8086系统结构[1]

微机原理第2章8086/8088系统结构8086/8088微处理器的内部结构微机原理8086是Intel系列的16bit微处理器，属第三代。

它有16bit数据总线和20bit地址线，可寻址1M空间。

8088有8bit数据总线和20bit地址线，可寻址1M空间。

其内部有16bit数据总线。

AH AL BH BL SI ALU 运算数暂存器标志寄存器EU控制电路16位CSDSSS ES IP 内部暂存器8位1 2 3 4 5 6执行部件（EU ）总线控制电路 指令队列缓冲器总线接口部件（BIU ）通用寄存器加法器80888086累加器基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针基址指针目的变址源变址AX BX CX DX微机原理CPUEUBIU •16位通用寄存器组（AX、BX、CX 、DX、SP、BP、SI、DI）•算术逻辑单元—ALU•暂存器•EU控制器•标志寄存器—FLAG•段寄存器组（CS,DS,SS,ES）,指令指针—IP •地址加法器•指令队列•总线接口控制逻辑微机原理EU 部件不直接与外部总线相连。

它从BIU的指令队列中取指令和数据。

EU 负责指令的执行。

BIU 根据EU 的请求，完成CPU 与存储器或I/O 之间的数据传送。

功能：符号名称高8位符号低8位符号AX累加器AH AL BX基址寄存器BH BL CX计数寄存器CH CL DX数据寄存器DH DL这里的寄存器可以8位或16位参与操作。

符号名称SP堆栈指针寄存器BP基址指针寄存器SI源变址寄存器DI目的变址寄存器这里的寄存器只能以16位参与操作。

符号名称CS代码段寄存器DS数据段寄存器ES附加段寄存器SS堆栈段寄存器IP指令指针寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8 x x x x OF DF IF TF D7D6D5D4D3D2D1D0 SF ZF x AF x PF x CF符号名称定义CF进位标志运算中，最高位有进位或借位时CF=1，否则CF=0 PF奇偶标志运算结果低8位“1”个数为偶数时PF=1，否则PF=0 AF辅助进位D3有向D4进（借）位时AF=1，否则AF=0ZF零标志运算结果每位均为“0”时ZF=1, 否则ZF=0SF符号标志运算结果的最高位为1时SF=1，否则SF=0OF溢出标志运算中产生溢出时OF=1, 否则OF=0符号名称功能TF陷阱标志TF=1将使CPU进入单步执行指令IF中断标志IF=1允许CPU响应可屏蔽中断DF方向标志DF=1将从高地址向低地址处理字符串所以：CF=0PF=1AF=1ZF=0SF=1OF=0微机原理下次课见。

8086结构组成8086是一款16位微处理器，它的结构组成非常复杂。

本文将从以下几个方面来详细介绍8086的结构组成。

一、总体结构8086由三个主要部分组成：执行单元（EU）、总线接口单元（BIU）和寄存器组。

1.执行单元：负责执行指令并进行算术和逻辑运算。

2.总线接口单元：负责与外部设备通信并控制数据传输。

3.寄存器组：包括通用寄存器、段寄存器和指令指针寄存器等。

二、执行单元1.指令队列指令队列是执行单元中的一个重要部分，它可以存储多条指令，以便快速地进行取指令操作。

当EU需要执行一条新的指令时，它会从队列中取出下一条指令并开始执行。

2.算术逻辑单元算术逻辑单元（ALU）是执行单元中的核心部分，它可以进行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除、与、或等操作。

ALU还可以处理条件跳转和无条件跳转等控制操作。

3.状态标志寄存器状态标志寄存器（FLAGS）用于记录ALU运算的结果，以便EU进行下一步操作。

FLAGS寄存器包括零标志位、进位标志位、溢出标志位等。

三、总线接口单元1.地址加法器地址加法器（AFA）是BIU的核心部分，它可以将内部地址转换为外部地址，并控制数据传输。

2.指令缓存器指令缓存器（IC）用于存储从内存中读取的指令。

当EU需要执行一条新的指令时，BIU会从IC中取出相应的指令并传输给EU。

3.数据缓存器数据缓存器（DC）用于暂时存储从内存中读取或写入的数据。

当EU 需要访问内存时，BIU会将相应的数据传输到DC中，EU再从DC中读取或写入数据。

四、寄存器组1.通用寄存器8086有8个16位通用寄存器，分别命名为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP。

这些寄存器可以用于保存临时数据和计算结果等。

2.段寄存器8086有4个16位段寄存器，分别命名为CS、DS、ES和SS。

这些寄存器用于保存程序和数据在内存中的位置信息。

3.指令指针寄存器指令指针寄存器（IP）用于保存下一条指令在内存中的地址。

8086的内部结构
1.寄存器：
8086包含了8个16位的通用寄存器，分为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP。

