清华大学微机原理16位微处理器课件

2微到计算机及应用16位微处理器1概述28086/8088微处理器38086/808的cC总线4主要操作时序1微处理器概述微处理器(mIcroprocessor)是微型计算机的运算及控制部件也称中央处理单元(CPU)。它本身不构成独立的工作系统,因而它也不能独立地执行程序。通常,微处理器由算术逻辑部件(ALU)、控制部件、寄存器组和片内总线等几部分组成,第一代微处理器是1971年Intel.公司推出的4004,以后又推出了4040和8008。它们是4位及8位微处理器,只能进行串行的十进制运算,集成度达到2000个晶体管/片,用在各种类型的计算器中已经完全能满足要求第二代微处理器是1974年推出的8080,M6800及Z80等。它们是采用NM0S工艺的8位微处理器,集成度达到9000个晶体管/片。在许多要求不高的工业生产和科研开发中已可运用。这些8位微处理器构成的计算机系统对许多算术运算和其他操作都必须编制程序。8位微处理器只有16位地址线,最多可寻址64K个存储单元,对于具有大量数据的大型复杂程序都可能是不够的1微处理器概述20世纪70年代后期,超大规模集成电路(ⅥLSⅠ)投入使用,出现了第三代微处理器。Intel公司的8086/8088,Motorola公司的M68000和Zilog公司的Z8000等16位微处理器相继问世,它们的运算速度比8位微处理器快2~5倍,采用MOS高密度工艺,集成度达29000个晶体管/片,赶上或超过了20世纪70年代小型机的水平。从此,传统的小型计算机受到严峻的挑战20世纪80年代以来,Intel公司又推出了高性能的16位微处理器80186及80286。它们与8086/8088向上兼容。80286是为满足多用户和多任务系统的微处理器,速度比8086快5~6倍。处理器本身包含存储器管理和保护部件,支持虚拟存储体系1微处理器概述1985年,第四代微处理器80386及M68020推出市场,集成度达45万个晶体管/片。它们是32位微处理器,时钟频率达40Mz,速度之快、性能之高,足以同高档小型机相匹敌总之,20世纪70年代至今,微处理器的发展是其他许多技术领域望尘莫及的,如1989年推出了80486,1993年推出了Pentium及80586等更高性能的32位及64位微处理器,它也促进了其他技术的进步本章以讲解16位8086/8088微处理器为中心,第5章再介绍80386,80486及Pentium等芯片的原理。因为它们是当今许多流行的微型计算机,如IBMPC及许多兼容机联想,同方,COMPAQ等个人计算机的CPU16位微处理器1概述28086/8088微处理器38086/808的cC总线4主要操作时序微型机是由具有不同功能的一些部件组成的。中央处理单元(CPU是微型机的心脏,它决定了微型机的结构。要构成台微型计算机,必须了解CPU的结构。本节将详细介绍8086/8088CPU的结构,它是掌握80x86微处理器和IBMPC微型计算机的基础8086和8088CPU的内部基本相同,但它们的外部性能是有区别的。8086是16位数据总线,而8088是8位数据总线,在处理个16位数据字时,808需要两步操作而8086只需要一步8086和8088CP的内部都采用16位字进行操作及存储器寻址,两者的软件完全兼容,程序的执行也完全相同。然而,由于8088要比8086有较多的外部存取操作,所以,对相同的程序,它将执行得较慢。这两种微处理器都封装在相同的40脚双列直插组件IP)中2.,18086/8088CPU的结构8086cPU从功能上可分为两部分,即总线接口部件(businterfaceunit,缩写为BIU和执行部件BU(executionunit)。8086的内部结构如下图所示图的左半部分为执行单元EU,右半部分为总线接口单元BIU。BU不与外部总线(或称外部世界)相联,它只负责执行指令。而B则负责从存储器或外部设备中读取指令和读/写数据,即完成所有的总线操作。这两个单元处于并行工作状态,可以同时进行读/写操作和执行指令的操作。这样就可以充分利用各部分电路和总线,提高微处理器执行指令的速度82.18086/8088CPU的结构地址总通用寄存器:/地址加法器BX[BHBLCXCHCL数据总线DzDH」SP内部总线四存器医廷制外部总线运露寄存名4ALU指今队列吉存器控制系统24AGs执行单元(EU)总线接口单元(FIU2.18086/8088CPU的结构(1)执行单元EU(executionunit)巸U负责执行指令,完成两