8086微处理器及其系统

第2章8086微处理器及其系统教材习题解答1. 8086 CPU 由哪两部分构成，它们的主要功能是什么?在执行指令期间,EU 能直接访问存储器吗，为什么?【解】8086CPU由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。

执行部件由内部寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）与标志寄存器（FR）及内部控制逻辑等三部分组成。

寄存器用于存储操作数和中间结果；算术逻辑单元完成16位或8位算术逻辑运算，运算结果送上ALU内部数据总线，同时在标志寄存器中建立相应的标志；内部控制逻辑电路的主要功能是从指令队列缓冲器中取出指令，对指令进行译码，并产生各种控制信号，控制各部件的协同工作以完成指令的执行过程。

总线接口部件（BIU）负责CPU与存储器、I/O设备之间传送数据、地址、状态及控制信息。

每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。

EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问内存或I/O设备，EU就向BIU 申请总线周期，若BIU总线空闲，则立即响应，若BIU正在取一条指令，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。

2. 8086CPU与传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同？这样的设计思想有什么优点？【解】8086 CPU与传统的计算机相比增加了指令队列缓冲器，从而实现了执行部件（EU）与总线接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系统的效率。

3. 8086 CPU 中有哪些寄存器，各有什么用途？【解】8086共有8个16位的内部寄存器，分为两组：①通用数据寄存器。

四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。

用作8位寄存器时分别记为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。

AX（AH、AL）累加器。

有些指令约定以AX（或AL）为源或目的寄存器。

实际上大多数情况下，8086的所有通用寄存器均可充当累加器。

BX（BH、BL）基址寄存器。

第二章8086/8088微处理器及其系统结构内容提要：1．8086微处理器结构：CPU内部结构：总线接口部件BIU，执行部件EU；CPU寄存器结构：通用寄存器，段寄存器，标志寄存器，指令指针寄存器；CPU引脚及其功能：公用引脚，最小模式控制信号引脚，最大模式控制信号引脚。

2．8086微机系统存储器结构：存储器地址空间与数据存储格式；存储器组成；存储器分段。

3．8086微机系统I/O结构4．8086最小/最大模式系统总线的形成5．8086CPU时序6．最小模式系统中8086CPU的读/写总线周期7．微处理器的发展学习目标1．掌握CPU寄存器结构、作用、CPU引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小/最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；2．理解存储器读/写时序；3．了解微处理器的发展。

难点：1．引脚功能，最小/最大模式系统形成；2．存储器读/写时序。

学时：8问题：为什么选择8088/8086？•简单、容易理解掌握•与目前流行的P3、P4向下兼容，形成x86体系•16位CPU目前仍在大量应用思考题1、比较8086CPU与8086CPU的异同之处。

2、8086CPU从功能上分为几部分?各部分由什么组成?各部分的功能是什么?3、CPU的运算功能是由ALU实现的，8086CPU中有几个ALU?是多少位的ALU?起什么作用?4、8086CPU有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器的各标志位在什么情况下置位?5、8086CPU内哪些寄存器可以和I/O端口打交道，它们各有什么作用?6、8086系统中的物理地址是如何得到的?假如CS=2400H，IP=2l00H，其物理地址是多少?思考题1.从时序的观点分析8088完成一次存储器读操作的过程？2.什么是8088的最大、最小模式？3.在最小模式中，8088如何产生其三总线？4.在最大模式中，为什么要使用总线控制器？思考题1.试述最小模式下读/写总线周期的主要区别。

8086微处理器指令系统数据传送数据传送指令可完成寄存器与寄存器之间、寄存器与存储器之间以及寄存器与I/O 端口之间的字节或字传送，它们共同的特点是不影响标志寄存器的内容通用数据传送指令MOV 传送指令格式： MOV 目标，源指令功能：将源操作数（一个字节或一个字）传送到目标操作数。

源操作数可以是8/16位通用寄存器、段寄存器、存储器中的某个字节/字或者是8/16 位的立即数。

堆栈操作指令后进先出的规则存取信息堆栈指针信息存入堆栈时，堆栈指针将自动减量，并将信息存入堆栈指针所指出的存储单元当需要从堆栈中取出信息时，也将从堆栈指针所指出的存储单元读出信息，并自动将堆栈指针增量堆栈指针始终指向堆栈中最后存入信息的那个单元栈顶不断移动、动端堆栈区的另一端则是固定不变的栈底PUSH 入栈指令格式： PUSH 源指令功能：将源操作数压入堆栈。

源操作数可以是16 位通用寄存器、段寄存器或者是存储器中的数据字。

P38 例 2.12POP 出栈指令格式： POP 目标指令功能：将堆栈中当前栈顶和次栈顶中的数据字弹出送到目标操作数。

目标操作数可以是16 位通用寄存器、段寄存器或者是存储单元。

P39 例 2.13XCHG 交换指令1格式： XCHG 目标，源指令功能：将源操作数与目标操作数（一个字节或一个字）相互交换位置。

源操作数可以是通用寄存器或存储单元。

目标操作数只允许是通用寄存器。

P39 例 2. 14XLAT 换码指令2目标地址传送指令这是一类专用于传送地址码的指令，可用来传送操作数的段地址或偏移地址LEA 有效地址送寄存器指令格式： LEA 目标，源指令功能：将源操作数的有效地址EA 传送到目标操作数。

