微机原理-3教材

5.8086/8088CPU的引脚和工作模式

（1）8086和8088的引脚如图4-7所示：18086／8088各引脚信号的：功能如下：

1．AD15一AD0。（AddressDatabus）地址／数据复用引脚（双向工作）作为复用引脚，在总线周期的T1状态用来输出要访问的存储器或I／O端口地址。T2一T3状态，对读周期来说，处于浮空状态；对写周期来说，则是传输数据。

2．A19／S6一A16／S3（Address／Status）地址／状态复用引脚（输出）2

3．

NMI（Non一Maskab1einterrupt）非屏蔽中断引脚（输入）非屏蔽中断信号是不受中断允许标志IF的影响，也不能用软件进行屏蔽。每当NMI端进入一个正沿触发信号时，CPU就会在结束当前指令后，进入对应于中断类型号为2的非屏蔽中断处理程序。

4．INTR（1nterruptRequest）可屏蔽中断请求信号引脚（输入）可屏蔽中断请求信号为高电平有效，CPU在执行每条指令的最后一个时钟周期会对INTR信号进行采样，如果CPU中的中断允许标志为1，并且又接收到INTR信号，那么，CPU就会在结束当前指令后，响应中断请求，进入一个中断处理子程序。34．CLK（Clock）时钟引脚（输入）

5．RESET（Reset）复位信号引脚（输入）复位信号来到后，CPU便结束当前操作，并对处理器标志寄存器、IP、DS、SS、ES及指令队列清零，而将CS设置为FFFFH。当复位信号变为低电平时，CPU从FFFF0H开始执行程序。

46．TEST测试信号引脚（输入）测试信号为低电平有效。TEST信号是和指令WAIT结合起来使用的，在CPU执行WAIT指令时，CPU处于空转状态进行等待；当8086的TEST信号有效时，等待状态结束，

CPU继续往下执行被暂停的指令。7．MN／MX（Minimum／MaximumModeControl）最小／最大模式控制信号引脚（输入）它是最大模式及最小模式的选择控制端。此引脚固定接为+5V时，CPU处于最小模式；如果接地，则CPU处于最大模式。58、INTA（1nterruptAcknowledge）中断响应信号（输出）

9、ALE（AddressLatchEnable）地址锁存允许信号（输出）这是8086／8088提供给地址锁存器8282／8283的控制信号，高电平有效。

6（2）8086/8088CPU工作模式

8086／8088的工作模式完全是由硬件决定的。为了尽可能适应各种使用场合，在设计8086／8088CPU芯片时，就使得它们可以在两种模式下工作，即最大模式和最小模式。所谓最小模式，就是在系统中只有8086／8088一个微处理器。在这种系统中，所有的总线控制信号都直接由8086／8088产生，因此，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少。

7

8087是一种专用于数值运算的处理器，它能实现多种类型的数值操作，例如高精度的整数和浮点运算，也可以进行超越函数（如：三角函数、对数函数）的计算。最大模式是相对最小模式而言，它用在中等规模的或者大型的8086／8088系统中，在此系统中，包含两个或多个微处理器，其中一个主处理器就是8086／8088，其它的处理器称为协处理器,它们是协助主处理器工作的。和8086／8088配合的协处理器有两个，一个是数值运算协处理器8087，一个是输入／输出协处理器8089。8

由于在通常情况下，这些运算往往通过软件方法来实现，而8087是用硬件方法来完成这些运算的，所以在系统中加入协处理器8087之后，会提高系统的数值运算速度。

8089在原理上有点儿象带有两个DMA通道的处理器，它有一套专门用于输入／输出操作的指令系统，但8089又和DMA的控制器不同，它可以直接为输入／输出设备服务，使8086／8088不再承担这类工作。所以在系统中增加协处理器8089后，会提高主处理器的效率，尤其是在输入输出频繁的场合。98086最小工作模式的典型配置108086最大工作模式的典型配置11作业：p107~1081，2，3，4，612二、Pentium微处理器性能简介13

4、Pentium微处理器

（1）概述Pentium微处理器是新一代产品。它支持多机处理，也支持多任务操作系统，可以在Windowxp、OS／2、UNIX等操作系统中运行。14

（2）结构框图及其特点

图4-36为Pentium的内部结构框图。

Pentium采用超标量结构，即在硬件上具有两条分开的整数执行流水线：U流水线与V流水线。每条流水线都有自己的地址产生部件、ALU执行部件和数据Cache接口。每条流水线可在一个时钟周期内发送一条整数指令，因此Pentium能够在每个时钟周期内执行两条整数指令。再加上它具有片上的浮点部件，故在一个时钟周期内它可执行一条浮点指令（在某些情况下可执行二条）。15Pentium具有两个独立的Cache，即一个指令Cache和一个数据Cache，二者容量各为8K字节。每一Cache行的宽度为32个字节。每个Cache都有一个专用的转换检测缓冲器TLB，用于将线性地址转换为物理地址。数据Cache有两个端口，分别用于两条流水线。

