微机原理课件第一章

1、1. 位和字节位和字节 位（位（bit）是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的）是计算机所能表示的最小最基本的数据单位，它指的 是取值只能为是取值只能为0或或1的一个二进制数值位。位作为单位时记作的一个二进制数值位。位作为单位时记作b 字节（字节（byte）由）由8个位二进制位组成，通常用作计算存储容量的个位二进制位组成，通常用作计算存储容量的 单位。字节作为单位时记作单位。字节作为单位时记作B K是是kelo的缩写，的缩写， 1K=1024=210； M是是mega的缩写，的缩写，1M=1024K=220； G是是Giga的缩写，的缩写， 1G=1024M=230； T是是tera的

2、缩写，的缩写， 1T=1024G=240。 第一章第一章 微型计算机的发展微型计算机的发展 1.1 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语2. 字长字长 字长是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它通常取字长是微处理器一次可以直接处理的二进制数码的位数，它通常取 决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理决于微处理器内部通用寄存器的位数和数据总线的宽度。微处理 器的字长有器的字长有4位、位、8位、位、16位和位和32位等等。位等等。 8088称为准称为准16位微处理器，而位微处理器，而80386SX称为准称为准32位微处理器。位微处理器。半字节字节字双字03034707

3、078F8F1017181F 1.1 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语3. 主频主频 主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高主频也叫做时钟频率，用来表示微处理器的运行速度，主频越高 表明微处理器运行越快，主频的单位是表明微处理器运行越快，主频的单位是MHz。 早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从早期微处理器的主频与外部总线的频率相同，从80486DX2开始，开始， 主频主频=外部总线频率外部总线频率 倍频系数倍频系数 外部总线频率频率通常简称为外频，它的单位也是外部总线频率频率通常简称为外频，它的单位也是MHz，外频越，外频越 高说明微处理器与系统内存数据交换的

4、速度越快，因而微型计算高说明微处理器与系统内存数据交换的速度越快，因而微型计算 机的运行速度也越快。机的运行速度也越快。 倍频系数是微处理器的主频与外频之间的相对比例系数。倍频系数是微处理器的主频与外频之间的相对比例系数。 通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比标称主频更通过提高外频或倍频系数，可以使微处理器工作在比标称主频更 高的时钟频率上，这就是所谓的高的时钟频率上，这就是所谓的超频超频。 1.1 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语4. MIPS MIPS是是Millions of Instruction Per Second的缩写，用来表示微处理的缩写，用来表示微处理 器的

5、性能，意思是每秒钟能执行多少百万条指令器的性能，意思是每秒钟能执行多少百万条指令 由于执行不同类型的指令所需时间长度不同，所以由于执行不同类型的指令所需时间长度不同，所以MIPS通常是根通常是根 据不同指令出现的频度乘上不同的系数求得的统计平均值。据不同指令出现的频度乘上不同的系数求得的统计平均值。 主频为主频为25MHz的的80486其性能大约是其性能大约是20MIPS， 主频为主频为400MHz的的Pentium II的性能为的性能为832 MIPS5. iCOMP指数指数 iCOMP指数是指数是Intel公司为评价其公司为评价其32位微处理器的性能而编制的一位微处理器的性能而编制的一 种

6、指标，它是根据微处理器的各种性能指标在微型计算机中的重要种指标，它是根据微处理器的各种性能指标在微型计算机中的重要 性来确定的，性来确定的，iCOMP指数包含的指标有整数数学计算、浮点数学计指数包含的指标有整数数学计算、浮点数学计 算、图形处理以及视频处理等，这些指标的重要性与它们在应用软算、图形处理以及视频处理等，这些指标的重要性与它们在应用软 件中出现的频度有关，所以件中出现的频度有关，所以iCOMP指数说明了微处理器在微型计算指数说明了微处理器在微型计算 机中应用的综合性能。机中应用的综合性能。 1.1 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语Pentiun、 Pentiun MMX、

