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Intel80x86微处理器第06次课v2016pdf

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第2章 80X86微处理器

第2章 80X86微处理器

BHE / S7
WR
DT / R
DEN
第2章 80X86微处理器 80X86微处理器 (3) 最大模式下的总线读操作
S2 ~ S0
S2 ~ S0
BHE / S7
MRDC * IORC *
第2章 80X86微处理器 80X86微处理器 (4) 最大模式下的总线写操作
S 2 ~ S0
S 2 ~ S0
第2章 80X86微处理器 80X86微处理器
8086/8088微处理器 2.1 8086/8088微处理器
AH AL BL CL DL AX累加器 BX基数 CX计数 DX数据 通 用 寄 存 器 数据 寄存器
2.1.2 8086的内部寄存器组 1、通用寄存器(16位) ① 数据寄存器 : AX:累加器 BX:基址寄存器 CX:计数寄存器 DX:数据寄存器 分为8位的寄存器： AH AL BH BL CH CL DH DL ② 变址和指针寄存器 ： SP:堆栈指针寄存器 BP:基址指针寄存器 SI、DI:源、目的变址寄存器
第2章 80X86微处理器 80X86微处理器
2.4.2 8086工作模式 8086工作模式
8086在最小模式下的典型配置 1、8086在最小模式下的典型配置
第2章 80X86微处理器 80X86微处理器
8086在最大模式下的典型配置 2、8086在最大模式下的典型配置
MN/MX 时钟 发生器 CLK 8284 A19 - A16 8086 CPU 地址 ALE AD15~0 BHE STB 锁存器 地址总线 8282×3 总线信号 8086系统
第2章 80X86微处理器 80X86微处理器 各引脚信号（最小模式下） ① GND、VＣＣ 地和电源 ② AD15~AD0 地址/数据复用 ③ A19/S6~A16/S3 地址/状态复用 ④ BHE＃/S7 高8位数据总线允许/状态复用 ⑤ RD＃ 读信号输出 ⑥ WR＃ 写信号输出 ⑦ M/IO＃ 存储器/输入输出控制信号输出 ⑧ READY “准备好”信号输入 ⑨ INTR 可屏蔽中断请求信号输入 ⑩ INTA＃ 中断响应信号输出 ⑾ NMI 非屏蔽中断请求信号

第2章 80X86微处理器

第2章 80X86微处理器


题②的物理地址＝CS×16＋偏移地址＝4C82H×16＋
FA25H＝5C245H

从例2.2可以看出：在题①和②中给定的段 基址和偏移地址各不相同，而计算所得的物理 地址却是一样的，均为5C245H。这说明，对 于存储器的任意存储单元来说，物理地址是惟 一的，而逻辑地址却有无数组。不同的段基址 和相应的偏移地址可以形成同一个物理地址。
IA-32（Intel Architecture-32）
5
Intel 64处理器

引入64位英特尔指令集结构

兼容32位指令系统 新增64位工作方式


Many core 继续丰富多媒体指令 处理器集成多核（Multi-core）技术
6
处理器进入多核时代
2.1.1 Intel 8086 CPU内部结构

源数据区物理地址＝DS×16＋SI
目标数据区物理地址＝ES×16＋DI

8086的输入/输出结构
在8086微机系统中，配置了一定数量的输 入/输出设备，而这些设备必须通过输入/输出， 即I/O接口芯片与CPU相连接。每个I/O接口芯 片都有一个或几个I/O端口，像存储器一样，
每个I/O端口都有一个唯一的端口地址，以供

返回本章首页
英特尔80x86处理器
Intel 64处理 器
Intel 8086
酷睿多核系列 奔腾多核系列
奔腾4 奔腾III 奔腾II 奔腾 80486 80386 IA-32处理 器
80286 8086 4004
3
16位80x86处理 器
16位80x86处理器

16位结构处理器 8086/8088指令系统提供16位基本指令集 80186/80188增加若干条实用指令 8086的工作方式是实方式（Real Mode） 80286增加保护方式（Protected Mode） 80286引入了系统指令 为操作系统等核心程序提供处理器控制功能

