80X86微处理器及其体系结构

1、1汇编语言(Assembly Language) 授课对象：计算机应用技术1501班课程教学安排总学时：54学时理论学时： 32 学时实验学时： 22学时考试形式：笔试+上机实践操作主讲人：韩坤TelQ：79526543Email：答疑地点：A901东室2n汇编语言精品课网站汇编语言精品课网站n校内访问n12/jpk/cmsss/huibyy/n校外访问n5/jpk/cmsss/huibyy/n汇编语言网络课程教学平台汇编语言网络课程教学平台n校内访问n12/kejian/web

2、/kjhuibyy/n校外访问n5/kejian/web/kjhuibyy/3一、课程的意义n“汇编语言”是计算机及电子信息类相关专业一门重要的基础课程,开设这门课程目的不仅仅是教授一门编程语言,更重要的是通过这门课程的学习可以帮助学生理解计算机的体系结构以及系统各硬件之间如何协调统一工作,为以后从事软硬件相关方面的工作打下良好的基础。 4二、汇编语言在计算机专业课程体系中的地位和作用电路模拟电路数字电路电路计算机组成原理汇编语言单片机接口技术专接本对口升学硕士研究生博士研究生微机原理及接口技术微机原理及接口技术嵌入式系统硬件类方向硬件类方向网络方向网络方向软

3、件类方向软件类方向5三、汇编语言在计算机体系结构中的地位和作用虚拟机器虚拟机器实际机器实际机器M4M3M2M1M0虚拟机虚拟机：由软件实：由软件实现的机器现的机器,即指这个即指这个计算机只对该级的计算机只对该级的观察者存在观察者存在高级语言虚拟机高级语言虚拟机汇编语言虚拟机汇编语言虚拟机OS语言虚拟机语言虚拟机机器语言机器机器语言机器实际机器（硬联逻辑）实际机器（硬联逻辑）编译程序编译程序汇编程序汇编程序操作系统操作系统微程序微程序67四、汇编语言在计算机语言发展过程中的地位和作用机器语言机器语言FORTRANFORTRANBASICBASICCOBOLCOBOLPASCALPASCALC/C

4、+C/C+JAVAJAVA.汇编语言汇编语言高级语言高级语言8对比三种语言实现3+2=5操作机器语言汇编语言高级语言10111000B00000011B00000000B00000101B00000010B00000000BMOV AX,3ADD AX,2Int a，b，c；a=3；b=2；c=a+b；二进制语言助记符接近自然语言面向机器面向机器面向过程、面向对象不需要编译，直接识别 需要汇编需要编译9五、汇编语言的定义n是面向机器的程序设计语言。n在汇编语合中，用助记符(Memoni)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。这样用符号代替机器语言的二进制码，就把

5、机器语言变成了汇编语言。于是汇编语言亦称为符号语言。n使用汇编语言编写的程序，机器不能直接识别，要由一种程序将汇编语言翻译成机器语言，这种起翻译作用的程序叫汇编程序，汇编程序是系统软件中语言处理系统软件。n汇编程序把汇编语言翻译成机器语言的过程称为汇编。10汇编语言与机器语言的关系汇编源程序汇编源程序执行程序执行程序目标程序目标程序汇汇编编连连接接连接程序连接程序汇编程序汇编程序*.ASM*.OBJ*.EXE11#include stdafx.h #include stdio.h int main(int argc, char* argv) int a,b,c; a=1; b=2; c=a+b

6、; printf(“c=%dn,c); return 0; 编译后的目标文编译后的目标文件达到件达到3.59KB12data segmentdata segmenta db ?a db ?b db ?b db ?c db ?c db ?string db c=$string db c=$data endsdata endscode segmentcode segmentmain proc farmain proc far assume cs:code, assume cs:code, ds:data, es:datads:data, es:datastart:start: push dspus

7、h ds sub ax,ax sub ax,ax push ax push ax mov ax,datamov ax,data mov ds,ax mov ds,ax mov es,ax mov es,axmov a,1mov a,1 mov b,2 mov b,2 mov al,a mov al,a add al,b add al,b mov c,al mov c,al lea dx,stringlea dx,string mov ah,09 mov ah,09 int 21h int 21h add c,30hadd c,30h mov dl,c mov dl,c mov ah,2 mov