7、Pentiun 主频与性能指数主频与性能指数 1.1 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语 Pentiun / 处理器主频与性能指数处理器主频与性能指数6. 微处理器的生产工艺微处理器的生产工艺 指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，一指在硅材料上生产微处理器时内部各元器件间连接线的宽度，一 般以般以 m为单位，数值越小，生产工艺越先进，微处理器的功耗和为单位，数值越小，生产工艺越先进，微处理器的功耗和 发热量越小。发热量越小。目前微处理器的生产工艺已经达到目前微处理器的生产工艺已经达到0.18 m。7.7.微处理器的集成度微处理器的集成度 指微处理器芯片上集成的晶体管的密

8、度。指微处理器芯片上集成的晶体管的密度。 最早最早Intel 4004的集成度为的集成度为2250个晶体管，个晶体管，Pentium III的集成度已的集成度已 经达到经达到750万个晶体管以上，集成度提高了万个晶体管以上，集成度提高了3000多倍。多倍。 1.1 微型计算机的常用术语微型计算机的常用术语微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的微型计算机的发展是以微处理器的发展来表征的1971年年1977年是微处理器发展的早期阶段年是微处理器发展的早期阶段:字长为字长为4位或位或8位，集成度约为位，集成度约为300010000晶体管晶体管/片，微处理片，微处理器的主频为器的主频为0.15MH

9、z。 1971年：年：Intel 4004，是世界上第一片单片微处理器，是世界上第一片单片微处理器4位微处理器，寻址空间为位微处理器，寻址空间为4096个半字节个半字节, 指令系统包括指令系统包括45条指令条指令 1.2 微型计算机的发展微型计算机的发展 1972年：年：Intel 8008，是世界上第一片，是世界上第一片8位微处理器。位微处理器。8008采用了采用了10 m生产工艺，集成度为生产工艺，集成度为3500个晶体管，工作频率个晶体管，工作频率为为200KHz。 1974年：年：Intel 8080采用了采用了6 m生产工艺，集成度为生产工艺，集成度为6000个晶体管，主频为个晶体管

10、，主频为2MHz。 1975年年4月，月，MITS公司推出了以公司推出了以8080为为CPU的世界上第一的世界上第一 台个人计算机台个人计算机Altair 8800。值得一提的是，。值得一提的是，Altair 8800 的的BASIC语言解释器是语言解释器是Bill Gates编写的编写的 1976年：年： Intel 8080 Intel公司生产的最后一种公司生产的最后一种8位通用微处理器，位通用微处理器，8085的工作频率提高到的工作频率提高到5MHz，指令系统的指令数上升到，指令系统的指令数上升到246条条. 1.2 微型计算机的发展微型计算机的发展第一代：第一代：8086/8088（1

11、978年年-1981年）年） 1978年年-8086采用了采用了3 m工艺，集成了工艺，集成了29,000个晶体管，工作频率为个晶体管，工作频率为4.77 MHz。它的寄存器和数据总线均为它的寄存器和数据总线均为16位，地址总线为位，地址总线为20位，从而使寻址位，从而使寻址空间达空间达1MB。同时，。同时，CPU的内部结构也有很大的改进，采用了流的内部结构也有很大的改进，采用了流水线结构，并设置了水线结构，并设置了6字节的指令预取队列。字节的指令预取队列。 1979年年-8088除了它的数据总线为除了它的数据总线为8位以外，其余均与位以外，其余均与8086相同。相同。8088采用采用8位位数

12、据总线是为了利用当时现有的数据总线是为了利用当时现有的8位设备控制芯片。由于位设备控制芯片。由于8088内部内部支持支持16位运算，而与位运算，而与I/O之间传输为之间传输为8位，故位，故8088称为准称为准16位微处理位微处理器。器。 1981年年8月，月，IBM公司推出以公司推出以8088为为CPU的世界上第一台的世界上第一台16位微型计位微型计 算机算机IBM 5150 Personal Computer，即著名的，即著名的IMB PC。 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 内部暂存器 IP ES SS DS CS 输入/输出 控制电路外部总线执行部分控制电路1 2