2)80x86微处理器

2)80x86微处理器
2、执行单元EU 执行单元EU由4个通用寄存器，4个专用寄存器，标 志寄存器和算术逻辑单元ALU组成。 执行单元EU负责指令的执行。

二、8086中的寄存器 １、通用寄存器 4个16位寄存器: AX,BX,CX,DX。 其中AX是累加器。 8个8位寄存器： AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL。 ２、专用寄存器 SP：堆栈指针寄存器, 用于确定堆栈在内存中位置 BP：基数指针寄存器, 用于寄存器间接寻址中 SI：源变址寄存器, 用于寄存器间接寻址中 DI：目的变址寄存器, 用于寄存器间接寻址
第二章
§１
80x86微处理器
8086/8088的结构
8086/8088CPU是Intel公司于1978年推出的一种16位 微处理器，是最早投入市场的16位CPU产品之一。其 中8086CPU外部数据总线是16位的，而8088CPU外部 数据总线是8位的。
Hale Waihona Puke 主要特点如下：数据总线16位,能处理16位数据,也能处理8位数据。 地址总线20位,可寻址的地址空间为1m字节。 在汇编语言上与8080/8085兼容 时钟频率为5mhz 具有一整套以之相配的外围接口芯片 采用单－５V电源
６、WR：写信号、输出、低电平有效 ７、HOLD：总线保持请求信号、输入、高电平有效。 此信号是CPU之外的其他主部件要求占用总线，向CPU 发出的请求信号。 ８、HLDA：总线保持响应信号、输出、高电平有效。 此信号表示CPU对其他主部件的总线请求作出响应， 与此同时，所有与三态门相接的CPU的引脚呈现高 阻，从而让出了总线。

实际上，1m字节存贮器分成两个体，偶数地址单元 形成一个体，其数据线连数据总线低8位,而奇数地 址形成一个体,其数据线连数据总线高8位。 ３、I/O编址

第2章80X86微处理器

第2章80X86微处理器
指令译码器ID(Instruction Decoder)：将指令码 变成内部电路控制信号，等三部分组成。
程序由指令序列组成。
19
2.1 8086/8088微处理器的结构----执行单元（EU） 时序部件和微操作控制部件
时序部件：时钟系统、脉冲分配器。 微操作控制部件：组合逻辑电路，
在指令译码电路、时钟脉冲信号的控制下，实 现一系列逻辑动作（微操作），完成指令功能。
8086/8088外部地址线共有20根，可直接寻址 空间为220=1024K。
8086/8088内部寄存器为16位，包括指令计数 器。
8086/8088共有4个段寄存器：CS，DS，ES， SS。同样是16位寄存器。
地址合成器，将指令计数器或指令中指出的地址， 与段寄存器中的数据，组合成20位的外部地址。
指令是一种能供机器执行的控制代码，有操作码 和地址码两部分组成。
18
2.1 8086/8088微处理器的结构----执行单元（EU） 指令部件
程序计数器PC(Program Counter)：存储指令地 址
指令寄存器IR(Instruction Register)：保存当前 执行指令（代码）
DMA时，高阻态 。
36
2.2 8086/8088的外部引脚及其功能 3、控制/状态总线 BHE/S7 S7状态在T2、T3和T4周期有效（低电平），
在中断确认周期和局部总线出让的最后一个逻 辑状态时间保持高阻态。 在第一次中断确认周期的T1期间，S7保持低 电平。
指令寄存器----正在执行的指令 指令队列缓冲器----下一条执行的指令 8088/8086指令系统为可变长度指令系统，根
据不同需要，指令由1 ~ 6 字节组成。 为什么要用指令队列缓冲器？ 流水线技术。

