第2章 微处理器和指令系统2

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第2章微处理器和指令系统2.12.28086/8088微处理器80x86/Pentium微处理器

2.3

8086/8088微处理器指令系统

2.18086/8088微处理器8086/8088的主要特性：Intel8086/8088采用HMOS工艺制造，内含29000个晶体管，封装在40引脚双列直插式塑封管壳内。数据总线：8086:16位，8088:8位。地址总线：20位，其中8086的低16位与数据总线复用；8088的低8位与数据总线复用。

内存空间：20位地址线可直接寻址1MB存储空间。寻址方式：8种寻址方式，提供了灵活的操作数存取方法。2

指令系统：上百条指令除能完成数据传送、算数运算、规律运算、控制转移和处理器控制功能外，

内部还设有硬件乘除法与串处理指令电路，可以对多种数据类型进行处理。

时钟频率：8088:4.7MHz;8086:5MHz;中断功能：可处理内部软件和外部硬件中断，中

断源多达256个。

一、8086/8088的内部结构通用寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI20位CSDSSSESIP

地址加法16位输入/输出控制电路

16位运算寄放器ALU标志执行部件(EU)执行部分控制电路

内部暂存器

外部总线

1234568位指令队列缓冲器总线接口部件(BIU)

1、总线接口单元BIU(BusInterfaceUnit)(1)功能：负责与存储器、I/O端口传送数据。总线接口部件要从内存取指令送到指令队列；CPU执行指令时，要协同执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件；把执行部件的操作结果传送给指定的存储器或I/O端口。5

(2)组成6字节(8086)或4字节(8088)的指令队列,指令指针寄放器IP:IP为一个16位的寄放器，20位的地址加法器段寄放器：CS、DS、SS、ES总线控制规律:处理器与外界总线联系的转接电路。

(3)两点说明指令队列

8086的指令队列为6个字节,8088的指令队列为4个字节。指令执行顺序顺序指令执行：指令队列存放执行指令后面的那一条指令。执行转移指令：BIU清除指令队列中的内容，从新的地址取入指令，马上送往执行单元。7

内存单元的物理地址PA的产生过程如图

所示偏移地址段地址段寄放器左移4位

Σ

地址产生器

物理地址

2、EU(ExecutionUnit)执行单元(1)功能：负责指令的译码和执行。(2)组成：16位的运算器ALU:包括数据的算数/规律运算；

16位的标志寄放器(PSW):9个标志位，其中6个条件标志位用于存放结果状态；暂存器：辅助ALU完成各种运算，暂存参与运算的数据；通用寄放器组：数据寄放器AX、BX、CX、DX,专用寄放器：BP、SP、SI、DI;EU控制电路：接

受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，对其译码和向EU内各有关部分发出9时序命令信号。

(3)寄放器功能：用来存放运算过程中所需要的操作数地址、操作数及中间结果。组成：

通用寄放器：8个16位的通用寄放器，通用数据寄放器分别是AX、BX、CX和DX,它们通常可以用来存放16位的数据。这4个寄放器又可以分为8个8位寄放器来使用，分别是AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH和DL,只能存放8位数据。专用地址寄放器分别是BP、SP、SI和DI,也由于其特别用途被分别称为基址指针、堆栈指针、源变址10寄放器、目的变址寄放器。

寄放器的特别用途寄放器名AX,ALAHALBX特别用途在I/O指令中作数据寄放器在乘法指令中被乘数或乘积，在除法指令中存放被除数或商在LAHF指令中，作目的操作数寄放器在XLAT指令作累加器在间接寻址中作基址寄放器在XLAT指令作基址寄放器隐含性质不能隐含隐含隐含隐含不能隐含隐含