13、3 4 5 6 ALU标志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器地址加法器指令队列缓冲器16位20位16位8位 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展第二代：第二代：80286（1982年年-1984年）年） 采用采用1.5 m工艺，集成了工艺，集成了134,000个晶体管，工作频率为个晶体管，工作频率为6MHz。 80286的数据总线仍然为的数据总线仍然为16位，但是地址总线增加到位，但是地址总线增加到24位，使存储位，使存储 器寻址空间达到器寻址空间达到16MB。 1985年年IBM公司推出以公司推出以80286为为CPU的微

14、型计算机的微型计算机IBM PC/AT，并，并 制定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（制定了一个新的开放系统总线结构，这就是的工业标准结构（ ISA）。该结构提供了一个）。该结构提供了一个16位、高性能的位、高性能的I/O扩展总线。扩展总线。 80年代中期到年代中期到90年代初，年代初，80286一直是微型计算机的主流一直是微型计算机的主流CPU。在。在 这一时期，还诞生了世界上最早的芯片组（这一时期，还诞生了世界上最早的芯片组（chipsets）。）。 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 物理 地址加法器地址锁存器和驱动器预取协处理器 接口总线控制数据收发

15、6字节预取队列3 译码指令指令队列 指令译码器寄存器控制器ALU偏移量加法器段界检查段基址段容量NMIINTRERRORBUSY 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 1. 具有独立的具有独立的16条数据总线和条数据总线和24条地址总线；条地址总线； 2. 具有两种地址方式：实地址方式和保护虚拟地址方式；具有两种地址方式：实地址方式和保护虚拟地址方式； 3. CPU内部有四个处理部件并行工作；内部有四个处理部件并行工作； 4. 软件对软件对Intel 8086/8088具有向上兼容性；具有向上兼容性； 5. 具有三种中断类型；具有三种中断类型； 6. 指令系统中增加了高级类指

16、令：执行环境操作类指令和保护类指令。指令系统中增加了高级类指令：执行环境操作类指令和保护类指令。 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展第三代：第三代：80386（1985年年-1988年）年） 第一个实用的第一个实用的32位微处理器，采用了位微处理器，采用了1.5 m工艺，集成了工艺，集成了275,000 个晶体管，工作频率达到个晶体管，工作频率达到16MHz。80386的内部寄存器、数据总的内部寄存器、数据总 线和地址总线都是线和地址总线都是32位的。通过位的。通过32位的地址总线，位的地址总线，80386的可寻址的可寻址 空间达到空间达到4GB。这时由。这时由32位微处理

17、器组成的微型计算机已经达到位微处理器组成的微型计算机已经达到 超级小型机的水平。超级小型机的水平。 80386的其他一些版本：的其他一些版本：80386SX，包含，包含16位数据总线和位数据总线和24位地址位地址 总线，寻址空间为总线，寻址空间为16MB；80386SL80386SLC，包含，包含 l6位数据位数据 总线和总线和25位地址总线，寻址空间为位地址总线，寻址空间为32MB。由于这些微处理器由。由于这些微处理器由 于与于与I/O之间传输为之间传输为16位，故也称为准位，故也称为准32位微处理器。位微处理器。 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 1.3 X86系列微

18、型计算机的发展系列微型计算机的发展 3 输入 加法器 描述符 寄存器边界和 属 性 PLA 加法器 页高速 缓存器 控制和 属性 高速 缓存器 请求优先权 地 址 驱动器 流水线/ 总线宽度 控制器 多 路 收发器 保护测试 部件 桶形移位器 加法器 乘 / 除 寄存器集 译码和 定序器 控制 ROM 指令译码 已译码 指令队列 预取器/ 边界 检测器 16字节指令 队列 32位有效地址总线 32位ALU总线32位有效地址总线 内部控制总线 32位位线线性性地地址址总总线线34位位物物理理地地址址总总线线 1. 80386的体系结构是全的体系结构是全32位的，其中包括位的，其中包括32位寄存器

