第二章(8086微处理器)

16位的ALU数据总线和8位的队列总线用于EU内部及 EU与BIU之间的通信
8086/8088 CPU的内部结构
2．总线接口部件 （BIU）：根据EU的请求，完成
CPU与存储器，CPU与I/O设备之间的信息传递。
在取指令时，从存储器的指定位臵取出指令送入
指令队列；
执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据 包括： CS、DS、SS、ES、IP、地址加法器、指令 队列，内部寄存器，总线控制电路。
在t0～t4时间间隔中，理想情况下 ，8086可执行3条指令。
8086/8088 CPU的内部结构
1．执行部件（EU）：从BIU的指令队列中取指令，指 令译码，向EU各部件发出控制命令完成指令功能。 包括：通用寄存器组：AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI 暂存寄存器，PSW ALU 和EU控制接口电路
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8086 CPU的寄存器结构
★ 通用寄存器组(8个)
★ 段寄存器(4个)
★ 指令指针寄存器IP (1个) ★ 标志寄存器FR (1个)
一、 通用寄存器组
主要功能： 保存CPU分析和执行时产生的中间结果
访问内存速度远远低于CPU的运算速度
通用寄存器组可分为三组：
数据寄存器—AX、BX、CX和DX，可用来存
★ 8086CPU的操作和时序
一、8086的编程结构
★ 8086CPU内部结构 ★ 8086计算机系统指令操作过程 ★ 8086CPU的寄存器结构
8086微处理器内部结构
AH BH CH DH AL BL CL DL SP BP SI DI
16位
通用 寄存器
地 址 加 法 器
∑
CS DS SS ES IP 内部寄存器

两个单元相互独立，分别完成各自操作。
两个单元可以并行执行，实现指令取指和执
行的流水线操作。
取指令1
取指令1
执行指令1
执行指令1
取指令2
执行指令2
非流水线操 作8085
流水线操作 8086
取指令2
执行指令2
取指令3 执行指令3
t t0 t1 t2 t3
t4
在t0～t4时间间隔中，8085执行了2条指令。
BIU的操作原则

BIU中的指令队列有2个或2个以上字节为空时，
BIU自动启动总线周期，从存储单元取出指令。 填充指令队列。直至将指令队列填满，BIU才进 入空闲状态。

当BIU接到EU申请总线的请求，若BIU正忙（正 在执行取指令的总线周期），则必须等待BIU执 行完当前的总线周期，方能响应EU请求；若BIU
8086计算机系统指令操作过程
已知DS＝3000H，CS＝1000H，（32000H） ＝10H， （32001H）＝20H，下面用动 画形式演示如下指令的执行过程
1000:100 MOV AL,[2000H] 1000:103 ADD AL,02H 1000:105 HLT ; F4 ; A0 00 20
放16位或8位数据；
变址寄存器—SI和DI，只能16位一起使用；
指针寄存器—BP和SP，只能16位一起使用。
1. 数据寄存器
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； BX称为基址寄存器（Base address Register） 当计算内存地址时，常用做存放内存的逻辑地址； CX称为计数器（Counter） 作为循环和串操作等指令中的隐含计数器； DX称为数据寄存器（Data register） 常用来存放双字数据的高16位，或当间接寻址时存 放外设端口地址。
8086计算机系统组成
CPU的性能指标
字长是指CPU能同时处理的数据位数，也称
为数据宽度。字长越长，计算机能力越高，速度 越快，但工艺越复杂。
主频是CPU的始终频率，这和CPU的运算速
度密切相关，主频越高，运算速度越快。
第二章 8086微处理器
★ 8086CPU的编程结构 ★ 8086CPU的存储器结构和I/O编址 ★ 8086CPU引脚信号和工作模式
空闲，则立即执行EU申请总线的请求。

EU执行转移、调用和返回指令时，若下 一条指令不在指令队列中，则队列中的 指令被自动清除，BIU根据转移、调用 和返回指令指示的目标地址重新取出指 令并填充指令队列。
EU的操作原则

EU每执行完一条指令，从BIU指令队列的队首
取指令。系统初始化后，指令队列为空，EU 需要等待BIU从内存取指填充指令队列。

EU从指令队列取得指令后，译码并执行指令。 若该指令需要取操作数或存操作结果，也就是 说需要访问存储器或者I/O时，EU向BIU发出 访问总线的请求。
8086的指令流水线
指令的执行过程：
取指令
取操作数
执行
存储结果
任何一条指令都是有操作码和操作数组成： 例如：MOV AX, 2000H ; B8 00 20
只读存储 器ROM
随机存储器 RAM
8259中断 控制器 地址总线 数据总线 62 芯 总 线
8087 协 处 理 器
8086 微 处 理 器
地址锁存器
数据收发器
控制总线
8288 总线控制器
8237 DMA控制器
8253 定时控制器
8255 并行接口
8284 时钟发生器
扬声器 接口
键盘 接口
系统 配臵 开关

SP为堆栈指针寄存器（Stack Pointer）,指 示堆栈段栈顶的位臵（偏移地址）

BP为基址指针寄存器（Base Pointer），表 示数据在堆栈段中的基地址
SP和BP寄存器与SS段寄存器联合使用以确定堆
2 变址寄存器
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 指针寄存器
指针寄存器用于寻址内存堆栈内的数据
20位
16位 输入/输出 控制电路
CPU内部总线
80 86 总 线
ALU
执行部分 控制电路
8位
指令队列
标志寄存器
执行部件 （EU)
总线接口部件 （BIU)
8086的内部结构从功能分成两个单元 1. 总线接口单元BIU——管理8086与系统总线 的接口，负责CPU对内存和外设传送数据; 2. 执行单元EU ——负责指令的译码、执行和 数据的运算