80X86Pentium微处理器市公开课一等奖省赛课获奖课件

第2章80X86/Pentium微处理器80X86Pentium微处理器第1页教学重点

存放器结构存放器组织逻辑地址到物理地址变换8086两种工作模式及其配置80X86Pentium微处理器第2页教学难点

8086CPU在最小模式和最大模式下引脚功效80X86Pentium微处理器第3页2.18086CPU内部结构一、8086CPU内部结构

从功效上看，能够分为两大部分：1.总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)2.执行部件EU(ExecutionUnit)。8086CPU内部结构框图见图2-1所表示。80X86Pentium微处理器第4页80X86Pentium微处理器第5页总线接口单元BIU:

主要负责物理地址形成、预取指令、指令队列排队、读/写操作数和总线控制。执行单元EU:主要负责指令译码和执行80X86Pentium微处理器第6页二、8086CPU内部存放器结构8086内部存放器有：

执行单元EU8个通用存放器1个指令指针存放器1个标志存放器4个段存放器80X86Pentium微处理器第7页1.8086通用存放器808616位通用存放器是：

AX BX CX DX SI DI BP SP其中前4个数据存放器都还能够分成高8位和低8位两个独立存放器80868位通用存放器是：AH BH CH DHAL BL CL DL对其中某8位操作，并不影响另外对应8位数据80X86Pentium微处理器第8页数据存放器数据存放器用来存放计算结果和操作数，也能够存放地址每个存放器又有它们各自专用目标AX－－累加器，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－－基址存放器，惯用做存放存放器地址；CX－－计数器，作为循环和串操作等指令中隐含计数器；DX－－数据存放器，惯用来存放双字长数据高16位，或存放外设端口地址。80X86Pentium微处理器第9页变址存放器变址存放器惯用于存放器寻址时提供地址SI是源变址存放器DI是目标变址存放器串操作类指令中，SI和DI含有尤其功效80X86Pentium微处理器第10页指针存放器指针存放器用于寻址内存堆栈内数据SP为堆栈指针存放器，指示栈顶偏移地址SP不能再用于其它目标，含有专用目标BP为基址指针存放器，表示数据在堆栈段中基地址SP和BP存放器与SS段存放器联合使用以确定堆栈段中存放单元地址80X86Pentium微处理器第11页2.段存放器DS数据段存放器(DataSegment)CS代码段存放器(CodeSegment)ES附加段存放器(ExtraSegment)SS堆栈段存放器(StackSegment)这些段存放器内容与有效地址一起，用于确定内存物理地址。通惯用CS、DS、ES以及SS用于确定代码段、数据段、附加段以及堆栈段基地址。

80X86Pentium微处理器第12页3.指令指针IP指令指针存放器IP，指示代码段中指令偏移地址它与代码段存放器CS联用，确定下一条指令物理地址计算机经过CS:IP存放器来控制指令序列执行流程IP存放器是一个专用存放器80X86Pentium微处理器第13页4.标志存放器标志（Flag）用于反应指令执行结果或控制指令执行形式8086处理器各种标志形成了一个16位标志存放器FLAGS（程序状态字PSW存放器）OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0

程序设计需要利用标志状态80X86Pentium微处理器第14页标志分类状态标志：用来统计程序运行结果状态信息，许多指令执行都将对应地设置它CFZFSFPFOFAF控制标志：可由程序依据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令方式DFIFTF80X86Pentium微处理器第15页进位标志CF（CarryFlag）当运算结果最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置1，即CF=1；不然CF=0。49H+6DH＝B6H，没有进位：CF=0BBH+6AH＝（1）25H，有进位：CF=180X86Pentium微处理器第16页零标志ZF（ZeroFlag）若运算结果为0，则ZF=1；不然ZF=049H+6DH＝B6H，结果不是零：ZF=075H+8BH＝（1）00H，结果是零：ZF=1注意：ZF为1表示结果是080X86Pentium微处理器第17页符号标志SF（SignFlag）运算结果最高位为1，则SF=1；不然SF=0