19、、位寄存器、32位指令、位指令、32 为地址总线、为地址总线、32位数据总线、位数据总线、32位内部控制总线、位内部控制总线、32位外部总线接位外部总线接 口；口； 2. 内部由六个逻辑单元组成，它们按流水线方式工作，运行速度可达内部由六个逻辑单元组成，它们按流水线方式工作，运行速度可达 4MIPS; 3. 80386CPU上集成了一个存储器管理单元上集成了一个存储器管理单元MMU，能实现分页机制，能实现分页机制， 从而实现了虚拟存储器管理；从而实现了虚拟存储器管理； 4. 能运行能运行 8086、80286的软件；的软件； 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展第四代：第四代

20、：80486（1989年年-1992年）年） 采用采用1 m工艺，集成了工艺，集成了120万个晶体管，工作频率为万个晶体管，工作频率为25MHz。 80486微处理器由三个部件组成：一个微处理器由三个部件组成：一个80386体系结构的主处理器，体系结构的主处理器， 一个与一个与80387相兼容的数学协处理器和一个相兼容的数学协处理器和一个8KB容量的高速缓冲存容量的高速缓冲存 储器。储器。80486把把80386的内部结构做了修改，大约有一半的指令在一的内部结构做了修改，大约有一半的指令在一 个时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样个时钟周期内完成，而不是原来的两个，这样80486的处理速度一

21、的处理速度一 般比般比80386快快2到到3倍。倍。 Intel公司还生产过公司还生产过80486的其他一些版本：的其他一些版本：80486SX，工作频率，工作频率 20MHz，不包含数学协处理器；，不包含数学协处理器；80486DX2，采用双倍时钟，内部，采用双倍时钟，内部 执行速度达到执行速度达到66MHZ，内存存取速度为，内存存取速度为33MHz；80486DX4，采用，采用 三倍时钟，内部执行速度达到三倍时钟，内部执行速度达到100MHZ，内存存取速度为，内存存取速度为33MHz。 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机

22、的发展桶形移位器寄存器文件 ALU 段管理部件 描述符 寄存器 界限和属 性PLA 页管理 部 件 转换后援 缓冲器 Cache 管理部件 8KB Cache 地址驱动器 写缓冲器4 80 数据总线收发器 总 线 控 制 请求序列发生器 成组总线控制 总线宽度控制 Cache 控制 奇偶校验 生成和控制 浮点运算 部件 浮点寄存 器文件 控制部件 控 制 ROM 指令 译码 器 指令预 取 部件 2 16B 指令队列 128 2 32 位数据总线位数据总线32 位线性地址位线性地址32 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 1. 通过采用通过采用RISC技术，缩短指令执行周期

23、；技术，缩短指令执行周期； 2. 芯片内部包含芯片内部包含8K字节的数据与指令混合型高速缓存器（字节的数据与指令混合型高速缓存器（Cache）；）； 3. 80486芯片内部包含了增强型芯片内部包含了增强型80387协处理器，自其内部称作浮点运协处理器，自其内部称作浮点运 算部件算部件(FPU)； 4. 80486内部总线宽度为内部总线宽度为64位；位； 第五代：第五代：Pentium（1993年年-1997年）年）Pentium处理器的发展分成三代处理器的发展分成三代 第一代第一代Pentium处理器（以处理器（以P5代称，代称，1993年）采用年）采用0.8 m工艺技术，工艺技术， 集成了

24、集成了310万个晶体管，工作频率为万个晶体管，工作频率为60MHz/66MHz。 第二代第二代Pentium处理器（以处理器（以P54C代称，代称，1994年）采用年）采用0.6 m工艺，工艺， 工作频率为工作频率为90MHz/100MHz。 第三代第三代Pentium MMX（以（以P55C代称代称1997年）增加了年）增加了57条多媒体指条多媒体指 令在体系结构上，令在体系结构上， Pentium在内核中采用了在内核中采用了RISC技术，可以说它是技术，可以说它是 CISC和和RISC技术相结合的产物。技术相结合的产物。 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展预取缓冲存储器