8、 ah,2 int 21h int 21h mov dl,0ah mov dl,0ah int 21h int 21h mov dl,0dh mov dl,0dh int 21h int 21h ret retmain endpmain endpcode endscode ends end startend start例例 2. C = a + b2. C = a + b汇编后的目汇编后的目标文件只有标文件只有208208字节字节13面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或计算机面向机器的低级语言，通常是为特定的计算机或计算机系列系列专门设计的。专门设计的。 保持了机器语言的优点，具有直接和

9、简捷的特点。保持了机器语言的优点，具有直接和简捷的特点。 可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备可有效地访问、控制计算机的各种硬件设备, ,如磁盘、存储器、如磁盘、存储器、CPUCPU、I/OI/O端口等。端口等。 目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的目标代码简短，占用内存少，执行速度快，是高效的程序设计语言。程序设计语言。经常与高级语言配合使用，应用十分广泛，嵌入式系统经常与高级语言配合使用，应用十分广泛，嵌入式系统中与中与C C，JAVAJAVA等语言联用等语言联用。六、汇编语言的特点 14系统程序、效率代码、系统程序、效率代码、I/OI/O驱动程序驱动程序70%70%以上的系统

10、软件是用汇编语言编写的。以上的系统软件是用汇编语言编写的。 某些快速处理、位处理、访问硬件设备等某些快速处理、位处理、访问硬件设备等 高效程序是用汇编语言编写的。高效程序是用汇编语言编写的。 高级绘图程序、视频游戏程序一般是用汇高级绘图程序、视频游戏程序一般是用汇 编语言编写的编语言编写的。七、汇编语言的应用15教师建议教师建议目标：目标： 了解汇编语言的特性及其编程技术，了解汇编语言的特性及其编程技术， 建立起建立起“机器机器”和和“程序程序”、“空间空间”和和“时间时间”的概念的概念建议：建议： 充分注意充分注意“汇编汇编”课实践性强的特点，课实践性强的特点， 多读程序多读程序, ,多写程

11、序多写程序, ,多上机调试程序多上机调试程序, , 熟悉熟悉PCPC机的编程结构，机的编程结构， 掌握汇编语言及其程序设计的基本概念、方法和掌握汇编语言及其程序设计的基本概念、方法和技巧技巧。八、汇编语言的学习方法16参考资料参考资料1.80X861.80X86汇编语言程序设计汇编语言程序设计沈美明沈美明 温冬婵温冬婵 清华大学出版社清华大学出版社2.IBM PC 2.IBM PC 汇编语言与程序设计汇编语言与程序设计 PETER ABEL PETER ABEL 编著编著 第第4 4版版 清华大学出版社清华大学出版社.PRENTICE HALL.PRENTICE HALL第第5 5版版 人民邮

12、电出版社人民邮电出版社3. IBM PC 3. IBM PC 汇编语言与程序设计例题习题集汇编语言与程序设计例题习题集 温冬婵温冬婵 沈美明沈美明 清华大学出版社清华大学出版社八、汇编语言的学习方法17九、汇编语言课程主要内容n80 x86微处理器的结构和工作寄存器n80 x86的存储器组织n80 x86的寻址方式n与80 x86相关的“指令”（指令系统，伪指令、宏指令）n汇编语言程序格式和上机过程n汇编语言程序设计方法（顺序、循环、分支、子程序、多模块）n输入输出和中断18知识回顾：知识回顾： 微型计算机系统微型计算机系统硬件：硬件：中央处理机中央处理机 CPU总线控制 逻辑接 口接 口存储

13、器存储器大容量存储器I/O设备I/O子系统子系统系统总线系统总线.软件：软件：系统软件 用户软件微微型型计计算算机机系系统统19第第1章章 80X86微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构本章主要教学内容本章主要教学内容n 8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 n 8086微处理器的外部引脚特性 n 8086微处理器的存储器和I/O组织n 8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式 n 80286、80386、80486等高档微处理器 教学目的：教学目的：使学生掌握80X86微处理器的基本使用 教学重点：教学重点：8086微处理器的组成及其寄存器结构； 8086 微处理器的