CXCLDX

在循环指令和串操作指令中作计数器在移位指令中作移位次数寄放器在字乘法/除法指令中存放乘积高位/被除数高位或余数在I/O指令中作间接寻址寄放器

隐含不能隐含隐含不能隐含

SIDI

在间接寻址中作变址寄放器在串操作指令中作为源变址寄放器在间接寻址中作变址寄放器在串操作指令中作为目的变址寄放器

不能隐含隐含不能隐含隐含

BPSP

在间接寻址中作基址指针在堆栈操作中作堆栈指针

不能隐含隐含11

段寄放器：

CS:代码段寄放器，用于存放正在或正待处理的一般代码段的起始地址的高16位。DS:数据段寄放器，用于存放正在或正待处理的一般数据段的起始地址的高16位。ES:附加数据段寄放器，用于存放正在或正待处理的附加数据段的起始地址的高16位。SS:堆栈数据段寄放器，用于存放正在或正待处理的堆栈数据段的起始地址的高16位。指令指针IP:IP指令指针，它的内容始终是下一条待执行指令的起始偏移地址，与CS一起形成下一条待执行指令的12起始物理地址。

程序状态字PSW;16位程序状态字PSW,它有3个控制标志(IF、DF、TF)和6个状态标志(SF、PF、ZF、OF、CF、AF)。控制标志是用于控制CPU某方面操作的标志，状态标志是部分指令执行结果的标志。PSW寄放器的具体格式如图2.3所示：1511OF10987SF6ZF4AF2PF0CFDFIFTF

IF:中断允许标志，用于控制CPU能否响应可屏蔽中断请求，IF=1能够响应，IF=0不能响应。

程序状态字PSW:

DF:方向标志，用于指示串操作时变址寄放器是增量变化还是减量变化，DF=1向地址减小的方向变化，DF=0向地址增加的方向

变化。TF:单步中断标志，TF=1程序执行当前指令后暂停，TF=0程序执行当前指令后不暂停。SF:符号标志，指令执行结果的最高二进制位是0还是1,为0,则SF=0。代表正数；为1,则SF=1,代表负数。PF:奇偶校验标志，用来表示指令执行结果的低8位中1的个数是奇数还是偶数，若为奇数个“1〞则PF=0,若为偶数个“1〞则PF=1。14

程序状态字PSW:OF:有符号数的溢出标志，用来表示指令执行结果是否超出有符号数的表示范围，若超出则OF=1,否则OF=0。CF:进位/借位标志(无符号数的溢出标志),用来表示指令执行结果的最高位是否有向更高位进位或借位，若有则CF=1,同时也代表无符号数溢出；若无则CF=0,也代表无符号数无溢出。AF:辅助进位/借位标志，低4位二进制是否有向高位进位或借位，若有则AF=1,否则AF=0,其主要用于BCD修正运算。15

复位时各内部寄放器的初值寄放器名称标志寄放器(PSW)指令指针(IP)CS寄放器DS寄放器SS寄放器ES寄放器其它寄放器指令队列

初值清零0000HFFFFH0000H0000H0000H0000H空

由表可见，复位时，代码段寄放器CS和指令指针IP的值分别被初始化成FFFFH和0000H。因此，8086/8088启动后从内存的FFFF0H处开始执行指令。一般在FFFF0H处放一条无条件转移指令，转移到系统程序的入口处。复位时，标志寄放器被清零。在时序上，RESET信号从高到低的跳变会触发CPU内部一个复位规律电路，经过7个时钟周期之后，CPU就被启动而进入正常工作，即从FFFF0H处开始执行程序。17

小

结

在一条指令的执行过程中可以取出下一条(或多条)指令，指令在指令队列中排队；在一条指令执行完成后,就可以马上执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整个运行速度。

8086/8088微处理器:BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。重迭操作技术：一方面提高了整个执行速率，另一方面降低了与之相配的存储器的存取速度的要求。18

二、8086/8088的工作模式和引脚功能1、8086/8088的工作模式最小模式：是指系统中只有8086或8088一个微处理器，所有总线控制信号均由CPU直接产生，最小模式用在规模较小的8086/8088系统中。最大模式：是指系统中包含两个或多个微处理器，其中主处理器是8086或者8088,其余处理器称为协处理器，系统的总线控制信号主要由总线控制器产生，最大模式用于中、大型的8086/8088系统。19

2、8086的引脚功能(带括号的引脚功能为最大模式下的功能)

GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKG

ND

8086

VCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN(S0)ALE(QS0)INTA(QS1)