8086体系结构与80x86CPU

第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

5．简述8086系统中物理地址的形成过程。

8086系统中的物理地址最多有多少个？逻辑地址呢？答：8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。

8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。

通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。

具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。

x86是多少位x86，亦称为x86架构或x86体系结构，是一种32位和64位微处理器架构。

它是Intel于1978年首次引入的一种基于CISC （Complex Instruction Set Computer，复杂指令集计算机）的处理器架构。

自那时以来，x86架构已经成为市场上最为广泛使用的计算机架构之一。

x86架构的第一个处理器是Intel 8086，它是一款16位处理器。

然而，由于对内存限制的需求以及市场的发展，Intel随后推出了Intel 80286（i286）处理器，后者是一款32位处理器，向后兼容8086指令集。

这是x86架构的第一个32位处理器，为今后的发展奠定了基础。

随着计算机技术的进步和市场需求的推动，x86架构建立了其领导地位。

Intel在后续的产品中引入了更先进的处理器，如80386（i386），80486（i486）和Pentium系列，将x86架构推向新的高度。

这些处理器通过增加处理器位宽度并改进指令集来提高计算能力和效率。

虽然32位x86架构在市场上非常成功，但随着技术的进步，对更高计算能力和内存访问的需求也越来越迫切。

为了应对这一需求，x86架构进一步演变为64位架构。

Intel在2003年推出了第一款x86 64位处理器，称为Intel Itanium。

紧接着，Intel又发布了x86架构的64位版本，称为Intel EM64T。

AMD还引入了自己的64位架构，称为AMD64或x86-64。

这些64位处理器不仅可以兼容运行32位操作系统和应用程序，还可以运行64位操作系统和应用程序，提供更高的内存寻址能力。

x86架构的位数指的是处理器的寻址能力和寄存器的位宽度。

在32位x86架构中，处理器能够寻址32位内存地址，这意味着它最多可以寻址2^32（大约4GB）的内存。

而在64位x86架构中，处理器能够寻址64位内存地址，最多可以寻址2^64（约16EB）的内存，实现了更高的内存寻址能力。

8086微处理器的功能与结构四、80x86微处理器的结构和功能(一)80x86微处理器1.8086/8088主要特征(1)16位数据总线(8088外部数据总线为8位)。

(2)20位地址总线，其中低16位与数据总线复用。

可直接寻址1MB存储器空间。

(3)24位操作数寻址方式。

(4)16位端口地址线可寻址64K个I/O端口。

(5)7种基本寻址方式。

有99条基本指令。

具有对字节、字和字块进行操作的能力。

(6)可处理内部软件和外部硬件中断。

中断源多达256个。

(7)支持单处理器、多处理器系统工作。

2.8086微处理器内部结构8086微处理器的内部结构由两大部分组成，即执行部件EU(Execution Unit)和总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)。

和一般的计算机中央处理器相比较，8086的EU相当于运算器，而BIU则类拟于控制器。

3.8086最小模式与最大模式及其系统配置最小模式在结构上的特点表现为:系统中的全部控制信号直接来自8086CPU。

与最小模式相比，最明显的不同是系统中的全部控制信息号不再由8086直接提供，而是由一个专用的总线控制器8288输出的。

4.8087与8089处理机简述(1)8087协处理机8087协处理机与8086组合在一起工作，以弥补8086在数值运算能力方面的不足，所以它又称为协处理机。

(2)8089I/O处理机8089是一个带智能的I/O接口电路，相当于大型机中的通道，它将CPU的处理能力与DMA控制器结合在一起。

它具有52条基本指令，1MB的寻址能力，包含两个DMA通道。

8089也可以与8086联合在一起工作，执行自己的指令，进行I/O 操作，只在必需时才与8086进行联系。

在8089的控制下，可以进行外设与存储器之间、存储器与存储器之间以及外设与外设之间的数据传输。

同时，8089还可以设定多种终止数据传输的方式。

5.总线时序一个基本的总线周期包括4个时钟周期，即4个时钟状态T 1 、T2 、T3 和T4 。

略谈cpu架构种类⼀直对x86/i386/i686/x86_64这些东西感觉很不清楚，查些资料，解决部分问题，⼩记⼀番。

Question1:什么是x86?x86或80x86是英特尔Intel⾸先开发制造的⼀种微处理器体系结构的泛称。

该系列较早期的处理器名称是以数字来表⽰,并以”86”作为结尾,包括Intel 8086/80186/80286/80386/80486/80586/80686等,因此其架构被称为”x86”。

这些体系结构都可以称为IA-32(Intel Architecture, 32bit)。

i686也是32位的cpu。

由于数字并不能作为注册商标，因此Intel及其竞争者均在新⼀代处理器使⽤可注册的名称,如Pentium。

解释：Pentium是英特尔的第五代宏内核x86架构之微处理器，Pentium本应命名为80586或i586。

i686是Pentium II及以后的。

Question2:什么是x86_64?⾸先，这是⼀种64位的cpu体系结构。

Intel早在1990年代就与惠普合作提出了⼀种⽤在安腾系列处理器中的独⽴的64位架构,这种架构被称为IA-64(Intel Architecture, 64bit)。

