH＋7CH＝B6H＝10110110B 结果中有5个“1”，是奇数：PF＝0
3.2.2
3. 溢出标志OF（Overflow Flag）
若算术运算的结果有溢出，则OF＝1； 否则 OF＝0
的地址从内存或外设端口读取数据供EU使用。 ③ EU的运算结果、数据或控制命令等由BIU送往指定的
内存单元或外设端口。
3.2.1
8086的功能结构
总 线 接 口 单 元 内 有 4 个 16 位 段 寄 存 器 ： 代 码 段 寄 存 器 CS(Code Segment)、数据段寄存器DS(Data Segment)、堆栈段寄 存器SS(Stack Segment)和附加数据段寄存器ES(Extra Segment)， 一个16位的指令指针寄存器IP(Instruction Pointer)，一个20位地 址加法器，6字节指令队列缓冲器，一个与EU通讯的内部寄存 器以及总线控制电路等。
16位变址寄存器SI和DI 常用于存储器变址寻址方式时提供地址
SI是源地址寄存器（Source Index） DI是目的地址寄存器（Destination Index）
在串操作类指令中，SI、DI还有较特殊的 用法 现在不必完全理解，以后会详细展开
3.2.2
（3）指针寄存器（SP、BP）
指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据
例2：AAH＋7CH＝（1）26H
无符号数运算： 170＋124＝294 范围外，有进位 有符号数运算： －86＋124＝28 范围内，无溢出
3.2.2
3.溢出和进位的应用场合
处理器对两个操作数进行运算时，按照无 符号数求得结果，并相应设置进位标志CF； 同时，根据是否超出有符号数的范围设置 溢出标志OF 应该利用哪个标志，则由程序员来决定。 也就是说，如果将参加运算的操作数认为 是无符号数，就应该关心进位；认为是有 符号数，则要注意是否溢出
SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指示 堆栈段栈顶的位置（偏移地址） BP为基址指针寄存器（Base Pointer），表示 堆栈段中的数据指针
SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确 定堆栈段中的存储单元地址
堆栈（Stack）是主存中一个特殊的区域，采用 “先进后出”或“后进先出”存取操作方式、而 不是随机存取方式。用8088/8086形成的微机系统 中，堆栈区域被称为堆栈段
3AH + 7CH＝B6H，产生溢出：OF＝1 AAH + 7CH＝（1）26H，没有溢出：OF＝0
3.2.2
3. 什么是溢出
处理器内部以补码表示有符号数 8位表达的整数范围是：＋127 ~ －128 16位表达的范围是：＋32767 ~ －32768 如果运算结果超出这个范围，就产生了溢出 有溢出，说明有符号数的运算结果不正确
理器芯片，由此开始了Intel公司的80x86系列微处理器的生
产历史。本章简要介绍Intel公司80x86系列微处理器的发展 过程及其特性。 表3.1给出了80x86系列微处理器概况。下面通过对表中 有关技术数据的分析来说明Intel 80x86系列微处理器的发展 情况。
3.1 微处理器简介 表3.1 80x86系列微处理器概况
标志寄存器（F）
标志（Flag）用于反映指令执行结果 或控制指令执行形式 8086处理器的各种标志形成了一个16 位 的 标 志 寄 存 器 FLAGS （ 程 序状 态 字 PSW寄存器）
程序设计需要利用标志的状态
3.2.2
3. 标志寄存器-分类
状态标志－－用来记录程序运行结果的状态 信息，许多指令的执行都将相应地设置它
3AH + 7CH＝B6H，没有进位：CF = 0 AAH + 7CH＝（1）26H，有进位：CF = 1
3.2.2
3. 零标志ZF（Zero Flag）
若运算结果为0，则ZF＝1； 否则ZF＝0
注意：ZF为1表示的结果是0
3AH＋7CH＝B6H，结果不是零：ZF＝0
84H＋7CH＝（1）00H，结果是零：ZF＝1