14、存储器和I/O组织 教学难点：教学难点：8086微处理器的存储器和I/O组织201 8086微处理器的内部结构微处理器的内部结构 微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处理器”，又称“中央处理器（CPU）”，其职能是执行算术/逻辑运算，并负责控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。1.1 基本性能指标基本性能指标n16位微处理器；n采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万只晶体管；n使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装；n时钟频率为5MHz10MHz，基本指令执行时间为0.3ms0.6msn16根数据线和

15、20根地址线，可寻址的地址空间达1MBn8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处理能力。 21总线控制逻辑8086总线执行部件 EU总线接口部件 BIU状态标志寄存器AHBLCLDLBHCHDHAXBXCXDXSPBPSIDIALU 数据总线（16 位）暂存器ALU控制电路1 2 3 4 5 6CSDSSSES内部通信寄存器IP地址加法器指令队列AL 8086CPU内部结构框图 221执行部件执行部件EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8个16位的通用寄存器，一个16位的状态标志寄存器，一个数据暂存寄存器

16、和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接口进行读/写操作。2总线接口部件总线接口部件BIU 总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。 CPU的指令执行过程23取指令1分析指令1执行指令1取指令2

17、分析指令2执行指令2244、EU和BIU的操作关系和指令流水 o总线周期典型总线周期示意图典型总线周期示意图 25等待取指1 执行1等待取指2 执行2等待取指3 执行3MPU总线忙闲忙闲忙闲传统微处理器的指令执行过程 取指1取指2取指3取指4取指5取指6EU总线执行1执行2执行3执行4执行5执行6忙忙忙忙忙忙BIU8086CPU的指令执行过程 26典型的RISC机器的五层流水线示意图 n（IF：读取指令，ID：指令解码，EX：运行，MEM：存储器访问, WB：写回暂存器）27超标量流水线(Pentium)n指令并行执行条件和配对规则 28291.2 8086CPU的寄存器结构的寄存器结构 80

18、86CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器，如所示。 累加器AHALBHBLCLDHDLCHSPSIDIIPFLAGSCSDSSSESBP基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针寄存器基址指针寄存器源变址寄存器目的变址寄存器指令指针寄存器标志寄存器代码段寄存器段寄存器附加段寄存器堆栈段寄存器数据寄存器地址指针和变址寄存器控制寄存器通用寄存器数据段寄存器8086CPU内部寄存器结构 AXBXCXDX301通用寄存器 通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。 数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX，一般用来存放1

19、6位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组，用于存放8位数据，它们均可独立寻址、独立使用。 指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器SI、DI，都是16位寄存器, ，一般用来存放地址的偏移量。 这8个16位通用寄存器都具有通用性，从而提高了指令系统的灵活性。但在有些指令中，这些通用寄存器还各自有特定的用法 ，见下表。 31 （1）加法与减法：AX、BX、CX、DX、BP、SI、DI、SP （2）乘法与除法：DX、AX（字操作），AX、AL（字节操作） （3）循环计数：CX

20、（4）保持段地址：CS，DS，SS，ES （5）将要取出的指令的偏移地址：IP （6）压入或弹出堆栈的数据的偏移地址：SP （7）输入或输出堆栈的数据的偏移地址：BP （8）可以指示存储器的地址偏移量：BX、BP、SI、DI （9）作为间接I/O口的地址：DX （10）数据串指令的操作：CX，SI，DI、ES （11）存放查表转换指令的首偏移地址：BX （12）表示运算特征与控制标志：FLAGS （13）循环指令的操作：CL 以上寄存器的应用范围，在程序设计中应该注意， 通过上机练习逐步的进行掌握与体会。 322 2控制寄存器控制寄存器 指令指针寄存器指令指针寄存器IP ：是一个16位的寄存器

21、，存放EU要执行的下一条指令的偏移地址，用以控制程序中指令的执行顺序，实现对代码段指令的跟踪 。 33标志寄存器标志寄存器F ：是一个16位的寄存器，共9个标志，其中6个用作状态标志，3个用作控制标志。（1）状态标志：状态标志用来反映EU执行算术和逻辑运算以后的结果特征。 （2）控制标志 ：控制标志是用来控制CPU的工作方式或工作状态 。 TF：陷阱标志或单步操作标志 ：TF=1，单步工作，每执行一条指令产生一个中断；TF=0，正常执行。 IF：中断允许标志 ；IF=1，允许可屏蔽中断；IF=0，禁止可屏蔽中断。 DF：方向标志 ；DF=1，地址自动减量；DF=0，地址自动增量。34标志寄存器