第3章80X86微处理器

第3章80X86微处理器
第3章 Intel 80X86微处理器 3.1 运算器概述 3.2 控制器概述
3.3 微程序控制器概述
3.4 中央处理器的功能和组成 3.5 8086的内部结构
3.6 8086的引脚信号和工作模式
3.7 8086的操作时序 3.8 80386微处理器 3.9 Pentium微处理器
第1页 2018年8月2日星期四
第21页 2018年8月2日星期四
第3章 Intel 80X86微处理器
一般有两种途径来形成指令地址：
一是顺序执行时，通过程序计数器自动增量形成 下条指令地址，即每取一条指令，PC自动加1； 二是遇到要改变程序执行顺序时，一般由转移指 令形成转移地址送程序计数器，形成下条指令地址。 PC在某些计算机中用来存放当前正在执行的指 令地址；而在另一些计算机中用来存放下条指令地 址；在有预取指令功能的计算机中用来存放下条要 取出的指令地址。
第3章 Intel 80X86微处理器
掌握： 加减运算的实现 控制器的功能和基本组成 微程序控制器的概念、原理
第2页
2018年8月2日星期四
第3章 Intel 80X86微处理器 运算器部件： 是计算机加工处理数据的功能部件。
对数据的加工处理包括：
数值数据的算术运算： 加、减、乘、除等； 逻辑数据的逻辑操作： 与、或、非、异或等。 运算器的核心功能： 实现算术运算和逻辑运算 算术逻辑单元ALU（Arithmetic-Logical Unit）： ALU是运算器中的核心部件。也是运算器内部传 送数据的重要通路。
第23页 2018年8月2日星期四
第3章 Intel 80X86微处理器
4．时序控制信号形成部件
时序控制信号形成部件，对译码器送来的控制信号，按一 定的时序关系产生控制信号序列，控制CPU内部各部件完成指 令功能。同时也发出各种外部控制信号。 时序信号的形成，是在时钟脉冲的作用下进行的。 时序控制信号要根据被控制部件的反馈信号进行调整。

第2章 80X86微处理器

第2章 80X86微处理器

第2章16位和32位微处理器合肥工业大学计算机与信息学院高妍妍What’s inside?本章重点:CPU的编程结构8086CPU引脚最小工作模式和最大工作模式的异同点8086CPU与8088CPU的差别CPU的操作时序第2章80x86微处理器• 2.2 Intel 8086微处理器• 2.4 8086系统的组成• 2.5 8086系统时钟和总线周期2.2 Intel 8086微处理器•2.2.2 8086CPU的编程结构•2.2.3 8086CPU的引脚及其功能2.2.2 8086 CPU的编程结构BIU和EU的动作协调原则（流水线技术）•当指令队列中有两个或两个以上空字节，且EU未向BIU申请读写存储器或I/O口时，BIU就会自动地顺序预取后续指令到指令队列（先入先出队列）。

•当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。

2.2 Intel 8086微处理器•2.2.2 8086CPU的编程结构•2.2.3 8086CPU的引脚及其功能•（2.4 8086系统的组成）•8086CPU•1978年，Intel公司推出了首枚16位微处理器8086，如下图所示。

•数据线：16位（根）•地址线：20位（根）•寻址范围：220＝1M各引脚信号：信号、引脚的定义按照英文缩写来记忆，8086系统使用“正逻辑”，符号上面有无“——”，是表示它的有效电平是什么，“——”表示“0”，低电平有效，没有“——”的表示“1”，高电平（＋5V）有效。