IA-64是⼀种崭新的体系结构,和x86架构完全没有相似性；2003年AMD对于IA-32架构发展了64位的扩充,并命名为AMD64(有时也被称作x86-64,x64或EM64T),推出了 Opteron处理器家族,开创了x86的64位时代。

这种体系结构被英特尔称之为”Intel 64”。

注意IA-64与x86_64完全不同。

再附加⼀段：“x86-64”,有时会简称为”x64”,是64位微处理器架构及其相应指令集的⼀种,也是Intel x86架构的延伸产品。

”x64”最先由AMD设计,推出时被称为”AMD64”,其后也为英特尔所采⽤,现时英特尔称之为”Intel 64”,在之前曾使⽤过Clackamas Technology (CT)/IA-32e及EM64T。

第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

5．简述8086系统中物理地址的形成过程。

8086系统中的物理地址最多有多少个？逻辑地址呢？答：8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。

8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。

通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。

具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。

8086cpu1、 8086CPU和8088CPU内部结构基本相同，不同之处在于8088有8条外部数据总线，因此为准16位。

8086有16条外部数据总线。

两个CPU的软件完全兼容，程序的编制也完全相同。

2、 8086CPU从功能上分为两⼤部分：⼀是执⾏部件（EU）,⼆是总线接⼝部件(BIU)。

执⾏部件是由以下虽部分组成：（1）四个通⽤寄存器：AX BX CX DX（2）四个专⽤寄存器：基数指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI，⽬的变址寄存器DI（3）标志寄存器FR=flag（4）算术逻辑部件ALU功能是负责执⾏所有的指令，向总线接⼝部件提供指令执⾏的结果数据和地址，并对通⽤寄存器和标志寄存器进⾏管理。

总线接⼝部件由以下部件组成：（1）四个段寄存器：代码段寄存器，数据段寄存器，附加段寄存器，堆栈段寄存器。

（2）指令指针寄存器（3）地址加法器（4）指令队列功能:执⾏外部总线周期，负责存储器与外部端⼝I|O传送数据。

也就是负责CPU与存储器和外设之间的信息交换。

3、共有14个寄存器，分成3个部分：（！）通⽤寄存器8个：AX, BX , CX, DX , SP , BP ,SI ,DI.AX , BX ,CX , DX为数据寄存器，⽤来保存运算中的中间结果和有效地址。

4个寄存器既可以做16位寄存器，也可以做8位寄存器 AL, AH, BL, BH, CL, CH, DL, DH.。

在程序设计中，⼀般把AX⽤作累加器。

BX ⽤作基址寄存器，CX⽤作计数器，DX⽤作数据寄存器。

SP：堆栈指针寄存器；装栈顶指针偏移量。

BP：基址指针寄存器：装栈段中⼀个数据区的基址偏移量。

SI：源变址寄存器；装源操作数地址的偏移量。

DI：⽬的变址寄存器;装⽬的操作数地址偏移量。

（2）段寄存器4个CS；代码段寄存器；装代码段的起始地址；DS；数据段寄存器；装数据段的起始地址；SS; 堆栈段寄存器；装堆栈段的起始地址；ES: 附加段寄存器；装附加段的起始地址。

一、微型计算机基础一、问答题1、下列各机器数所表示数的范围是（1）8位二进制无符号定点整数；0到255（2）16位二进制无符号定点整数；0到65535（3）用补码表示的16位二进制有符号整数；-32768到+327672、(111)X=273，基数X=？X=163、有两个二进制数X=01101010，Y=10001100，试比较它们的大小。

（1）X和Y两个数均为无符号数；X小于Y（2）X和Y两个数均为有符号的补码数。

X大于Y4、一个用十六进制表示的两位整数，如果改用十进制数表示，顺序正好颠倒，该数是多少？35H二、填空题1、对于R进制数来说，其基数（能使用的数字符号个数）是R，能使用的最小数字符号是0。

5、与十进制数67等值的十六进制数是43H。

9、十六进制数0E12转换成二进制数是1110 0001 0010B 。

10、将下列十进制数8609、5254、2730、1998变为8421BCD码分别是1000 0110 0000 1001,0101 0010 0101 0100,0010 0111 0011 0000,0001 1001 1001 1000 。

三、选择题1、在计算机机内部，一切信息的存取、处理和传送都是以 D 形式进行的。

A）EBCDIC码B）ASCII码C）十六进制编码D）二进制编码2、下列数据中，可能是八进制数的是 B 。

A）488 B）317 C）597 D）1893、与十进制数56等值的二进制数是A。

A）111000 B）111001 C）101111 D）1101107、二进制数10101转换成十进制数是 C 。

A）25 B）23 C）21 D）2213、八进制数712转换成二进制数是 B 。

A）111110 B）111001010 C）11100110 D）1110101016、十进制正数43的八位二进制原码 B 。

A）00110101 B）00101011 C）10110101 D）1010101117、十进制负数-61的八位二进制原码是B 。

第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成它们的主要功能是什么答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处8086CPU内部的并行操作体现在哪里答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