22、标志寄存器 ( FLAGS / PSW ） 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 条件码标志： 控制标志：OF 溢出标志 DF 方向标志 SF 符号标志 IF 中断标志ZF 零标志 TF 陷阱标志CF 进位标志AF 辅助进位标志PF 奇偶标志OF DF IF TF SF ZF AF PF CF例：ADD AX, BX JO / JC ERROR ?353段寄存器段寄存器 8086CPU共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个逻辑段的段起始地址。（1）代码段寄存器CS （2）数据段寄存器DS（3）堆栈段寄存器SS （4）附加段寄存器ES 36 寄存器与存储器

23、的比较：寄存器与存储器的比较： 寄寄 存存 器器 存存 储储 器器 在在CPU内部内部 在在CPU外部外部访问速度快访问速度快 访问速度慢访问速度慢容量小，成本高容量小，成本高 容量大，成本低容量大，成本低用名字表示用名字表示 用地址表示用地址表示没有地址没有地址 地址可用各种方式形成地址可用各种方式形成373. 外部设备外部设备 外部设备与主机（ CPU 和存储器）的通信是通过外设接口（Interface）进行的，每个接口包括一组寄存器。数据寄存器：存放外设和主机间传送的数据状态寄存器：保存外设或接口的状态信息命令寄存器：保存CPU发给外设或接口的控制命令 外设中每个寄存器有一个端口（Por

24、t）地址，构成一个独立于内存的 I / O 地址空间：0000H FFFFH3880 x86的寄存器结构的寄存器结构80 x86的程序可见寄存器组的程序可见寄存器组通用寄存器通用寄存器专用寄存器专用寄存器段寄存器段寄存器 AH AX AL AH AX AL BH BX BL BH BX BL CH CX CL CH CX CL DH DX DL DH DX DL SP SP BP BP SI SI DI DI IP IP FLAGS FLAGS CS CS DS DS SS SS ES ES8086 /8086 /8088 /8088 /8028680286 寄寄 存存 器器EAXEAXEBX

25、EBXECXECXEDXEDXESPESPEBPEBPESIESIEDIEDIEIPEIP EFLAGS EFLAGS FSFSGSGS 31 16 15 8 7 039OFOF DFDF IFIF TFTF SFSF ZFZF AFAF PFPF CFCF 8086/8088OFOF DFDF IFIF TFTF SFSF ZFZF AFAF PFPF CFCF IOPLIOPLNTNT 80286 RFRF OFOF DFDF IFIF TFTF SFSF ZFZF AFAF PFPF CFCF IOPLIOPLNTNTVMVM 80386 RFRF OFOF DFDF IFIF TFTF

26、 SFSF ZFZF AFAF PFPF CFCF IOPLIOPLNTNTVMVMACAC 80486 RFRF OFOF DFDF IFIF TFTF SFSF ZFZF AFAF PFPF CFCF IOPLIOPLNTNTVMVMACACIDID VIPVIPVIFVIF31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5

27、4 3 2 1 0 0Pentium80 x86的标志寄存器的标志寄存器 (P.23)IOPL： I/O特权级特权级 NT： 嵌套任务标志嵌套任务标志 RF： 重新启动标志重新启动标志 VM：虚拟：虚拟8086模式位模式位AC： 对准检查方式位对准检查方式位VIF：虚拟中断标志：虚拟中断标志VIP：虚拟中断未决标志：虚拟中断未决标志 ID： 标识标志标识标志 401.3 8086CPU的外部引脚特性的外部引脚特性 GNDINTRNMICLKGND19INTA( QS1)TESTREADYRESET2 391 403 384 375 366 357 348 339 3210 3111 3012

28、2913 2814 2715 2616 2517 2418 2319 2220 21AD14AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0RDMN/MXHOLD(RQ/GT0)BHE/S6AA17/S4A18/S5/SA16/S3AD15）VCC（+5VM/IO(S2)WR(LOCK)HLDA(RQ/GT1)DT/R( S1)DEN( S0)ALE( QS0)AD1213AD8086CPU引脚图 41n物理地址8088：20根地址线，可寻址220(1MB)个存储单元CPU送到AB上的20位的地址称为物理地址 1.4 8086CPU的存储器组织的存储器组织422 8