源操作数必须是存储器操作数。

目标操作数必须是16位通用寄存器。

LDS 指针送寄存器和DS指令格式： LDS 目标，源指令功能：从源操作数所指定的存储单元中取出某变扯的地址指针（共4 个字节），将其前两个字节（即变量的偏移地址）传送到目标操作数，后两个字节（即变量的段地址）传送到DS 段寄存器中。

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 。

8086系统结构与8086CPU详解8086是Intel公司于1978年推出的16位微处理器，是第一个被广泛应用于个人电脑的微处理器。

指令执行单元是8086的核心部分，它包括指令队列和执行单元。

指令队列用于存储将要执行的指令，执行单元根据指令队列中的指令来执行相应的操作。

8086采用流水线执行模式，使指令的执行更高效。

8086有14个寄存器，其中有4个通用寄存器AX、BX、CX和DX，其分别可以作为数据寄存器、地址寄存器、指针寄存器和变址寄存器使用。

AX寄存器可以拆分为两个独立的8位寄存器AH和AL，分别用于存储高8位和低8位数据。

除了通用寄存器外，8086还有4个段寄存器CS、DS、ES和SS，用于存储程序的代码段、数据段和堆栈段的物理地址。

内存管理单元用于实现8086的内存管理功能。

8086采用分段分页的内存管理模式，通过段寄存器和偏移地址来访问内存。

段寄存器存储段的起始地址，偏移地址表示从段起始地址开始的偏移量。

通过这种方式，8086可以寻址1MB的内存空间。

8086使用外部总线与其他设备进行通信。

它包括地址总线、数据总线和控制总线。

地址总线用于传输地址信息，数据总线用于传输数据，控制总线用于传输控制信号。

8086的地址总线宽度为20位，可以寻址1MB的内存空间。

除了系统结构，了解8086的CPU结构也是很重要的。

8086包括指令流水线、ALU、寄存器组、时钟和控制单元等部分。

指令流水线用于提高指令执行的效率，将指令的执行过程分为取指令、译码、执行和写回四个阶段，并行地执行不同的指令。

ALU（算术逻辑单元）用于进行算术和逻辑运算。

寄存器组包括通用寄存器和段寄存器，用于存储数据和地址信息。

8086的时钟是由外部提供的，它通过时钟和控制单元来对指令的执行进行控制。

总的来说，8086的系统结构和CPU结构共同组成了一个完整的微处理器系统。

通过了解其结构，可以更好地理解8086的工作原理和性能特点，为编程和系统设计提供指导。

8086-16位微处理器介绍第⼆章 8086/8088（16位）微处理器第⼀节、16位微处理器第⼀代微处理器 1971年Intel 公司推出4004和8008，是4和8位微处理器，采⽤PMOS ⼯艺。

第⼆代微处理器 1974年推出的8080、M6800、Z-80等，是8位微处理器，采⽤NMOS ⼯艺。

第三代微处理器 70年代后期Intel 公司推出8086/8088、Motorola 公司M68000、Zilog 公司的Z8000，是16位微处理器，采⽤HMOS ⼯艺。

80年代以来，Intel 公司推出80186⽤80286，与8086/8088兼容。

第四代微处理器 1985年，推出的80386及M68020是32位微处理器。

1989年推出80486。

1993年推出Pentium 及80586等更⾼性能的32位和64位微处理器。

第⼆节8086/8088CPU 结构微处理器 8086, 8088结构类似，内部都是16位总线，但外部性能是有区别。

8086CPU 功能结构分为两部分：总线接⼝部件BIU ，执⾏部件EU 。

两部分各⾃执⾏⾃⼰的功能并⾏⼯作，这种⼯作⽅式与传统的计算机在执⾏指令时的串⾏⼯作相⽐极⼤的提⾼了⼯作效率。

计算机执⾏程序时，CPU 的⼯作顺序是：取指令执⾏指令再取指令再执⾏指令．．．特点：CPU 串⾏⼯作。

8086CPU ⼯作顺序是：取指令，执⾏指令同时进⾏。

特点：CPU 并⾏⼯作。

⼀、执⾏部件数据4个通⽤寄存器 : A X , B X , C X , D X4个专⽤寄存器 S P , B P , S I , D I算术逻辑部件：ALU8086/8088的EU 的特点1个标志寄存器： F R ；分成两类：状态标志、控制标志F R 的格式：⼆、总线接⼝部件BIU功能：负责与存储器、I/O 端⼝传送数据BIU 的组成：4个段地址寄存器（16位）：CS 、DS 、ES 、SS16位指令指针寄存器IP20位地址加法器6字节的指令队列⼀条指令20地址的形成：由代码段CS 左移4位后与指令指针寄存器IP 内容相加得到注意：指令执⾏单元（EU ）的功能：⼀般情况下，指令按照它存放的顺序先后执⾏，EU 源源不断地从指令队列中取得指令代码，达到满负荷地连续执⾏指令⽽省去“取指令”的时间。