5．简述8086系统中物理地址的形成过程。

8086系统中的物理地址最多有多少个逻辑地址呢答：8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。

8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。

通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。

具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。

微机原理课后单元习题-单元2-8086c p u习题二 8086微处理器答案主要内容：主要介绍8086／8088CPU内部结构。

了解80X86CPU的特点。

2.1 8086 CPU在内部结构上由哪几部分组成?其功能是什么?【答】8086的内部结构分成两部分。

总线接口部件BIU，负责控制存储器与I/O端口的信息读写，包括指令获取与排队、操作数存取等。

执行部件EU负责从指令队列中取出指令，完成指令译码与指令的执行行。

2.2 8086的总线接口部件有那几部分组成? 其功能是什么?【答】8086的总线接口部件主要由下面几部分组成：4个段寄存器CS/DS/ES/SS，用于保存各段地址；一个16位的指令指针寄存器IP，用于保存当前指令的偏移地址；一个20位地址加法器，用于形成20位物理地址；指令流字节队列,用于保存指令；存储器接口，用于内总线与外总线的连接。

2.3 8086的执行单元（部件）由那几部分组成?有什么功能?【答】8086的执行单元部件主要由下面几部分组成：控制器、算数逻辑单元、标志寄存器、通用寄存器组。

（1）控制器，从指令流顺序取指令、进行指令译码，完成指令的执行等。

（2）算数逻辑单元ALU，根据控制器完成8/16位二进制算数与逻辑运算。

（3）标志寄存器，使用9位，标志分两类。

其中状态标志6位，存放算数逻辑单元ALU运算结果特征；控制标志3位，控制8086的3种特定操作。

（4）通用寄存器组，用于暂存数据或指针的寄存器阵列。

2.4 8086内部有哪些通用寄存器？【答】四个16位数据寄存器AX、BX、CX、DX，二个指针寄存器SP、BP, 二个变址寄存器SI、DI。

这些寄存器使用上一般没有限制，但对某些特定指令操作，必须使用指定寄存器，可参考后面指令系统章节。

2.5 8086内部有哪些段寄存器？各有什么用途？【答】四个16位段寄存器：CS、DS、SS、ES，分别保存代码段、数据段、堆栈段与扩展段的段地址。

&电子工业出版社&第二章 8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

5．简述8086系统中物理地址的形成过程。

8086系统中的物理地址最多有多少个？逻辑地址呢？答：8086系统中的物理地址是由20根地址总线形成的。

8086系统采用分段并附以地址偏移量办法形成20位的物理地址。

采用分段结构的存储器中，任何一个逻辑地址都由段基址和偏移地址两部分构成，都是16位二进制数。

通过一个20位的地址加法器将这两个地址相加形成物理地址。

具体做法是16位的段基址左移4位(相当于在段基址最低位后添4个“0”)，然后与偏移地址相加获得物理地址。

由于8086CPU的地址线是20根，所以可寻址的存储空间为1M字节，即8086系统的物理地址空间是1MB。

第二章8086体系结构与80x86CPU1．8086CPU由哪两部分构成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU由两部分组成：指令执行部件(EU，Execution Unit)和总线接口部件(BIU，Bus Interface Unit)。

指令执行部件（EU）主要由算术逻辑运算单元(ALU)、标志寄存器FR、通用寄存器组和EU控制器等4个部件组成，其主要功能是执行指令。

总线接口部件(BIU)主要由地址加法器、专用寄存器组、指令队列和总线控制电路等4个部件组成，其主要功能是形成访问存储器的物理地址、访问存储器并取指令暂存到指令队列中等待执行，访问存储器或I／O端口读取操作数参加EU运算或存放运算结果等。

2．8086CPU预取指令队列有什么好处？8086CPU内部的并行操作体现在哪里？答：8086CPU的预取指令队列由6个字节组成，按照8086CPU的设计要求，指令执行部件（EU）在执行指令时，不是直接通过访问存储器取指令，而是从指令队列中取得指令代码，并分析执行它。

从速度上看，该指令队列是在CPU 内部，EU从指令队列中获得指令的速度会远远超过直接从内存中读取指令。

8086CPU内部的并行操作体现在指令执行的同时，待执行的指令也同时从内存中读取，并送到指令队列。

3．8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？答：指令执行部件（EU）设有8个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SP、BP、SI、DI，主要用途是保存数据和地址（包括内存地址和I/O端口地址）。

其中AX、BX、CX、DX主要用于保存数据，BX可用于保存地址，DX还用于保存I/O端口地址；BP、SI、DI主要用于保存地址；SP用于保存堆栈指针。

标志寄存器FR用于存放运算结果特征和控制CPU操作。

BIU中的段寄存器包括CS、DS、ES、SS，主要用途是保存段地址，其中CS代码段寄存器中存放程序代码段起始地址的高16位，DS数据段寄存器中存放数据段起始地址的高16位，SS堆栈段寄存器中存放堆栈段起始地址的高16位，ES扩展段寄存器中存放扩展数据段起始地址的高16位。