有符号数据用最高有效位表示数据符号所以，最高有效位就是符号标志状态80X86Pentium微处理器第18页奇偶标志PF（ParityFlag）当运算结果最低字节中“1”个数为零或偶数时，PF=1；不然PF=03AH+7CH＝B6H＝10110110B结果中有5个1，是奇数：PF=0PF标志仅反应最低8位中“1”个数是

偶或奇，即使是进行16位字操作80X86Pentium微处理器第19页溢出标志OF（OverflowFlag）若算术运算结果有溢出，则OF＝1；不然OF＝049H+6DH＝B6H，产生溢出：OF=175H+8BH＝（1）26H，没有溢出：OF=080X86Pentium微处理器第20页什么是溢出？处理器内部以补码表示有符号数8位表示整数范围是：＋127～－12816位表示范围是：＋32767～－32768假如运算结果超出这个范围，就产生了溢出有溢出，说明有符号数运算结果不正确49H＋6DH＝B6H，就是73＋109＝182，已经超出－128～＋127范围，产生溢出，故OF＝1；其次，补码B6H表达真值是-74，显然运算结果也不正确80X86Pentium微处理器第21页溢出和进位溢出标志OF和进位标志CF是两个意义不一样标志进位标志表示无符号数运算结果是否超出范围，运算结果依然正确；溢出标志表示有符号数运算结果是否超出范围，运算结果已经不正确。请看例子80X86Pentium微处理器第22页溢出和进位对比例1：49H+6DH＝B6H无符号数运算： 73＋109＝182 范围内，无进位有符号数运算： 73＋109＝182 范围外，有溢出例2：BBH+6AH＝（1）25H无符号数运算： 187＋106＝293 范围外，有进位有符号数运算： －69＋106＝37 范围内，无溢出80X86Pentium微处理器第23页溢出判断判断运算结果是否溢出有一个简单规则：只有当两个相同符号数相加（包含不一样符号数相减），而运算结果符号与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此时运算结果显然不正确其它情况下，则不会产生溢出80X86Pentium微处理器第24页辅助进位标志AF（AuxiliaryCarryFlag）49H+6DH＝B6H，D3有进位：AF=1运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，AF=1；不然AF=0。

这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算调整指令中，用户普通无须关心80X86Pentium微处理器第25页方向标志DF（DirectionFlag）用于串操作指令中，控制地址改变方向：设置DF＝0，存放器地址自动增加；设置DF＝1，存放器地址自动降低。CLD指令复位方向标志：DF＝0STD指令置位方向标志：DF＝180X86Pentium微处理器第26页中止允许标志IF（Interrupt-enableFlag）用于控制外部可屏蔽中止是否能够被处理器响应：设置IF＝1，则允许中止；设置IF＝0，则禁止中止。CLI指令复位中止标志：IF＝0STI指令置位中止标志：IF＝180X86Pentium微处理器第27页陷阱标志TF（TrapFlag）用于控制处理器进入单步操作方式：设置TF＝0，处理器正常工作；设置TF＝1，处理器单步执行指令。单步执行指令——处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为1内部中止这种内部中止称为单步中止所以TF也称为单步标志利用单步中止可对程序进行逐条指令调试这种逐条指令调试程序方法就是单步调试80X86Pentium微处理器第28页DEBUG中各标志位符号表示标志位名置位符号(=1)复位符号(=0)溢出标志OFOVNV方向标志DFDNUP中止标志IFEIDI符号标志SFNGPL零标志ZFZRNZ辅助标志AFACNA

奇偶标志PFPEPO进位标志CFCYNC80X86Pentium微处理器第29页2.28086对主存放器分段管理一、主存放器分段机构8086CPU有20条地址线最大可寻址空间为220＝1MB物理地址范围从00000H～FFFFFH8086CPU将1MB空间分成许多逻辑段（Segment）每个段最大限制为64KB段地址低4位为0000B这么，一个存放单元除含有一个唯一物理地址外，还含有多个逻辑地址80X86Pentium微处理器第30页物理地址和逻辑地址对应每个物理存放单元都有一个唯一20位编号，就是物理地址，从00000H～FFFFFH。分段后在用户编程时，采取逻辑地址，其形式为：段基地址