29、086微处理器的存储器和微处理器的存储器和I/O组织组织 2.1 存储器的组织存储器的组织 存储器空间与存储器结构 存储器是按字节进行组织的，两个相邻的字节被称为一个“字” 。存放的信息若是以字节（8位）为单位的，将在存储器中按顺序排列存放；若存放的数据为一个字（16位）时，则将每一个字的低字节（低8位）存放在低地址中，高字节（高8位）存放在高地址中，并以低地址作为该字的地址。 在组成与8086CPU连接的存储器时，1M字节的存储空间实际上被分成两个512字节的存储体，分别叫高位库和低位库。低位库固定与8086CPU的低位字节数据线D7D0相连，因此又可称它为低字节存储体，该存储体中的每个地址

30、均为偶地址。高位库与8086CPU的高位字节数据线D15D8相连，因此又称它为高字节存储体，该存储体中的每个地址均为奇地址，如下图所示。 43.60000H 60001H 60002H 60003H 60004H.12HF0H1BH08H1、存储单元的地址和内、存储单元的地址和内容表示。容表示。问题问题1 1：地址为地址为6006000 00H 0H 的单元存的单元存放的字节内容是什么？放的字节内容是什么？解决：解决： 60000H =0F0H=0F0H问题问题2：地址为地址为60000H 的单元存的单元存放的字内容是什么？放的字内容是什么？解决：解决：60000H =12F0H2.2 808

31、6CPU的存储器组织的存储器组织44物理地址.60000H 60001H 60002H 60003H 60004H.12HF0H1BH08H2、物理地址存储器的访问操作完存储器的访问操作完全基于物理地址。全基于物理地址。问题：问题：80888088的内部总线和内的内部总线和内部寄存器均为部寄存器均为1616位，位，如何生成如何生成2020位地址？位地址？解决：存储器分段解决：存储器分段2.2 8086CPU的存储器组织的存储器组织458086微处理器的寻址空间00000H00000H00001H00001H00002H00002H0000EH0000EH0000FH0000FH00010H00

32、010H00011H00011H00012H00012H0000EH0000EH0001FH0001FH00020H00020H0002FH0002FH00030HFFFD0HFFFD0HFFFE0HFFFE0HFFFF0HFFFF0HFFFF1HFFFF1HFFFF2HFFFF2HFFFFEHFFFFEHFFFFFHFFFFFH物理地址物理地址16位的位的CPU如何表达如何表达20位？位？468086微处理器的寻址空间000000000 0H H00001H00001H00002H00002H0000EH0000EH0000FH0000FH000100010 0H H00011H00011H

33、00012H00012H0001FH0001FH000200020 0H H0002FH0002FH00030HFFFDFFFD0 0H HFFFEFFFE0 0H HFFFFFFFF0 0H HFFFF1HFFFF1HFFFF2HFFFF2HFFFFEHFFFFEHFFFFFHFFFFFH段地址*10H偏移地址+物理地址物理地址=每每16个地址被分为一小段个地址被分为一小段4700001H 00000H00003H 00002H00005H 00004H 512K8（位） 512K8（位） 奇地址存储体偶地址存储体 （A0=1）（A0=0） FFFFDH FFFFCHFFFFFH FFFFE

34、H8086存储器的分体结构 483、存储器分段高地址低地址段基址段基址段基址段基址最大最大64KB段i-1段i段i+1494、逻辑地址n段基地址和段内偏移组成了逻辑地址 段地址段地址 偏移地址偏移地址(偏移量偏移量) 格式为：段地址:偏移地址 物理地址=段基地址16+偏移地址60002H00H12H60000H0 0 0 0段基地址（段基地址（16位）位）段首地址段首地址 50nBIU中的地址加法器用来实现逻辑地址到物理地址的变换n8088 可同时访问4个段，4个段寄存器指示了每个段的基地址段基址段内偏移物理地址+16位20位000051存储器分段 00000H 存储器分段示意图 逻辑段1 起