25、指令译码256控制ROM控制部件地址生成(U流水线 )地址生成(V流水线 )整数寄存器组ALU(U 流水线 )ALU(V 流水线 )筒型移位器8KB 数据Cache浮点部件控制寄存器组加法器除法器乘法器80808KB 代码Cache分支目标缓冲器预取地址指令指针转移校验和目标地址分页部件323232323232总线部件6464 位读总线64 位数据总线32 位地址总线控制TLBTLB32 位地址总线 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 1.1.采用超标量体系结构采用超标量体系结构; ; 2. 2.浮点部件采用超流水线技术浮点部件采用超流水线技术; ; 3. 3.增加了动态转

26、移预测增加了动态转移预测; ; 4. 4.加大了片上的超高速缓存容量加大了片上的超高速缓存容量; ; 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展第六代：第六代：P6（1996-今）今） Pentium Pro、Pentium II、Pentium III、 Pentium 采用采用0.6 m -0.18 m工艺，集成度工艺，集成度550万万-750万晶体管，万晶体管， 时钟频率时钟频率166MHz-1GHz，采用二级高速缓存，采用二级高速缓存，2级超标级超标 量流水线结构，一个时钟周期可以执行量流水线结构，一个时钟周期可以执行3条指令。条指令。 1.3 X86系列微型计算机的发展系

27、列微型计算机的发展L2 Cache后端总线后端总线主主 存存前端总线前端总线总线接口单元总线接口单元BIUL1数据数据Cache 16KBL1指令指令Cache 16KB指令预取单指令预取单元元IFU分支目标缓分支目标缓冲器冲器BTB存储器排序存储器排序缓冲器缓冲器MOBx86指令译码器指令译码器译码译码器器0译码译码器器1译码译码器器2寄存器别名表寄存器别名表RAT指令重排缓冲器指令重排缓冲器ROB保留站保留站RS端口端口4微指令序微指令序列器列器MIS存储数据存储数据单元单元端口端口3存储地址存储地址单元单元端口端口2加载地址加载地址单元单元端口端口1MMX移位器移位器MMX ALU简单整

28、数单元简单整数单元转移执行单元转移执行单元端口端口0MMX ALUMMX乘法器乘法器复杂整数单元复杂整数单元复杂浮点单元复杂浮点单元简单浮点单元简单浮点单元结果总线结果总线 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展 PentiumIIPentiumII 微处理器微处理器 代代字长字长型号型号工艺工艺( m)集成度集成度( (万个万个) )主频主频(MHz)速度速度(MIPS)1168086334.77-10300 1.3 X86系列微型计算机的发展系列微型计算机的发展针对系列计算机针对系列计算机: 要求所有机种间能够保持向上兼容和向后兼容要求所有机种间能够保持向上兼容和向后兼容向

29、上兼容：为某个档次机种编制的软件能够不加修改向上兼容：为某个档次机种编制的软件能够不加修改 地运行在比它高档的机种上。地运行在比它高档的机种上。向后兼容：为某个时期生产的机种编制的软件能够向后兼容：为某个时期生产的机种编制的软件能够 不加修改地运行在它之后生产的机种上不加修改地运行在它之后生产的机种上兼容性兼容性 针对（软件）结构，非硬件实现。针对（软件）结构，非硬件实现。 1.4 兼容性兼容性第二章第二章 Intel 8086/8088 微机系统结构微机系统结构 一一、Intel 8086/8088 Intel 8086/8088 内部结构内部结构二、功能结构二、功能结构三、存储器组织三、存