:段内偏移地址分隔符80X86Pentium微处理器第31页逻辑地址段基地址说明逻辑段在主存中起始位置8086要求段地址必须是模16地址：xxxx0H省略低4位0000B，段地址就能够用16位数据表示，就能用16位段存放器表示段地址偏移地址说明主存单元距离段起始位置偏移量每段不超出64KB，偏移地址也可用16位数据表示80X86Pentium微处理器第32页物理地址和逻辑地址转换将逻辑地址中段地址左移4位，加上偏移地址就得到20位物理地址一个物理地址能够有多个逻辑地址逻辑地址 1460:100、1380:F00物理地址 14700H14700H14600H＋100H14700H13800H＋F00H14700H段地址左移4位加上偏移地址得到物理地址80X86Pentium微处理器第33页8086对存放器访问（图2－6）80X86Pentium微处理器第34页二、8086存放器结构80861MB存放空间分成两个存放体。偶地址存放体和奇地址存放体，各为512K字节，如图2-7所表示。CPU用A0来区分两个存放体，并提供两条信号线BHE和A0，来决定是访问偶地址(低字节)，还是奇地址(高地址)或是整个字。80X86Pentium微处理器第35页80X86Pentium微处理器第36页当A0=0时，选择偶地址存放体。偶地址存放体与数据总线低8位(D7～D0)相连，所以从低8位数据总线读/写一个字节。当BHE=0时，选择访问奇地址存放体，奇地址存放体与数据总线高8位(D15～D8)相连，所以由高8位数据总线读/写一个字节。当A0=0，BHE=0时，访问两个存放体，读/写一个字。BHE与A0组合功效如教材表2-2所表示。80X86Pentium微处理器第37页2.38086微处理器引脚及工作模式一、8086CPU引脚及其功效8086CPU40条引脚信号可按功效分可分为四类，它们是：地址总线数据总线控制总线其它(时钟与电源)。

80X86Pentium微处理器第38页1.最小模式和最大模式概念(1)最小模式:在系统中只有一个微处理器。(2)最大模式：两个或多个微处理器（主处理器、协处理器）80X86Pentium微处理器第39页2.8086引脚信号（1）最小模式（MN/MX接＋5V）①AD15～AD0，地址/数据总线,I/O②A19/S6～A16/S3，地址/状态总线,O③BHE/S7，高8位数据允许/状态线,O④MN/MX，最小/最大模式控制信号，I

⑤RD，读信号,O⑥WR，写信号,O⑦M/IO，存放器/输入输出控制信号,O80X86Pentium微处理器第40页⑧ALE，地址锁存允许信号,O⑨READY(Ready)，准备就绪信号,I⑩INTR，可屏蔽中止请求信号,I⑪INTA，中止响应信号,O⑫NMI，非屏蔽中止请求信号,I⑬RESET，系统复位信号,I

⑭DEN，数据允许信号,O

⑮DT/R，数据发送/接收控制信号,O

80X86Pentium微处理器第41页⑯HOLD，总线保持请求信号,I

⑰HLDA，总线保持响应信号,O

⑱TEST，测试信号,I

⑲CLK，时钟输入信号,I

⑳VCC(+5V)，GND,I80X86Pentium微处理器第42页（2）最大模式（MN/MX接地）8086CPU工作在最大模式时，其24～31引脚需重新定义，如表2-4所表示。

80X86Pentium微处理器第43页①QS1/QS0，指令队列状态信号

②S2、S1、S0，总线周期状态信号③LOCK，总线封锁信号④RQ/GT1和RQ/GT0

，总线请求信号输入/总线请求信号允许输出80X86Pentium微处理器