Pentium采用转移预测策略，以减少转移相关性引起的流水线效能的损失。Pentium实际上有两个预取缓冲，一个是以顺序方式预取指令，一个是按转移预测设置的转移目标缓存BTB预取指令。因此，不管转移实际上是否发生，所需的指令总是在执行以前预先取出来。16

Pentium把数据Cache与总线部件之间的数据总线扩展为64位及以上宽度，它还支持成组传送方式。总线周期流水线结构可使两个总线周期同时进行。

Pentium还增设有较强的错误检测和报告功能，以提高处理器的可靠性。数据奇偶校验是在字节的基础上进行的。17第五章微型计算机的指令系统指令是让计算机完成某种操作的命令，指令的集合称作指令系统，不同系列计算机有不同的指令系统。指令是根据计算机CPU硬件特点研制出来的，指令的符号用规定的英文字母组成，称为助记符。指令系统与计算机硬件有着某些对应关系，用指令进行编程能够充分开发计算机硬件资源，它的程序目标代码短、运行速度快，因此，指令语言是面向机器的语言，它在自动控制、智能化仪器仪表、监测等领域应用非常广泛。18一、8086／8088汇编语言指令语句格式任何一种汇编语言的指令语句都是与机器指令一一对应的，它通过汇编程序将其翻译成机器指令代码（目标代码）、CPU执行某种操作。8086/8088汇编语言指令语句格式如图：5-1所示，图中由前向后的箭头表示是可选项，由后向前的箭头表示是重复项，圆头方框表示是语句中的关键字。19

1．标号是给该指令所在地址取的名字，必须后跟冒号“：”，它可以缺省，是可供选择的标识符。8086/8088汇编语言中可使用的标识符必须遵循下列规则：（1）标识符由字母（a--z、A--Z）、数字（0一9）或某些特殊字符（＠，-，？）组成；

（2）第一个字符必须是字母（a--z、A--Z）或某些特殊的符号（＠，-，？），但“？”不能单独作标识符；（3）标识符有效长度为31个字符，若超过31个字符，则只保留前面的31个字符为有效标识符。20

下面是有效的标识符：

START：

MY-CODE：ALPHA：

NUM@-1：LOOP1：X：

?MORE-350：BETA-1：DELAYIS：

下面是无效的标识符：

4LOOP：MAINA／B：

BETA*：START=3：GAMA＄1：

NUM+1：?：

ONE*TWO：2．指令助记符是指令名称的代表符号，它是指令语句中的关键字，不可缺省，它表示本指令的操作类型，必要时可在指令助记符的前面加上一个或多个“前缀”，从而实现某些附加操作。21

3.操作数是参加本指令运算的数据，有些指令不需要操作数，可以缺省；有些指令需要两个操作数，这时必须用逗号（，）将两个操作数分开；有些操作数可以用表达式来表示。

4.注释部分是可选项，允许缺省，如果带注释则必须用分号（；）开头，注释本身只用来对指令功能加以说明，给阅读程序带来方便，汇编程序不对它做任何处理。22二、8086／8088的寻址方式

1．立即数寻址

8086指令系统中，有一部分指令所用的8位或16位操作数就在指令中提供，这种方式叫立即数寻址方式，例如：

MOVAL，80H；将十六进制数80H送入AL，

MOVAX，1090H；将1090H送AX，AH中为10H，AL中为90H

采用立即数寻址方式的指令主要用来对寄存器赋值。因为操作数可以从指令中直接取得，不需要运行总线周期，所以，立即数寻址方式的显著特点就是速度快。2324252．寄存器寻址如果操作数就在CPU的内部寄存器中，那么寄存器名可在指令中指出，这种寻址方式就叫寄存器寻址方式。对16位操作数来说，寄存器可以为AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP或者BP，而对8位操作数来说，寄存器可为AH、AL、BH、BL、CH、CL，DH、DL。例如：

INCCX；将CX的内容加1ROLAH，1；将AH中的内容循环左移一位采用寄存器寻址方式的指令在执行时，操作就在CPU内部进行，不需要使用总线周期，因此，执行速度快。2627

