8086／8088微处理器及其系统

⑵组成
16位算术逻辑单元ALU 16位标志寄存器F 数据暂存寄存器 通用寄存器组 EU控电路
⑶工作过程
从BIU的指令队列取得指令、进行译码、执行指令 。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
8086/8088微处理器 8086/8088系统的最小/最
大工作方式
8086/8088的存储器 8086/8088指令系统
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
透彻理解与熟练掌握8086/8088内部组成结构、 寄存器结构与总线周期等内容；
深入理解存储器的分段设计； 正确理解与熟练掌握物理地址和逻辑地址关系； 理解堆栈及其操作； 理解“段加偏移”寻址机制； 掌握寻址方式； 掌握六大类指令系统的基本用法。
AF
PF
CF
☆状态位：表示某条指令执行后，产生的状态信息（如有
否进位、结果是正还是负等），一般用于条件转移等的判
断依据。
（1）CF(carry flag）进位标志
当加法（或减法）使最高位（D7 或D15 ）产生进（借） 位时，CF=1,否则，CF=0;循环或移位指令也会使CF改变。
（2）PF（parity flag）奇偶标志
⑶工作过程
形成物理地址，发读信号(/RD)，取指令送入指令队列。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
1.总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）
（1）指令队列缓冲器： 8086的指令队列为6个字节，而8088的指令队列为4
第3章 8086/8088微处理器及其系统
以Intel8086／8088、Z8000和 MC68000为代表的16位微处理器是第3代 产品，以它们为核心部件组成的微机系统,
其性能已达到中、高档小型计算机的水平。
20多年来,Intel系列CPU一直占着主导地位。 尽管8086/8088后续的80286、80386、 80486以及Pentium系列CPU结构与功能
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
3.CPU的工作过程
ALU
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（3） 当指令队列已满， EU未向BIU申请读/写 存储器或I/O操作时， BIU处于空闲周期。 如EU执行8位数乘 法指令MUL时，需7077个时钟周期，取指 令占两个总线周期（8 个时钟周期），这段时 间BIU就可以取指令填 满队列，后续剩余时间 BIU就处于空闲状态。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
3.CPU的工作过程
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总线 控制 电路
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（4） 在指令的执行过程 中，若需要对存储单元 或I/O端口存取数据， EU就要求BIU去完成 相应的总线周期。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
3、标志寄存器
例： CF(Carry Flag)进位标志
10001000
CF
＋ 11001001 1 01010001
1
PF(Parity Flag)奇偶校验位
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
1、通用寄存器 （1）数据寄存器：
AX、BX、CX和DX — 16位寄存器（可做16位、也可做2个8位用）。 作用： ①、通用用途：存放数据。 ②、专用用途：
AX ：累加器（存运算结果）。 BX : 基址寄存器。 CX : 在循环和串操作时做计数器。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
1.总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）
⑴功能：物理地址形成、取指令、指令排队、读／写操作 数、总线控制。
⑵组成
指令队列缓冲器 16位段寄存器 16位指令指针寄存器 20位物理地址加法器 总线控制电路
AF
PF
CF
状态标志(6个)：CF、PF、AF、ZF、SF和OF 控制标志(3个)：TF、IF、DF
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器
3.1.2 8086／8088的寄存器结构
3、标志寄存器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
15
11 10 9
87
6
5 43
210
OF DF IF TF SF ZF
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
2、段寄存器
CS(程序）、DS（数据）、SS（堆栈）、ES（附 加） — 16位寄存器。 作用： ①、通用用途：存放数据。 ②、专用用途：与地址和堆栈操作有关。
3、标志寄存器
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11 10 9
87
6
5
43
210
OF DF IF TF SF ZF
已经发生很大变化，但从基本概念与结构
以及指令格式上来讲,它们仍然是经典的 8086/8088CPU的延续与提升。并且，其 他系列流行的CPU(如AMD公司的 6X86MX/MⅡ等)也与80x86CPU兼容。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
第三章 8086／8088微处理器 及其系统 内容提要
操作结果低8位中“1”的个数为偶数，PF＝1，否则，
PF＝0。用于奇偶校验。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器
3.1.2 8086／8088的寄存器结构
3、标志寄存器
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11 10 9
87
6
5 43
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OF DF IF TF SF ZF
