第2章8086微处理器1

1、第第2章章 8086微处理器微处理器2.1 8086微处理器2.2 8086微处理器引脚功能2.3 8086总线的操作时序2.4 Intel 80 x86 系列微处理器简介目的与要求： （2.1 ）1、掌握8086CPU基本参数。2、了解8086CPU的内部构成。3、掌握8086CPU的14个寄存器。4、掌握 8086CPU访问的存储器物理地址、逻辑地址、存储器的分段等2.1 Intel 8086/8088 微处理器 基本参数 1、8086/8088微处理器是一个16位的微处理器。 2、它的时钟频率为5MHZ10MHZ 3、8086微处理器有16根外部数据总线,20根地址总线，可以处理8位或1

2、6位数据，寻址220=1M字节的存储器地址空间和64K个I/O端口。（注：8088微处理器除了有较小的8根数据总线外，其它与8086相同）。 第第2章章 8086微处理器微处理器项目实物图项目实物图 微处理器(CPU)是采用大规模或超大规模集成电路技术做成的半导体芯片，上面集成了控制器、运算器和寄存器组。他的字长为16位，即一次能处理16位数据，称为16位CPU，如8086/8088、80286等。图2-1所示是8086CPU实物图。 图图2-1 8086CPU实物图实物图2135468791110121413151716181920394038363735333432303129272826

3、2425232221AD14GNDAD13AD11AD12AD10AD8AD9AD7AD5AD6AD4AD2AD3AD1NMIAD0INTRCLKGNDVCCMN/MX(HIGH) (SSO)RDRQ/GT1 (HLDA)RQ/GT0 (HOLD)LOCK (WR)S1 (DT/R)S2 (IO/M)S0 (DEN)QS1 (INTA)QS0 (ALE)TESTREADYRESETAD15A17 /S4A16/S3A18 /S5A19 /S68086/8088CPU管脚图一、一、8086CPU的内部结构的内部结构l8086内部由两部分组成：内部由两部分组成： 执行单元（执行单元（EU） 总线接

4、口单元（总线接口单元（BIU）执行单元EUl功能功能: 执行指令执行指令 从指令队列中取指令代码从指令队列中取指令代码 译码译码 在在ALU中完成数据的运算中完成数据的运算 运算结果运算结果 的特征保存在标志寄存器的特征保存在标志寄存器FLAGS中。中。执行单元包括 算术逻辑单元（运算器）算术逻辑单元（运算器） 8个通用寄存器个通用寄存器 1个标志寄存器个标志寄存器 EU部分控制电路部分控制电路总线接口单元BIUl功能：功能：l从内存中取指令送入指令预取队列从内存中取指令送入指令预取队列l负责与内存或输入负责与内存或输入/ /输出接口之间的数输出接口之间的数据传送据传送 取指 取指 取指 取指

5、 得到数据 取指等待 执行 执行执行执行BIUEU8086/8088执行顺序简单流水线功能图8086/8088取指令部分与执行指令部分是分开的.取指 执行 取指 执行执行(8080 8085) 8位微处理器的执行顺序取指二、二、8086/8088的内部寄存器*l含含14个个16位寄存器，按功能可分为三类位寄存器，按功能可分为三类 8个通用寄存器个通用寄存器 4个段寄存器个段寄存器 2个控制寄存器个控制寄存器1、通用寄存器 数据寄存器（数据寄存器（AX，BX，CX，DX）地址指针寄存器（地址指针寄存器（SP，BP）变址寄存器（变址寄存器（SI，DI）1）数据寄存器l8088含含4个个16位数据寄

6、存器，它们又可分为位数据寄存器，它们又可分为8个个8位寄存器，即：位寄存器，即：lAX AH，ALlBX BH，BLlCX CH，CLlDX DH，DL常用来存放参与运算的操作数或运算结果常用来存放参与运算的操作数或运算结果数据寄存器特有的习惯用法lAX：累加器。多用于存放中间运算结果。所有累加器。多用于存放中间运算结果。所有 I/O指令必须都通过指令必须都通过AX与接口传送信息；与接口传送信息；lBX：基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址；基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址；lCX：计数寄存器。用于在循环或串操作指令中存计数寄存器。用于在循环或串操作指令中存 放循环次数或重复次数；放循