30、储器组织四、指令运行四、指令运行五、指令执行时间五、指令执行时间内部暂存器内部暂存器 IP ES SS DS CS输入输入/输出输出控制电路控制电路外部总线外部总线执行部分执行部分控制电路控制电路1 2 3 4 5 6ALU标志寄存器标志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用通用寄存寄存器器地址地址加法加法器器指令队列缓冲器指令队列缓冲器执行部件执行部件 （EU)总线接口部件总线接口部件 （BIU)16位位20位位16位位8位位一、一、8086/80888086/8088内部结构内部结构 AX BX CX DX1结构结构 寄存器结构寄存器结构 AH A

31、L BH BL CH CL DH DL AX BX CX DX SP BP SI DI IP FLAG CS DS SS ES(A) 累加器累加器 基地址寄存器基地址寄存器 计数器计数器 数据寄存器数据寄存器 (SP) 堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器 基地址寄存器基地址寄存器 源变址寄存器源变址寄存器 目的变址寄存器目的变址寄存器 (PC) 指令指针寄存器指令指针寄存器(PSW) 状态标志寄存器状态标志寄存器 代码段寄存器代码段寄存器 数据段寄存器数据段寄存器 堆栈段寄存器堆栈段寄存器 附加段寄存器附加段寄存器通用寄存器通用寄存器控制寄存器控制寄存器 段寄存器段寄存器8位寄存器位寄存器16位寄存

32、器位寄存器状态标志寄存器状态标志寄存器 O D I T S Z A P C 进位标志进位标志C（Carry Flag）当结果的最高位产生一个进位或借位，则当结果的最高位产生一个进位或借位，则C=1，否则，否则C=0。 溢出标志溢出标志O（Overflow Flag）在算术运算中，带符号数的运算结果超出了在算术运算中，带符号数的运算结果超出了8位或位或16位位 带符号数能表达的范围，则带符号数能表达的范围，则O=1，否则，否则O=0。 8位（字节）运算位（字节）运算 -128 +127 16位（字）位（字） 运算运算 -32768 +32767 符号标志符号标志S（Sign Flag） 结果的最

33、高位（结果的最高位（D15或或D7）为）为1，则，则S=1，否则，否则 S=0。 零标志零标志Z（Zero Flag） 若运算的结果为若运算的结果为0，则，则Z=1，否则，否则Z=0。 奇偶标志奇偶标志P（Parity Flag） 若结果中若结果中1的个数为偶数，则的个数为偶数，则P=1，否则，否则，P=0。 辅助进位标志辅助进位标志A（Auxitiary Flag） 在字节操作时，由低半字节在字节操作时，由低半字节(第第3位位)向高半字节，向高半字节， 字操作时低字节向高字节有进位或借位，则字操作时低字节向高字节有进位或借位，则A=1，否则，否则A=0。 方向方向 标志（标志（Directi

34、on Flag） D=1 ，串操作时地址自动减量，串操作时地址自动减量，D=0，串操作时地址自，串操作时地址自 动增量。动增量。 中断允许标志（中断允许标志（Interruptenable Flag） I=1，则允许，则允许CPU接收外部的中断请求，接收外部的中断请求， I=0，则屏蔽外部中断请求。，则屏蔽外部中断请求。 追踪标志（追踪标志（Trace Flag） T=1，使处理进入单步方式，以便于调试。，使处理进入单步方式，以便于调试。状状态态标标志志控控制制标标志志例：两个带符号数例：两个带符号数 64 h , 64 h 相加。相加。 0 1 1 0 0 1 0 0 + 0 1 1 0 0

35、 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 O=1（运算结果超过（运算结果超过127）；）； S=1 ； Z=0 ； A=0 ； P=0 ； C=0 。 O D I T S Z A P C 算术逻辑单元算术逻辑单元 负责各种算术和逻辑运算负责各种算术和逻辑运算。 地址加法器地址加法器 将左移将左移 4 位的段寄存器的内容与偏移地址相加，形成位的段寄存器的内容与偏移地址相加，形成 20 位的物理地址，位的物理地址，以便对以便对 1 兆空间的存储器寻址。兆空间的存储器寻址。 指令队列指令队列 指令队列中包含若干个（指令队列中包含若干个（80866个，个，80884个）个）8 位寄存器，用于顺位寄

