《微机原理及接口技术》第二章

第二章
本章要点
微处理器
8086CPU内部并行结构及外部引脚
8086CPU的存储器组织及地址变换
8086系统的基本配置及其支持芯片
8086CPU的基本时序
8086CPU内部结构及外部引脚
8086CPU和8088CPU
相同点 8086
16位微处理器HMOS工艺制造， 外形封装为双列直插式40个引脚， 时钟频率为4～8MHz
总线 接口 单元
寄存 器结 构
8086CPU的内部并行结构
8086CPU内部结构及外部引脚
寄存器结构
8086寄存器
8086CPU内部结构及外部引脚
寄存器结构
通用寄存器
• 包括AX、BX、CX、DX四个16位寄存器，存放算术与逻辑 运算的操作数、中间结果和地址信息，可作为两个8位寄存器 使用，寄存器的高、低字节分别命名为AH、BH、CH、DH、 AL、BL、CL、DL，寄存器具有双重性． • 包括 SP、 BP、 SI、 DI四个 16位寄存器，存放或指示操作数 的偏移地址。8086CPU的内部寄存器是16位的，而外部地址 总线是20位的，为使内部16位寄存器能寻址1MB的内存地址 空间，需将内存分段，每个段的长度不超 216 =64KB ，这样 在数据寻址时，就要给出数据所在的段及段内偏移量，即偏 移地址 • 包括CS、DS、SS、ES四个16位寄存器，用来存放当前可 寻址的4个段的段首址。8086CPU采用地址分段技术，可使 16位的CPU寻址1MB地址空间，按段的使用性质将内存分为 4种段:代码段、数据段、堆栈段和附加段，分别由CS、DS、 SS、ES加以标识。
指示器和变址寄 存器
段寄存器
指令指示器与状 态标志寄存器
• 16位的指令指示器IP用来存放将要执行的下一条指令在代码 段中的偏移地址，具有自动加1功能

第二章 1. 8086CPU内部由哪两部分组成？它们的主要功能是什么？答：8086CPU 内部由执行单元 EU 和总线接口单元 BIU 组成。

主要功能为：执行单元 EU 负责执行指令。

它由算术逻辑单元(ALU)、通用寄存器组、16 位标志寄存器(FLAGS)、EU 控制电路等组成。

EU 在工作时直接从指令流队列中取指令代码，对其译码后产生完成指令所需要的控制信息。

数据在 ALU 中进行运算，运算结果的特征保留在标志寄存器 FLAGS 中。

总线接口单元 BIU 负责 CPU 与存储器和 I ／O 接口之间的信息传送。

它由段寄存器、指令指针寄存器、指令队列、地址加法器以及总线控制逻辑组成。

2. 8086CPU 中有哪些寄存器？各有什么用途？答：8086CPU 内部包含4组16位寄存器，分别是通用寄存器组、指针和变址寄存器、段寄存器、指令指针和标志位寄存器。

（1）通用寄存器组 包含4个16位通用寄存器 AX 、BX 、CX 、DX ，用以存放普通数据或地址，也有其特殊用途。

如AX （AL ）用于输入输出指令、乘除法指令，BX 在间接寻址中作基址寄存器，CX 在串操作和循环指令中作计数器，DX 用于乘除法指令等。

（2）指针和变址寄存器 BP 、SP 、SI 和DI ，在间接寻址中用于存放基址和偏移地址。

（3）段寄存器 CS 、DS 、SS 、ES 存放代码段、数据段、堆栈段和附加段的段地址。

（4）指令指针寄存器IP 用来存放将要执行的下一条指令在现行代码段中的偏移地址。

（5）标志寄存器Flags 用来存放运算结果的特征。

3. 8086CPU 和8088CPU 的主要区别是什么？答：8088CPU 的内部结构及外部引脚功能与8086CPU 大部分相同，二者的主要不同之处如下：（1）8088指令队列长度是4个字节，8086是6个字节。