其中AX寄存器又被分为两个8位的子寄存器AH和AL。

这些寄
存器用于存储数据、地址和控制信息，可以进行各种算术和逻辑操作。

此外，8086还有一些特殊的寄存器，如标志寄存器FLAGS用于存储标志位，IP指令指针寄存器用于存储下一条指令的地址。

2.执行单元：
8086的执行单元包括指令执行单元、算术逻辑单元（ALU）和控制单元。

指令执行单元负责从内存中读取指令，并根据指令的操作码执行相应
的操作。

ALU用于进行算术和逻辑操作，如加减、与或非等。

控制单元用
于控制指令的执行顺序和分支跳转。

3.数据总线和地址总线：
8086有一个16位的数据总线，用于传输数据。

它还有一个20位的
地址总线，用于寻址内存中的数据和指令。

通过这两条总线，8086能够
与外部存储器、输入输出设备等进行数据的读写和通信。

4.总线控制器：
5.输入输出控制器：
6.内存管理单元（MMU）：
7.控制信号产生器：
总的来说，8086的内部结构是一个复杂的系统，包括寄存器、执行单元、数据总线和地址总线、总线控制器、输入输出控制器、内存管理单元和控制信号产生器等组件。

这些组件相互协作，使得8086能够进行数据的处理和存储，实现指令的执行和数据的输入输出。

8086结构组成一、简介8086是英特尔（Intel）公司于1978年推出的16位微处理器，是第一款具有高度通用性的微处理器。

8086结构包括各种功能部件，如寄存器组、运算单元、控制单元等。

本文将详细介绍8086的结构组成和各个组成部分的功能。

二、8086结构组成1. 寄存器组8086包含了多个寄存器，用于存储各种数据和地址信息。

寄存器组包括通用寄存器、指令指针寄存器、段寄存器等。

1.1 通用寄存器8086拥有四个16位的通用寄存器：AX、BX、CX、DX。

这些寄存器可以用于存储数据、地址以及进行运算。

1.2 指令指针寄存器指令指针寄存器IP存储当前执行指令的地址，可以进行程序的跳转和控制。

1.3 段寄存器8086采用段寄存器和偏移地址的方式来定位内存中的数据。

段寄存器包括代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。

2. 运算单元8086拥有一个功能强大的运算单元，可以执行各种运算和逻辑操作。

运算单元包括算术逻辑单元ALU、标志寄存器FLAGS等部件。

2.1 算术逻辑单元（ALU）ALU是8086中重要的组成部分，负责执行各种算术和逻辑运算，如加法、减法、与、或等。

2.2 标志寄存器（FLAGS）FLAGS寄存器用于存储运算结果的状态信息，包括进位标志、零标志、溢出标志等。

这些标志位可以帮助程序进行条件分支和判断。

3. 控制单元控制单元是8086中负责控制和协调各个部件工作的组成部分。

主要包括指令译码器、时钟发生器等。

3.1 指令译码器指令译码器用于解析指令，将指令转化为相应的控制信号，控制其他部件的工作。

3.2 时钟发生器时钟发生器为8086提供稳定的时钟信号，用于同步各个部件的工作，确保指令能够按序执行。

4. 外部接口8086能够与外部设备进行通信，包括输入输出接口和存储器接口。

4.1 输入输出接口输入输出接口负责将内部数据和外部设备进行数据交换，通过输入输出指令控制。

8086cpu的结构和功能8086CPU是由英特尔公司开发的一款经典的16位微处理器。

它是在20世纪80年代初面世的，也是当时最新一代的微处理器。

8086CPU具有复杂的结构和强大的功能，为计算机技术的发展做出了重要贡献。

本文将从多个方面介绍8086CPU的结构和功能。

首先，我们来了解8086CPU的整体结构。

8086CPU包括两个主要部件：执行部件和总线控制部件。

执行部件由数据总线单元（DBU）、算术逻辑单元（ALU）和寄存器组成，负责实际进行数据的处理和运算。

总线控制部件包括指令队列、指令译码器和时序控制器，负责控制数据和指令的传输以及处理器的时序控制。

这种分离的结构使得8086CPU 具有高效的指令执行能力。

其次，我们来探讨8086CPU的功能特点。

8086CPU具有许多强大的功能，包括多种数据类型支持、分段式寻址、以及可扩展的指令集等。

首先是多种数据类型支持。

8086CPU支持多种数据类型，包括字节、字和双字等。

这使得它能够处理各种不同类型的数据，适应了不同应用场景的需求。

其次是分段式寻址。

8086CPU采用分段式寻址的方式，将内存划分为多个段，每个段具有独立的段地址。

这种寻址方式可以灵活地管理内存，提高内存的利用率，并且方便编程。

最后是可扩展的指令集。

8086CPU的指令集非常丰富，包括各种数据处理、逻辑控制、输入输出、以及字符串操作等指令。

同时，8086CPU还支持通过软件扩展指令集，满足用户的个性化需求。

总之，8086CPU作为一款经典的微处理器，具有复杂的结构和强大的功能。

它为计算机技术的发展做出了重要贡献，为后续的微处理器设计奠定了基础。

通过多种数据类型支持、分段式寻址和可扩展的指令集等特点，8086CPU实现了高效的数据处理和灵活的内存管理，为用户的应用提供了广泛的功能支持。

参考文献：1. Patterson, D.A., & Hennessy, J.L. (2017). Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. Morgan Kaufmann.2. Kip Irvine. (2016). Assembly Language for x86 Processors. Pearson.。

