第二章微处理器结构

第二章微处理结构学习重点8086微处理器内部基本结构8086微处理器的存储器组织微处理器结构目录第一节8086微处理器的内部结构第二节8086微处理器的引脚功能第三节8086微处理器的总线时序第四节从8086到PentiumIII微处理器结构第一节8086微处理器的内部结构一,总线结构二,执行部件和总线接口部件三,8086的编程结构四,8086系统中的存储组织及物理地址的形成微处理器结构一,总线结构组成:地址总线、数据总线、控制总线微处理器结构数据总线(双向):是微处理器向内存储器、I/O接口传送数据的通路。地址总线(单向):是微处理器向内存储器、I/O接口传送地址信息的通路。控制总线(双向):是微处理器向内存储器、I/O接口传送命令信号以及接受外界向微处理器传送状态信号等的通路。微处理器结构二,执行部件和总线接口部件总线接口部件(BIU)和执行部件(EU)能独立运行，在一条指令的执行过程中，就可取下一条指令送入指令队列，实现流水操作，提高指令运行速度，因为EU与BIU可实现并行操作。微处理器结构总线接口部件(BIU):负责从存储器预取指令和数据，以及所有EU需要的总线操作，实现CPU与存储器和外设之间信息传递。BIU主要由指令队列、指令指针寄存器、段寄存器、地址形成逻辑（地址加法器，形成20位的物理地址）、总线控制逻辑组成。微处理器结构执行部件(EU):是控制和执行指令，主要由算术逻辑部件ALU、EU控制系统(EU控制部件)、8个16位寄存器和一个标志寄存器组成。通用寄存器:AX(AH、AL),BX(BH、BL),CX(CH、CL),DX(DH、DL),SP,BP,SI,DI控制寄存器:标志寄存器微处理器结构8086微处理器的基本框图微处理器结构8086微处理器程序执行步骤从内存储器中取出一条批令，分析操作作码；读出一个操作数(如要指令需要操作数);执行的令；将结果写入内存储器(如果批令需要)。微处理器结构三,8086的编程结构寄存器:共有14个十六位寄存器。寄存器序号寄存器代码寄存器名称通用寄存器1AH(高8位)AXAL(低8位)累加器2BH(高8位)BXBL(低8位)基址寄存器3CH(高8位)CXCL(低8位)计数寄存器4DH(高8位)DXDL(低8位)数据寄存器5SP堆栈指针寄存器6BP基址指针寄存器7SI源变址寄存器8DI目的变址寄存器段寄存器9CS代码段寄存器10DS数据段寄存器11SS堆栈段寄存器12ES附加段寄存器控制寄存器13IP指令指针寄存器14FR标志寄存器微处理器结构通用寄存器:共有4个十六位寄存器。寄存器序号寄存器代码寄存器名称通用寄存器1AH(高8位)AXAL(低8位)累加器2BH(高8位)BXBL(低8位)基址寄存器3CH(高8位)CXCL(低8位)计数寄存器4DH(高8位)DXDL(低8位)数据寄存器AX:的默认用法有：AX为十六位累加器，AL为八位累加器；在I/O指令中必须用AX或AL；AX与DX配合组成32位数据，DX中存放高16位数据等；BX:常做为基地址寄存器；CX:在串操作或用循环指令（如LOOP等）中的循环计数必须选用CX；DX:作为数据寄存器，在I/O端口操作中存放端口地址，与AX配合形成32位数据。

寄存器隐含使用的默认搭配必须认真记住，才不致于违反语法规则微处理器结构通用寄存器:指针寄存器寄存器序号寄存器代码寄存器名称指针、变址寄存器(通用寄存器)5SP堆栈指针寄存器6BP基址指针寄存器指针寄存器:堆栈指针（SP）和基址指针（BP）通常用来作为十六位地址指针。SP是指向堆栈段栈顶存储单元的偏移量，且总是指向栈顶，进栈与出栈的操作（字操作）皆由SP来指明偏移地址，堆栈指针SP就是这样的隐含使用。BP用作地址指针时，默认的也是堆栈段，用BP作地址指针可以对堆栈中任何字节存储单元或字单元进行操作，这与SP所不同之处。但BP指明的存储单元可允许段跨越。微处理器结构通用寄存器:变址寄存器寄存器序号寄存器代码寄存器名称指针、变址寄存器(通用寄存器)7SI源变址寄存器8DI目的变址寄存器变址寄存器:SI，DI皆为十六位寄存器，用法有三：在串操作指令中，源串操作数必须用SI来提供偏移量，目的串操作数必须用DI提供偏移量。对于串操作指令，SI、DI的作用绝对不能互换，此情况下，SI、DI才是名副其实的源变址寄存器与目的变址寄存器，必须严格按规定使用SI、DI。在串指令以外的多数情况下，源和目的变址寄存器，可由用户随意选用，被用来作地址寄存器，在变址寻址中SI、DI的内容作为段内偏移量的组成部分。SI、DI两寄存器除作地址寄存器外，同BP类似，也可以作为通用数据寄存器使用，存放操作数和运算结果。微处理器结构控制寄存器:IP指令指针寄存器。寄存器序号寄存器代码寄存器名称控制寄存器13IP指令指针寄存器14FR标示寄存器控制寄存器:IP指令指针寄存器，指示代码段指令的偏移地址。