35、点 逻辑段2 起点 逻辑段3 起点 逻辑段4 起点 FFFFFH 逻辑段1 64KB 逻辑段2 64KB 逻辑段3 64KB 逻辑段4 64KB 522.3逻辑地址（逻辑地址（LA）和物理地址（）和物理地址（PA） 物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器 进行数据交换时所使用的地址（20位）。逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地 址两部分组成（16位）。 逻辑地址的表示形式为“段地址 偏移地址”。 物理地址物理地址=段地址段地址10H偏移地址偏移地址 532.4 I/O端口的组织端口的组织 1统一编址 又称“存储器映射方式”。在这种编址方式下 ，I/O端口地址置于1

36、MB的存储器空间中，在整个存储空间中划出一部分空间给外设端口 ，端口和存储单元统一编址。 优点：无需专门的I/O指令，对端口操作的指令类型多，从而简化了指令系统的设计。 缺点：端口占用存储器的地址空间，使存储器容量更加紧张，同时端口指令的长度增加，执行时间较长，端口地址译码器较复杂。 542独立编址 又称“I/O映射方式”。这种方式的端口单独编址构成一个I/O空间，不占用存储器地址空间。 优点：端口所需的地址线较少，地址译码器较简单，采用专用的I/O指令，端口操作指令执行时间少，指令长度短 。 缺点：输入输出指令类别少，一般只能进行传送操作。 553 8086CPU的总线周期和操作时序的总线周

37、期和操作时序 3.1 8284A时钟信号发生器时钟信号发生器 READY 1 18 2 17 3 16 4 15 5 14 6 13 7 12 8 11 9 10 8284A CSYNC PCLK AEN1 RDY1 RDY2 AEN2 CLK GND VCC X1 X2 ASYNC EFI F/C OSC RES RESET 8284A引脚特性56CLKT1总线周期总线周期地址缓冲数据地址缓冲数据地址/数据总线T2T3T4T1T2T3T4典型的8086总线周期波形图 573.2 8086CPU的最小的最小/最大工作方式最大工作方式 1最小工作方式 所谓最小工作方式，就是系统中只有8086一个

38、微处理器，是一个单微处理器系统。在这种系统中，所有的总线控制信号都直接由8086CPU产生，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少。 当把8086的33脚MN/接+5V时，8086 CPU就处于最小工作方式了。 582最大工作方式 当把8086的33脚MN/接地时，这时的系统处于最大工作方式。最大工作方式是相对最小工作方式而言的，它主要用在中等或大规模的8086系统中。在最大方式系统中，总是包含有两个或多个微处理器，是多微处理器系统。其中必有一个主处理器8086，其他的处理器称为协处理器。 593.3 8086CPU的操作时序的操作时序 8086的主要操作有：1、系统的复位和启动操作。2、总线操作

39、。3、暂停操作。4、中断响应操作。5、总线保持或总线请求/允许操作 604 80286/80386/80486微处理器简介微处理器简介 4.1 80286微处理器简介微处理器简介 180286的主要特性 （1）增加地址线，使内存容量提高。 （2）具有两种地址方式：实地址方式和保护虚地址方式。（3）使用虚拟内存。（4）寻址方式更加丰富 （24种）（5）可以同时运行多个任务 。（6）三种类型中断 ：硬件中断、软件中断的异常中断。（7）增加了高级类指令、执行环境操作类指令和保护类指令 。（8）时钟频率提高 61280286内部结构 偏移量加法器段基址段大小段界限检查器物理地址加法器地址锁存和驱动器预

40、取器处理器扩充接口总线控制数据收发器6字节预取队列ALU寄存器控制3译码指令队列指令译码器总线部件BU指令部件IU执行部件EU地址部件AUA23A0BHE，M/IOPEACKPEREQREADY，HOLDLOCK，HLDAD15D0RESETCLKVSSVCCCAPNMIINTRERRORBUSYS0S1，COD/INTA62380286的地址方式 80286访问存储器时，有两种方式即实地址方式和虚地址保护方式。 （1）实地址方式 ：80286加电后即进入实地址方式。在实地址方式下，80286与8086在目标码一级是向上兼容的，它兼容了8086的全部功能，8086的汇编语言源程序可以不做任何修

41、改在80286上运行。（2）虚地址保护方式 ：此方式是集实地址方式、存储器管理、对于虚拟存储器的支持和对地址空间的保护为一体而建立起来的一种特殊工作方式，使80286能支持多用户、多任务系统。 634.2 80386微处理器简介微处理器简介 180386的主要特性（1）灵活的32位微处理器，提供32位的指令。（2）提供32位外部总线接口，最大数据传输速率为32Mbps。（3）具有片内集成的存储器管理部件MMU，可支持虚拟存 储和特权保护 。（4）具有实地址方式、保护方式和虚拟8086方式。（5）具有极大的寻址空间。 （6）通过配用数值协处理器可支持高速数值处理。（7）在目标码一级与8086、8