一条指令中，可以对源操作数采用寄存器寻址方式，也可以对目的操作数采用寄存器寻方式，还可以两者都用寄存器寻址方式。

3．直接寻址

使用直接寻址方式时，数据总是在存储器中，存储单元的有效地址由指令直接指出，所以直接寻址是对存储器进行访问时可采用的最简单的方式。例如：

MOVAX，[1070H]；将DS段的1070H和

1071H两单元的内容取到AX中要注意的是采用直接寻址方式时，如果指令前面没有用前缀指明操作数在哪一段，则默认为段寄存器是数据段寄存器DS。28

例如，上一条指令执行时，设DS=2000H，则执行过程是将绝对地址为21070H和21071H两单元的内容取出送AX。

如果要对其它段寄存器所指出的存储区进行直接寻址，则本条指令前必须用前缀指出段寄存器名。例如：

CS：MOVBX，[3000H]；将CS段的3000H和3001H两单元的内容送BX

设CS为5100H，则本指令在执行时，将54000H和54001H两单元的内容取出送BX。

注意：在汇编语言中常将“[]”方括号中的内容作为存储单元的地址。29304．寄存器间接寻址

采用寄存器间接寻址方式时，操作数一定在存储器中，存储单元的有效地址由寄存器指出，这些寄存器可以为BX、BP、SI和Dl之一，即有效地址等于其中某一个寄存器的值：31

和直接寻址的情况一样，如果指令前面没有用前缀指明具体的段寄存器，则寻址时默认的段寄存器通常为DS。如寄存器为BP时，则对应的段寄存器为SS。

采用寄存器间接寻址时，允许在指令中指定一个位移量，这样，有效地址通过将一个寄存器的内容加上一个位移量来得到。位移量可以为8位，也可以为16位。即32在有些资料中，将位移量看成是一个相对值，因此把带位移量的寄存器间接寻址叫寄存器相对寻址。细分起来，寄存器间接寻址可分为以下四种：（1）以BX寄存器进行间接寻址——数据段基址寻址

用BX寄存器进行间接寻址时，默认的段寄存器为DS，因为BX称为基址寄存器，所以这种寻址方式也叫数据段基址寻址。例如：

MOVAX，[BX]

设DS=5000H，BX=3000H，则本指令在执行时，将53000H和53001H两单元的内容送AX。333435

如果要对其他段寄存器所指的区域进行寻址，则必须在指令前用前缀指出段寄存器名。例如：

ES：MOVCX，[BX]

设ES=3000H，BX=4000H，则本指令在执行时，将34000H和34001H两单元的内容送CX。（2）以BP寄存器进行间接寻址——堆栈段基址寻址如果以寄存器BP对操作数进行间接寻址，则必须注意，操作数默认在堆栈段中，因为BP称为基址寄存器，所以这种寻址方式通常称为堆栈段基址寻址。例如：36

MOVBX，[BP]

设SS=5000H，BP=4000H，则本指令在执行时，将54000H和54001H两单元的内容送BX。（3）以S1、DI寄存器进行间接寻址——变址寻址

SI和Dl寄存器分别称为源变址寄存器和目的变址寄存器，所以用这两个寄存器来进行间接寻址也叫变址寻址。变址寻址通常用于对数组元素进行操作，另外，后面还将讲到有些串操作指令要求用固定的变址寄存器对操作数进行寻址，操作过程中，指令会自动修改变址寄存器中的地址，以指向下一个操作数。37（4）将BX、BP和S1、DI寄存器组合起来进行间接寻址——基址加变址的寻址

通常将BX和BP称为基址寄存器，将SI和DI称为变址寄存器。8086指令系统允许把基址寄存器和变址寄存器组成起来构成一种新的寻址方式，叫基址加变址的寻址。用这种寻址方式时，操作数的有效地址是：个基址寄存器（BX或BP）的内容加上一个变址寄存器（S1或D1）的内容。即38例如：

MOVAX，[BX+SI]设DS=1000H，BX=5000H，SI=2000H，则上面指令在执行时，有效地址为7000H，本指令将17000H和17001H两单元的内容取到AX中。在基址加变址的寻址方式中，只要用上BP寄存器，那么默认的段寄存器就是SS；在其它情况下，默认的段寄存器均为DS。如果操作数不在默认段，则要用前缀指出相应的段寄存器名。

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用基址加变址的寻址方式时，与变址寻址、基址寻址的情况类似，也允许带一个8位或16位的位移量。带位移量的基址加变址的寻址，在有些资料中也称为相对的基址加变址寻址。例如：

MOVAX，[BX＋SI＋0050]；将BX和SI中的内容与0050相加作为有效地址。

由于基址加变址的寻址方式中，允许两个地址分量分别改变，而且有一个对段寄存器的约定规则——即如果基址寄存器用BX，则默认的段寄存器为DS；如果基址寄存器用BP，则默认的段寄存器为SS——这种寻址方式使用起来很灵活，特别是为堆栈中数组的访问过程提供了极大的方便。40如图5-2所示，在访问堆栈数组时，可以在BP中存放堆栈顶的地址，位移量表示数组第一个元素到栈顶的距离，变址寄存器SI（也可为DI）指出数组元素。

图5-3对8086有关操作数的各种寻址方式进行了总结。图中不仅指出了每种寻址方式下操作数的来源，还表明了有效地址的计算方法。414243

为了使