存储器2211H 7766H存储器硬件连接的几个特点：1.2.3.STB8282锁存器和8086的连接。

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• 段寄存器（4个）
– CS(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、 – SS(堆栈段寄存器)、ES(附加段寄存器)
• 指令指针寄存器（1个）
– IP(指令指针)：指向当前指令代码段中的位置；
8086/8088 CPU内部寄存器及标志位中英名称对照表：
通用数据寄存器: AX 累加器 Accumulator register BX 基地址 Base address register CX 计数 Count register DX 数据 Data register
• • • • • • 8086/8088 CPU的功能结构 8086/8088 CPU的寄存器结构 8086/8088 CPU的引脚功能 8086/8088 CPU的工作模式 8086 微处理器的总线时序 8086/8088 CPU的存储器管理
•
微型计算机的工作过程
– 微机的工作过程就是执行程序的过程，也就是执行指令序列的过程，即周而复 始地取指令、分析指令和执行指令。 – 计算机的工作过程可以描述为：(P50 图2-22 2002版)
8086 EU BIU BUS 取指1 忙 执行1 取指2 忙 执行2 取指3 忙 执行3 取指4 忙 执行4 取指5 忙 执行5 取指6 忙 执行6
BUS
8086/8088 CPU内部结构
• BIU的组成：
– 四个16位的段寄存器(CS、DS、SS、ES)
– – – – –
16位指令指针IP 指令队列(6个/4个字节) 16位内部寄存器(与EU部件通信) 20位地址加法器() 输入/输出总线控制电路
CPU总线周期的基本概念；规则字的概念及其传送特点 √ 8086 微机系统的存储器组织；逻辑地址、物理地址的表示方法及其转换计算 √ 8086 微机系统（最小方式）的组成及特点 √
•
•
80386/80486的的结构特征和存储器管理 √
了解P5、P6、Netburst、Core构架微处理器
4.1 8086/8088微处理器
上电->产生Reset信号->从入口地址执行程序->HLT->停机
图2-22 微型计算机的工作过程
提示：IBM PC 入口地址 FFFF0H
4.1.1 8086/8088CPU的功能结构
采用指令流水线工作方式 —— 指令预取队列 对内存储器进行分段管理 —— 段寄存器、地址运算器 支持多处理器系统 —— 状态信号输出、总线控制器 为了提高程序的执行速度，充分利用总线，8086/8088CPU被设计成由两个独立 的功能部件构成：BIU (Bus Interface Unit)和EU (Execution Unit)
微型计算机原理与接口技术
（第六讲）
第4章 Intel 80x86微处理器
教学内容:
• 8086/8088 微处理器 √
•
•
80386/80486 微处理器 √
P5、P6、Netburst、Core构架微处理器
知识点和教学要求:
• 8086 微处理器基本结构及主要引脚功能 √
•
• • •
CPU内通用数据寄存器、地址寄存器及标志寄存器的功能 √
• EU的组成：
– 四个16位通用数据寄存器(AX、BX、CX、DX) – 四个16位专用寄存器(BP、SP、SI、DI) – 16位标志寄存器FR Register: A part of the central processing – 16位算术逻辑单元ALU unit where groups of binary digits are stored as the computer is processing them. – EU控制电路
• 通用数据寄存器（4个）
– AX(累加器)、BX(基地址寄存器)、CX(计数寄存器)、DX(数据寄存器)
• 地址寄存器（4个）
– SP(堆栈指针)、BP(基址指针)、SI(源变址寄存器)、DI(目标变址寄存器)
• 标志寄存器（1个）
– FR(标志寄存器)：有效位9位：6位状态位，3位控制位； – 状态位：CF、PF、AF、ZF、SF、OF ；运算结果特征，据此控制后续指令走向 – 控制位：DF、IF、TF；可由指令来设置，以控制8086/8088CPU的操作方式；
指令指针寄存器： IP 指令指针 Instruction Pointer
标志寄存器： FR 标志寄存器 Flag Register
状态标志： 地址寄存器： CF 进位 Carry Flag SP 堆栈指针 Stack Pointer PF 奇偶 Parity Flag BP 基址指针 Base Pointer AF 辅助进位 Auxiliary carry Flag SI 源变址 Source Index register ZF 零 Zero Flag DI 目标变址 Destination Index SF 符号 Sign Flag register OF 溢出 Overflow Flag 段寄存器： 控制标志： CS 代码段 Code Segment DF 方向 Direction Flag DS 数据段 Data Segment IF 中断允许 Interrupt-enable Flag SS 堆栈段 Stack Segment TF 陷阱 Trap Flag ES 附加段 Extra Segment
8 位
1 2 3 4 5 6

标志寄存器
执行部件（ EU ）
总线接口部件（ BIU ）
指令的一般执行过程： 取指令 -> 指令译码 -> 读取操作数 -> 执行指令 -> 存放结果
4.1.2 8086/8088 CPU的寄存器结构
在8086 /8088 CPU中有14个16位寄存器可供使用，按用途分为五大类。
• 总线接口部件BIU
– 负责与外部的存储器、I/O接口传递信息 – 基本功能：取指令、读操作数、写结果
• 执行部件EU
– 负责指令分析、执行等时序操作 – 基本功能：分析指令、执行指令
EU与BIU在指令队列的支持下采用流水线工作方式，提高CPU的工作效率。
图4-1 取指令和执行指令的流水作业
8080 CPU BUS 取指1 忙 执行1 取指2 忙 执行2 取指3 忙 执行3
图4-2 8086/8088 CPU内部结构框图
20 位 地 址 运算器
通用寄 存器组
AH BH CH DH
SP BP DI SI
AL BL CL DL
∑
16/8 位
专用 寄存 器组
CS DS SS ES IP
内部暂存器
总线 控制电路
外部 总线
16 位 ALU总线
运算寄存器
指令队列缓冲器
ALU
EU 控制电路