10001000
PF
＋ 01001001 11010001
1
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
3、标志寄存器
例： ZF(Zero Flag)零标志
00000001
ZF
＋ 11111111 1 00000000
个字节。在执行指令的同时， 存满一条指令就开始执行，
指令队列空出两个指令字节时，BIU自动取指，填满为 止微。机执行指令所需基本工作：
①取指令（从内存中取出指令→指令队列寄存器）。 ② 译码（确定该指令为何种操作）。
③ 时序控制（控制完成操作，如计算、数据传送等）。
并行流水线方式：某一时刻同时完成上述3项工作
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JMP CALL
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
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图3.3 8086/8088 的编程结构
CS: Code Segment DS: Data Segment SS: Stack Segment ES: Extra Segment
AF
PF
CF
☆状态位：
（6）OF(Overflow Flag)溢出标志 溢出标志用于判断在有符号数进行加法或减法时是否
可能出现溢出。溢出将指示运算结果已超出机器能够表示 的数值范围。
注意：溢出是按补码情况规定的。即：
8位时，超出－128～＋127；16位时，超出－32768～ ＋32767；溢出→OF＝1
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器
8086是Intel系列的16位微处理器，是iAPX86／88系
列微机的基础。它采用高速运算性能的HMOS工艺制造, 芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的+5伏电源和40条 引脚的双列直插式封装；时钟频率为5MHz～10MHz， 最快的指令执行时间为0.4μs。
SP、BP、SI、DI — 16位寄存器。 作用： ①、通用用途：存放数据。 ②、专用用途：与地址和堆栈操作有关。 （3）指令指针寄存器：
作用：存放下一次要取出执行的指令的偏移地址
•与CS结合使用构成真正的指令物理地址
•用户不能直接更新使用，只能由系统自动更新
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
8086有16根数据线和20根地址线，可以处理8位或 16位数据，寻址1MB的存储单元和64KB的I／O端口(实 际只使用1KB I／O端口）。
在推出8086之后不久,Intel公司还推出了准16位微处
理器8088。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。这样设计
AF
PF
CF
☆状态位：
（3） AF(Auxiliary Carry Flag)辅助进位标志：
加（减）运算时，D3向D4进（借）位，AF＝1，否则， AF＝0。用于BCD码运算的十进制调整。
（4）ZF(Zero Flag)零标志
运算结果为零，ZF为1，否则，ZF=0。
（5） SF(Sign Flag)符号标志
3.CPU的工作过程
（1） 先执行读操作，根据 CS：IP在地址加法器， 形成20位物理地址： CS×16+IP，从该地 址取出指令，送入指令 队列，等待执行。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
如：T1时刻，执行指令1、译码指令2、取指令3；
T2时刻，执行指令2、译码指令3、取指令4；
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
2.指令执行部件EU(Execution Unit)
⑴功能 指令译码、执行指令。
的目的主要是为了与Intel原有的8位外围接口芯片直接兼
容。在本节中，我们对8088也将加以说明。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
从功能上讲，8086/8088可分为两个部分，即总线接口单 元BIU(Bus Interface Unit)和执行单元EU(Execution Unit)。
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SF(Sign Flag)符号标志
10001000
SF
＋ 01001001 11010001
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
3、标志寄存器
DX : 16位乘、除运算时，DX与AX组成32位字长（双字），存结
果。在I/O（输入/输出）指令中，DX存放I/O 口地址。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.2 8086／8088的寄存器结构
1、通用寄存器 （2）指针寄存器和变址寄存器：
3.CPU的工作过程
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（2） EU从队列中取出指 令，并分析译码，向各 部件发出控制命令，以 完成执行指令的功能。 EU对指令进行译码、 分析和执行时，此时 EU不需要用总线， BIU乘机可将后续指令 读入指令对列，将队列 填满。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器 3.1.1. 8086/8088CPU的内部结构
3.CPU的工作过程
（5） 若在指令执行过程 中遇到JMP和CALL指 令，将队列中内容作废， 按新的转移地址中取指 令码。 除这种情况外，取
指令和执行指令都能同 时进行。
若运算结果最高位为1（即为负），SF＝1，否则，SF
＝0。指示结果的正负。
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第3章 8086/8088微处理器及其系统
3.1 8086/8088微处理器
3.1.2 8086／8088的寄存器结构
3、标志寄存器
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OF DF IF TF SF ZF