课题：8086微处理结构一、8086 CPU的内部结构：图解分析：1、8086 CPU从功能上可分为：总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）执行部件EU（Execution Unit）2、BIU：负责与存储器、外部设备之间进行信息交换。

功能：①负责从内存指定单元取出指令，并送到6字节的指令队列中排列；②同时负责从内存指定单元取出指令所需的操作数并送EU；③EU运算结果也由BIU负责写入内存指定单元。

组成：20位的地址加法器段寄存器（CS、DS、ES、SS）指令指针（IP）指令队列缓存器总线控制电路各组件功能：①地址加法器：计算并形成CPU要访问的内存单元的20位物理地址；②段寄存器：用于存放对应段的段基址；③指令指针寄存器：用于存放下一条要执行的指令的偏移地址；④指令队列：是6字节的“先进先出”的RAM存储器，用于顺序存放CPU要执行的指令，并送EU去执行；⑤总线控制电路：产生总线控制信号，如存储器读/写、I/O读写控制信号。

3、EU：负责指令的执行。

功能：①负责从BIU的指令队列中取得指令、分析指令、执行指令，并将结果存入通用寄存器或由BIU写入内存单元；②同时负责计算操作数所在内存单元的偏移地址。

组成：算术逻辑单元（ALU）标志寄存器通用寄存器：数据寄存器：AX、BX、CX、DX指针和变址寄存器：SP、BP、SI、DIEU控制电路各组件的功能：①算术逻辑单元（ALU）：对操作数进行算术和逻辑运算，也可按指令的寻址方式计算出CPU要访问的内存单元的16位偏移地址；②标志寄存器：用于反映算术和逻辑运算结果的状态；③数据寄存器：用于保存操作数或运算结果等信息；④指针和变址寄存器：用于存放操作数所处存储单元的偏移地址；⑤EU控制电路：接收从BIU指令队列中取得的指令，分析、译码，以便形成各种实时控制信号，对各个部件实现特定的控制操作。

8088/8086的功能结构一、8088/8086的结构8086与8088在结构上都是由和两大部份组成。

以下是8088/8086的内部结构框图。

执行单元EU负责执行指令。

EU在工作时不断地从指令队列掏出指令代码，并完成指令所要求的操作。

它由算术逻辑单元ALU、通用寄放器REGs、标志寄放器FLAGS和EU操纵部件组成。

各部件的功能如下：ALU：即运算器，进行算术、逻辑、移位、偏移地址计算等各类运算。

FLAGS：寄存运算结果的特点，如进借位、是不是为零、奇偶性、溢出等。

REGs：临时寄存操作数、运算结果和操作数地址等。

EU操纵部件：接收指令队列中的指令，进行指令译码、分析，形成各类操纵信号，实现EU 各个部件完成规定动作的操纵。

总线接口单元BIU负责CPU与存储器、I/O接口之间的信息（包括数据、地址、操纵命令等）传送。

包括生成访问存储器所需的20位的物理地址、不断从内存中取指令并送到指令队列、和配合EU对指定的内存单元或外设端口进行数据存取操作。

BIU由段寄放器、指令指针寄放器IP、指令队列、地址加法器和总线操纵逻辑组成。

各部件的功能如下：总线操纵逻辑：CPU与外总线之间的接口，实现指令、数据和其他外部信息的存取。

段寄放器：寄存存储器段的段基地址。

指令指针寄放器：寄存当前要读取的指令的地址。

它相当于前面介绍过的。

指令队列：8088和8086的指令队列长度别离为4字节和6字节，为FIFO(先进先出)结构。

当EU从指令队列中取走指令，指令队列显现空字节时，BIU就自动执行一次取指令周期，从内存中掏出后续的指令代码放入队列中。

当EU需要数据时，BIU依照EU给出的地址，从指定的内存单元或外设中掏出数据供EU利用。

当运算终止时，BIU将运算结果送入指定的内存单元或外设。

当指令队列空时，EU就等待，直到有指令为止。

假设BIU正在取指令，EU发出访问总线的请求，那么必需等BIU取指令完毕后，该请求才能取得响应。

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。