IP寄存器是一个专用寄存器，用户不能直接访问。IP与其它计算机和微处理器中程序计数器PC的作用类同，它是指令的地址指针。它用来存放代码段中的偏移地址。在程序运行的过程中，它始终指向下一条指令的首地址，称为当前IP，它与CS寄存器联用确定下一条指令的物理地址。当这一地址送到存储器后，控制器可以取得下一条要执行的指令，而控制器一旦取得这条指令就马上修改IP的内容，使它指向下一条指令的首地址。可见，计算机就是用IP寄存器来控制指令序列的执行流程的，因此IP寄存器是计算机中很重要的一个控制寄存器。微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。寄存器序号寄存器代码寄存器名称控制寄存器13IP指令指针寄存器14FR标志寄存器标志寄存器(PSW寄存器):存放ALU执行完算术和逻辑运算后的状态标志和控制标志的寄存器。反映指令执行结果或控制指令执行形式。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。标志作用:存放ALU执行完算术和逻辑运算后的状态标志和控制标志的寄存器。反映指令执行结果或控制指令执行形式。状态标志—用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将自动地改变它（CF、OF、AF、SF、ZF、PF）。控制标志—可由用户根据需要用指令进行设置，用于控制处理器的具体工作方式（DF、IF、TF）。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。进位标志CF:运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置1，即CF=1；否则CF=0。例如(以8位运算为例):3AH+7CH＝B6H 没有进位：CF=0AAH+7CH＝（1）26H 有进位：CF=1OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。符号标志SF:运算结果最高位为1，则SF=1；否则SF=0。例如(以8位运算为例):3AH+7CH＝B6H 最高位D7＝1：SF=186H+7CH＝00H 最高位D7＝0：SF=0OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。奇偶标志PF:当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶数时，PF=1；否则PF=0。例如(以8位运算为例):3AH+7CH＝B6H＝10110110B结果中有5个1，是奇数，则PF=0注意：PF标志仅反映最低8位中“1”的个数是偶或奇，即使是进行16位字操作。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。辅助进位标志AF:运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，AF=1；否则AF=0。例如:3AH+7CH＝B6H D3向前有进位：AF=1零标志ZF:若算术运算的结果为0，则ZF=1；否则ZF＝0OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。溢出标志OF:若算术运算的结果有溢出，则OF=1；否则OF＝0。例如:3AH+7CH＝B6H 产生溢出：OF=1AAH+7CH＝(1)26H 没有溢出：OF=0OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。方向标志DF:用于串操作指令中，控制地址的变化方向:设置DF＝0，串操作后存储器地址自动增量；设置DF＝1，串操作后存储器地址自动减量OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。中断允许标志IF:用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应：设置IF＝1，则允许中断；设置IF＝0，则禁止中断。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构控制寄存器:FR标志寄存器。陷阱标志TF:用于控制处理器是否进入单步执行方式：设置TF＝0，处理器正常工作；设置TF＝1，处理器每执行一条指令就中断一次。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制标志反映结果状态反应运算过程微处理器结构段寄存