42、0286芯片完全兼容。 64280386内部结构 控 制部 件测 试 部 件分 段 描 述 符 超高 速缓 存 器分 段 部 件分 页 描 述 符超 高 速缓 存 器分 页 部 件总 线接 口部 件预 取队 列预 取单 元32位 寄 存 器 组桶 形 移 位 器ALU指 令 译 码指 令 队 列32位 地址 总 线32位 数据 总 线控 制 总 线NPX接 口中 断复 位65380386的寄存器结构 80386中共有7类32位寄存器，它们是：通用寄存器、段寄存器、指令指针和标志寄存器、控制寄存器、系统地址寄存器、排错寄存器和测试寄存器。480386的工作方式 （1）实地址方式：系统启动后，80

43、386自动进入实地址方式。此方式下，采用类似于8086的体系结构 （2）保护方式 ：是指在执行多任务操作时，对不同任务使用的虚拟存储器空间进行完全的隔离，保护每个任务顺利执行。（3）虚拟8086方式 ：是指一个多任务的环境，即模拟多个8086的工作方式。 664.3 80486微处理器简介微处理器简介 180486的主要特性 （1）首次增加RISC技术。（2）芯片上集成部件多。数据高速缓存、浮点运算部件、分页虚拟存储管理和80387数值协处理器等多个部件。（3）高性能的设计。 （4）完全的32位体系结构。 （5）支持多处理器。 （6）具有机内自测试功能，可以广泛地测试片上逻辑电路、超高速缓存和

44、片上分页转换高速缓存。 67280486的基本结构 寄 存 器 组桶 形 移 位 器ALU整 数 部 件描 述 符 寄 存 器极 限 /属 性PLA分 段 部 件分 页 部 件转 移 用 旁视 缓 冲 区TLB高 速 缓 存部 件8KB高 速 缓存总 线 控 制 器数 据 总 线收 发 器地 址 总 线驱 动 器指 令 译 码 部 件已 译 码 队 列浮 点 运 算 部 件浮 点 寄 存 器 组指 令 预 取 部 件32字 节指 令 队 列控 制 ROMA31 A2BE0 BE1D31 D0各 种 控制 信 号控 制 /保 护 部 件68380486的工作方式 80486有如图3-24所示的3

45、种工作方式，即实地址方式、保护方式和虚拟方式。LMSW指令CR0修改指令实地址方式保护方式虚拟8086方式复位信号复位信号修改CR0指令中断IRTED指令任务转换复 位 信号69 本章小结本章小结 本章针对本章针对80868086微处理器及其体系结构做了详细介微处理器及其体系结构做了详细介绍。绍。80868086微处理器从功能结构上可以划分为执行部件微处理器从功能结构上可以划分为执行部件和总线接口部件两大部分。和总线接口部件两大部分。 80868086微处理器的寄存器使用非常灵活，微处理器的寄存器使用非常灵活，8086CPU8086CPU可可供编程使用的有供编程使用的有1414个个1616位寄

46、存器，按其用途可分为通位寄存器，按其用途可分为通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器。要掌握各个用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器。要掌握各个寄存器的使用方法和隐含用法、微处理器的内部结构组寄存器的使用方法和隐含用法、微处理器的内部结构组成、寄存器结构；要掌握存储器的分段管理、物理地址成、寄存器结构；要掌握存储器的分段管理、物理地址和逻辑地址的换算及和逻辑地址的换算及I/OI/O端口的编址方式、端口的编址方式、80868086的时钟的时钟和总线概念及其最小和总线概念及其最小/ /最大工作方式。最大工作方式。 本章最后对本章最后对80X8680X86的系列产品等高档微处理器的特的系列产品等高档微处理器的特点及基本结构做了介绍。点及基本结构做了介绍。70补充：补充： 基基 础础 知知 识识 数制数制 数制之间的转换数制之间的转换 运算运算 数和字符的表示数和字符的表示71预预 备备 知知 识识存储容量