第2章_1 8086CPU的功能结构
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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。
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 。
8086CPU的组成8086CPU是一种早期的微处理器,用于计算机的中央处理单元(CPU)。
它由多个组件组成,包括逻辑单元、寄存器、内存控制器、输入/输出单元等。
以下是对8086CPU组成的详细描述:1. 逻辑单元:8086CPU的逻辑单元包括各种控制单元和调度单元,用于处理指令、数据和内存访问请求。
这些逻辑单元负责协调各个组件之间的操作,确保CPU能够高效地执行任务。
2. 寄存器:8086CPU使用多个寄存器来存储数据和处理指令。
这些寄存器用于临时存储数据、操作数和结果,并支持CPU执行各种操作。
3. 内存控制器:8086CPU的内存控制器负责与主存储器(如RAM)进行通信,以快速访问数据和指令。
内存控制器通过内部总线与逻辑单元和其他组件进行交互,确保数据传输的效率和准确性。
4. 输入/输出单元:8086CPU的输入/输出单元负责与外部设备进行通信。
这些设备包括显示器、键盘、鼠标、硬盘驱动器等。
输入/输出单元通过接口与外部设备连接,并处理与它们的通信和数据传输。
5. 时钟和电源管理:8086CPU需要一个时钟信号来控制其操作速度。
时钟信号的频率决定了CPU的执行速度。
此外,8086CPU还具有电源管理功能,以确保各个组件在需要时获得适当的电源,并在不需要时关闭以节省能源。
总的来说,8086CPU由多个组件组成,这些组件协同工作以实现高效的计算任务。
它具有强大的逻辑单元、寄存器、内存控制器和输入/输出单元,以及时钟和电源管理功能,使其成为早期计算机系统的重要组成部分。
这些组件的组合和协同工作,使得8086CPU能够处理复杂的指令和数据,并支持计算机系统的正常运行。
8086CPU 的结构与功能CPU 结构与功能不管什么型号的CPU ,其内部均有这四⼤部件1. ALU :算术逻辑单元2. ⼯作寄存器:分为数据寄存器和地址寄存器⼯作寄存器的⽬的是为了提⾼运算速度,希望参与运算的数据不从外部存储器去取数据,⽽是在CPU 内部取,所以要有能暂存少量数据的寄存器。
数据寄存器是专门存放数据的,地址寄存器是专门存放地址,进⾏间接寻址⽅式,但当地址寄存器不提供地址时,也可以⽤来暂存数据。
3. 控制器:中央指挥机关4. I/O 控制逻辑电路⼀般CPU 执⾏存储器(按字节组织)⾥⾯指令过程如下:1. CPU 通过控制器部件⾥⾯的程序计数器(PC )给外部存储器的地址引脚输出地址(通过地址总线AB ),同时CPU 给存储器发送读操作命令;2. 在读操作下,就把这个地址单元的指令代码通过数据总线(DB ),取回来放在指令寄存器⾥⾯(IR ),注意此时因为指令没有执⾏完,所以PC 还不能去往下⼀条指令,IR 没有地⽅放数据。
3. 指令译码器(ID )不断检测指令寄存器有没有数据,有的话就把指令取⾛放在ID ⾥⾯,取来的指令就被ID 译码分析,就知道这个指令希望CPU 做什么,怎么做;4. ID 通知控制逻辑部件,在相应的控制引脚发出相应的有效命令(读,写等);5. 此条指令执⾏完,IR 为空,PC ⾃动增加到下⼀条指令的地址,执⾏下⼀条指令流程。
如果指令为n 字节,PC ⾃动增n 。
因为在取指令时候,不能执⾏指令,在执⾏指令时候,不能取指令,因此这种架构CPU 是取指令->执⾏指令->取指令...这样循环下去。
CPU 执⾏效率不⾼。
堆栈由先进后出原则组织的存储器区域,称为堆栈。
单⽚机应⽤中,堆栈是个特殊存储区,堆栈属于RAM 空间的⼀部分,堆栈⽤于函数调⽤、中断切换时保存和恢复现场数据(临时数据)。
对于8006 CPU ⽽⾔,堆栈操作是按字操作。
堆栈单元的地址指针由堆栈指针寄存器SP 的内容提供。