7、环次数或重复次数；lDX：数据寄存器。在数据寄存器。在32位乘除法运算时，存放位乘除法运算时，存放 高高16位数；在间接寻址的位数；在间接寻址的I/O指令中存放指令中存放 I/O端口地址。端口地址。2）地址指针寄存器lSP：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的：堆栈指针寄存器，其内容为栈顶的 偏移地址；偏移地址；lBP：基址指针寄存器，常用于在访问内基址指针寄存器，常用于在访问内 存时存放内存单元的存时存放内存单元的偏移地址。偏移地址。BX与BP在应用上的区别l作为通用寄存器，二者均可用于存放数据；作为通用寄存器，二者均可用于存放数据；l作为基址寄存器，作为基址寄存器，BX通常用于寻址数据段；通常用

8、于寻址数据段；BP则通常用于寻址堆栈段。则通常用于寻址堆栈段。lBX一般一般与与DS或或ES搭配使用搭配使用3）变址寄存器lSI：源变址寄存器源变址寄存器lDI：目标变址寄存器目标变址寄存器l变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。变址寄存器常用于指令的间接寻址或变址寻址。特别是在串操作指令中，用特别是在串操作指令中，用SI存放源操作数的存放源操作数的偏移地址，而用偏移地址，而用DI存放目标操作数的偏移地址。存放目标操作数的偏移地址。2、段寄存器用于存放逻辑段的段基地址用于存放逻辑段的段基地址(逻辑段的概念后面将要介绍逻辑段的概念后面将要介绍) CS：代码段寄存器代码段寄存器 代码段用于存放

9、指令代码代码段用于存放指令代码 DS：数据段寄存器数据段寄存器 ES：附加段寄存器附加段寄存器 数据段和附加段用来存放操作数数据段和附加段用来存放操作数 SS：堆栈段寄存器堆栈段寄存器 堆栈段用于存放返回地址，保存寄存器内容，堆栈段用于存放返回地址，保存寄存器内容， 传递参数传递参数3、控制寄存器lIP：指令指针寄存器，其内容为下一条指令指针寄存器，其内容为下一条 要执行的指令的偏移地址要执行的指令的偏移地址lFLAGS：标志寄存器标志寄存器l状态标志：存放运算结果的特征l控制标志：控制某些特殊操作 6个状态标志位个状态标志位(CF，SF，AF，PF，OF，ZF) 3个控制标志位个控制标志位(

10、IF，TF，DF)8086/8088的寄存器结构 AH ALAX累加器 BH BLBX基址寄存器 CH CLCX计数寄存器 DH DLDX数据寄存器07815 SP堆栈指针寄存器 BP堆栈基址指针寄存器 SI源变址寄存器 DI目的变址寄存器015 CS代码段寄存器（代码段段地址） DS数据段寄存器（数据段段地址） SS堆栈段寄存器（堆栈段段地址） ES附加段寄存器（附加段段地址） IP指令指针寄存器 Flags状态标志寄存器8086/8088标志寄存器为一个16位寄存器，如下示：14D12D10D8D6D4D2D0DOF DF IF TF SF ZFAFPFCF 这9个标志位分为两类： 状态标

11、志：CF、PF、AF、ZF、SF、OF 控制标志：TF、IF、DF图图2-3 8086CPU的标志寄存器的标志寄存器控制标志是人为设置的，由专门的指令来设置和请除，针对某一特定功能起控制作用。 状态标志表示某操作执行后所记录下来的状态信息，这些状态信息一般用来作为后续条件转移指令的转移条件。 六个状态标志含义如下：1.进位标志CF或C 运算结果的最高位产生进位或借位时，则CF=1，否则CF=0(字节操作D7、字操作D15、双字D31)2.奇偶标志PF 运算结果中1的个数为偶数，则PF=1，否则PF=03.辅助进位标志AF 运算时当D3向D4有进位或有借位时，则AF=1，否则AF=04.零标志Z

12、F运算的结果为零，则ZF=1，否则ZF=05.符号标志SF运算的结果最高位为1，则SF=1，否则SF=06.溢出标志OF 算术运算中，补码运算结果超出了带符号数的表示范围，即：对字节运算，结果超出-128+127对字运算，结果超出-32768+32767则OF=1，否则OF=0微机中一般用如下方法判断溢出；表示异或当时表示有溢出，当时表示无溢出。注：表示符号位相加的进位状态，若有进位，否则。表示数值部分的最高位相加的进位状态，若有进位，否则。例：重讲例例：重讲例下面举两个例子：例1: MOV AL，64H 0110 0100 ADD AL，64H +0110 0100 1100 1000对标志