（2）8088的BIU 内数据总线宽度是8位，而EU 内数据总线宽度是16位，这样对16位数的存储器读/写操作需要两个读/写周期才能完成。

系统扩展接口设计 CPU一般由寄存器阵列RS、算术逻辑运算单元ALU、控制器和内部总线及 缓冲器组成。 寄存器是CPU内部的存储单元，作用是暂存需 要反复使用的数据。 寄 存 器
用寄存器 用寄存器 的 ， 。 用的是 数器PC， 一 ， 寄存器 的 IP， 是要 存 一 要 一 用寄存器 用寄存器用 暂存数据、 作数 。
系统扩展接口设计
注意 8个通用寄存器一般均可用来存放指令的操作数或保存运算结果，但是在某些 中又必须专用某个寄存器，如I/O操作时必须使用AX，循环指令中必须使用CX。 指针和变址实际上是相同的概念，都是存储单元地址，一般指令中用来存放存储单 元的地址可作用BX、BP、DI之一，但字符串操作指令中必须使用SI和DI，而堆栈 操作中必须使用SP来存放栈顶单元地址。 2、段寄存器 段寄存器是专用寄存器，用在存储器访问时存放段的基址。 3、控制寄存器 （1）指令指针寄存器 指令指针寄存器IP中存放着下一条要取出指令的偏移地址，它具有自动加1 功能，每取出1B的指令机器码，它就自动加1，使它指向下一个要取的内存单 元。这个寄存器由CPU内部使用，CPU正是利用此寄存器才确保程序中的指令 能依次执行。程序中不可访问此寄存器，但某些指令具有隐含改变IP的功能， 如转移、循环、调用子程序等指令。 （2）标志寄存器在其它章节详述
系统扩展接口设计
1、PC=00H，从地址00H处取一条指令。设第一条指令占2B，取出后PC自动加2。 CPU随后执行所取指令，指令操作码指出应将操作数3放入累加器A内。 2、PC=02H，从地址02H处取一条指令。设第二条指令占2B，取出后PC自动 加2。CPU随后执行刚才所取指令，指令操作码指出应将操作数5与累加器A的 内容相加，并将结果8暂存A内。 3、PC=04H，从地址04H处取一条指令。设第三条指令占2B，取出后PC自动加2 。CPU随后执行刚才所取指令，指令操作码指出应将累加器A内容与操作数1相 减，结果7暂存在A内。 4、PC=06H，从地址06H处取一条指令。设第四条指令占2B，取出后PC自动 加2。CPU随后执行刚才所取指令，指令操作码指出应将累加器A中内容保存到 操作数所指定的内存单元中。 5、PC=08H，从地址08H处取一条指令。设第五条指令占1B，取出后PC自动加 1。CPU随后执行刚才所取指令，该指令无操作数，指令操作码指出CPU应暂 停，故CPU不再往下取指令。

二. 存储器容量: 存储器由若干“存储单元”组成，每一单元存放 一个“字节”的信息。 10000101 1字节（Byte)即为8位二进制数 2字节即为1个“字”(word) 4字节即为1个“双字”(Dword) 1K容量为1024个单元 1M=1024K=1024*1024单元 1G=1024M
术语： “读”：即输入,信息从外部→CPU “写”：即输出,信息从CPU→外部 “读内存”：从存储器取信息→CPU “写内存”：信息写入存储器
2.2
计算机系统中的存储器基础知识
(含教材第1章和第7章的相关内容)
一.分类: 存 主存储器:RAM、ROM (EPROM) 储 辅助存储器:磁盘、光盘 器 高速缓冲存储器
AB地址总线 微 机 I/O设备 系 统 的 硬 DB数据总线 件 结 CB控制总线 构
C P
U
存储器
存储器
I/O接口
① 以CPU为核心通过3条总线连接存储器、I/O接口 存储器:指系统的主存储器，简称为内存。 用来存放程序、数据
AB地址总线 微 机 I/O设备 系 统 的 硬 DB数据总线 件 结 CB控制总线 构
读存储器过程
C P U 地 址 线
1 0 0 1 0 0 01 1 0 1 0 0
A12 A11
0000H 0001H
地 址 译 码 器
A0
1234H
数据线
89H89HC PU 数 据 线1FFFH
存储器
读写控制电路
存储器读命令
CPU控制线
CPU通过地址线发出地址； 由地址译码器对地址进行“翻译”, 选中某一存储单元 CPU发出存储器读命令, 某一存储单元的内容送往CPU数据线。
第二章