36、存器，用于顺序存放从存储器中取出的指令，供执行单元执行。序存放从存储器中取出的指令，供执行单元执行。 输入输入/ /输出控制电路输出控制电路 提供系统总线的控制信号，实现数据、地址和状态信息的分时传送。提供系统总线的控制信号，实现数据、地址和状态信息的分时传送。 执行单元控制电路执行单元控制电路 是控制、定时与状态逻辑电路。用于控制执行单元中各部件按制定的要是控制、定时与状态逻辑电路。用于控制执行单元中各部件按制定的要求协调工作。求协调工作。二、二、 功能结构功能结构 80888088从功能上来说分成两大部分，总线接口单元从功能上来说分成两大部分，总线接口单元 BIUBIU（Bus Inter

37、face Bus Interface Unit)Unit)和执行单元和执行单元 EUEU（Execution Unit).Execution Unit). BIU: BIU:负责与存储器接口，即负责与存储器接口，即80888088与存储器之间的信息传送，都是由与存储器之间的信息传送，都是由BIUBIU负责负责进行的进行的, , 即：即： (1) BIU(1) BIU从内存的指定部分取出指令，送至指令队列排队。从内存的指定部分取出指令，送至指令队列排队。 (2) (2) 从内存的指定部分取出执行指令时所需的操作数，送至从内存的指定部分取出执行指令时所需的操作数，送至EUEU部分。部分。 EU:

38、EU: 负责指令的执行。负责指令的执行。 特点：特点： 将将CPUCPU分为两个单元，可以使取指令和执行指令同时进行，减少了分为两个单元，可以使取指令和执行指令同时进行，减少了 CPUCPU为取指令而等待的时间，从而提高了为取指令而等待的时间，从而提高了CPUCPU的利用率，提高了系统的利用率，提高了系统 的运行速度。的运行速度。 三、存储器组织三、存储器组织1. 存储器分段存储器分段 8088有有20条地址线，它的直接寻址能力为条地址线，它的直接寻址能力为 220=1M，所以在一个，所以在一个8088组成的系统组成的系统中，可以有多达中，可以有多达1M字节的存储器，这字节的存储器，这1M字节

39、在逻辑上可以组成一个线性矩阵，地址字节在逻辑上可以组成一个线性矩阵，地址从从00000到到FFFFF。给定一个。给定一个20位的地址，就可以从中取出所需的指令和数据。位的地址，就可以从中取出所需的指令和数据。 在在8088内部，内部，ALU 能进行能进行16位的运算，有关地址寄存器如：位的运算，有关地址寄存器如：IP、SP、BX、BP、SI、DI等都是等都是16位的，因而对地址的运算也只能是位的，因而对地址的运算也只能是16位。其寻址的范围最多是位。其寻址的范围最多是216=64K。 在在8088中怎样形成这中怎样形成这20位的地址呢？位的地址呢？分段！分段！ 将内存的将内存的1M字节以字节以

40、64K为范围，分成若干段；在为范围，分成若干段；在8088中设置中设置4个段寄存器个段寄存器CS、DS、SS、ES，在寻址一个具体的内存单元（物理地址）时，由一个段寄存器中保存，在寻址一个具体的内存单元（物理地址）时，由一个段寄存器中保存的的16位基地址，加上由位基地址，加上由IP（或（或SP，或，或BP，或，或BX，或，或SI，或，或DI）中保存的、可由）中保存的、可由CPU处理的处理的16位偏移量，来形成位偏移量，来形成20位的物理地址。位的物理地址。 在形成物理地址时，地址加法器将段寄存器中的在形成物理地址时，地址加法器将段寄存器中的16位数左移位数左移4位，然后与位，然后与16位偏位偏移地址相加，形成移地址相加，形成20位的物理地址