13、影响则为：CF=0，PF=0，AF=0，ZF=0，SF=1，OF=1CF：D7未产生进位； PF：1的个数为奇；AF：D3无进位； ZF：结果非零；SF：最高位为1； OF：结果为200例2：MOV AX，0ABH ADD AX，0FFH其运算为： 1010 1011 + 1111 1111 1010 1010对标志影响则为：CF=1，PF=1，AF=1，ZF=0，SF=1，OF=0例3：MOV AX，6400H ADD AX，6400H其运算为： 0110 0100 0000 0000 + 0110 0100 0000 0000 1100 1000 0000 0000 对标志影响则为：CF=

14、0，PF=0，AF=0，ZF=0，SF=1，OF=1控制标志有三个，它们是：7.跟踪标志TF若TF=1，则CPU按单步方式执行指令，以便于调试.8.中断允许标志IF 如果IF=1，允许CPU接收外部的可屏蔽中断请求。若IF=0，则不允许接收.9.方向标志DF 如果DF=1，使串操作指令按自动减量修改地址。若DF=0，则按自动增量修改地址. 在DEBUG调试程序中提供了除TF以外，测试各个标志位的手段.四、存储器寻址l物理地址物理地址l8086：20根地址线，可寻址220(1MB)个存储单元，1M字节的存储器单元编址为00000HFFFFFH(16进制）lCPU送到AB上的20位的地址称为物理物

15、理地址地址 物理地址物理地址物理地址.60000H 60001H 60002H 60003H 60004H.12HF0H1BH08H存储器的操作完全基存储器的操作完全基于物理地址。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：存储器分段存储器分段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，最小，最小16B段i-1段i段i+1把1M字节存储器空间分成若干个段，每个段的容量=64K字节。存储器中各个段如何命名？通常一个程序中通常有代码段、堆栈段、数据段、附

16、加段.代码段：用于存放程序(每个程序至少要有一个代码段)。 代码段段基址在 代码段寄存器CS中。堆栈段：用于存放一些特殊数据。（可以有多个堆栈段） 堆栈段段基址在堆栈段寄存器SS中。数据段：用于存放一些数据。 （可以有多个数据段） 数据段段基址在数据段寄存器DS中。附加段：用于存放一些数据。 （可以有多个附加段） 附加段段基址在附加段寄存器SS中。8086/8088程序或指令中各个段的存储器地址如何表示？ 用逻辑地址表示。逻辑地址l段基址段基址和和段内段内偏移偏移组成了组成了逻辑地址逻辑地址 段地址 偏移地址(偏移量) 格式为：段基址格式为：段基址:偏移地址偏移地址 物理地址物理地址=段基址段

17、基址16+偏移地址偏移地址60002H00H12H60000H0 0 0 0段基址（段基址（16位）（位）（CS、DS、SS、ES）段首地址段首地址 偏移地址=0002H逻辑地址 DS:0002HnBIU中的地址加法器用来实现逻辑地址到物理地址的变换n8086 可同时访问4个段，4个段寄存器中的内容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0000规定：1、代码段段基址在 代码段寄存器CS中，段内偏移量在指令指针寄存器IP中。2、堆栈段 堆栈段寄存器SS 堆栈指针寄存器SP 3、数据段 数据段寄存器DS 许多方式4、附加段 附加段寄存器ES 许多方式例：MOV AX, ES:10

18、00H 代码段存储器的物理地址=CS*16+IP 堆栈段存储器的物理地址=SS*16+SP 数据段存储器的物理地址=DS*16+ 段内偏移量 附加段存储器的物理地址=ES*16+ 段内偏移量例：l已知已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H，SS=8FF0H， DS段有一操作数，其偏移地址段有一操作数，其偏移地址=0204H， 1)画出各段在内存中的分布画出各段在内存中的分布 2)指出各段首地址指出各段首地址 3)该操作数的物理地址该操作数的物理地址=？10550H250A0H2EF00H8FF00HCSSS CSDSES解：解： 各段分布及段首址见右图所示。各段分布及段首址见右图所示。 操作数的物理地址为：操作数的物理地址为： 250AH10H+