微处理器——内部结构

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什么是微处理器,由几部分组成

什么是微处理器,由几部分组成
微处理器是微型计算机的核心部分，又称为中央处理器(简称CPU)。

微处理器主要由控制器和运算器两部分组成（还有一些支撑电路），用以完成指令的解释与执行。

微处理器由算术逻辑单元（ALU，Arithmetic Logical Unit）、累加器和通用寄存器组、程序计数器（也叫指令指标器）、时序和控制逻辑部件、数据与地址锁存器/缓冲器、内部总线组成。

其中运算器和控制器是其主要组成部分。

逻辑部件：
英文Logic components；运算逻辑部件。

可以执行定点或浮点算术运算操作、移位操作以及逻辑操作，也可执行地址运算和转换。

寄存器部件：
寄存器部件，包括寄存器、专用寄存器和控制寄存器。

通用寄存器又可分定点数和浮点数两类，用来保存指令执行过程中临时存放的寄存器操作数和中间（或最终）的操作结果。

通用寄存器是中央处理器的重要部件之一。

控制部件：
英文Control unit；控制部件，主要是负责对指令译码，并且发出为完成每条指令所要执行的各个操作的控制信号。

其结构有两种：一种是以微存储为核心的微程序控制方式；一种是以逻辑硬布线结构为主的控制方式。

微存储中保持微码，每一个微码对应于一个最基本的微操作，又称微指令；各条指令是由不同序列的微码组成，这种微码序列构成微程序。

中央处理器在对指令译码以后，即发出一定时序的控制信号，按给定序列的顺序以微周期为节拍执行由这些微码确定的若干个微操作，即可完成某条指令的执行。

简单指令是由（3～5）个微操作组成，复杂指令则要由几十个微操作甚至几百个微操作组成。

微机原理试题库及答案

微机原理试题库及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 微处理器的内部结构通常分为哪几个部分？A. 算术逻辑单元（ALU）B. 控制单元（CU）C. 寄存器组D. 所有以上2. 下列哪个不是微机的输入设备？A. 键盘B. 鼠标C. 打印机D. 扫描仪3. 微机的存储器分为哪两种类型？A. 只读存储器（ROM）和随机存取存储器（RAM）B. 硬盘和固态硬盘C. 内部存储器和外部存储器D. 缓存和主存4. 微机的总线分为哪几类？A. 数据总线、地址总线和控制总线B. 并行总线和串行总线C. 内部总线和外部总线D. 低速总线和高速总线5. 微机的中断系统的作用是什么？A. 处理异常情况B. 执行程序C. 管理存储器D. 控制输入输出设备6. 微机的指令系统包括哪些基本操作？A. 加法、减法、乘法和除法B. 逻辑运算C. 移位操作D. 所有以上7. 微机的操作系统主要负责什么？A. 管理硬件资源B. 管理用户界面C. 执行程序D. 管理网络通信8. 微机的编译系统的作用是什么？A. 将高级语言程序转换为机器语言程序B. 管理内存C. 执行程序D. 管理输入输出设备9. 微机的硬件系统和软件系统之间的关系是什么？A. 相互独立B. 相互依赖C. 硬件系统可以独立工作D. 软件系统可以独立工作10. 微机的外设接口通常包括哪些类型？A. 并行接口和串行接口B. USB接口和HDMI接口C. 网络接口和音频接口D. 所有以上二、填空题（每空2分，共20分）1. 微机的中央处理器（CPU）主要包括______和______。

2. 微机的存储器地址空间通常分为______和______。

3. 微机的输入输出接口通常包括______、______和______。

4. 微机的总线宽度决定了数据传输的______。

5. 微机的中断优先级是指中断请求的______。

6. 微机的指令集是CPU执行______的集合。

7. 微机的操作系统是管理______和______的软件。

第二章 8086微处理器

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微处理器的功能与结构

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 。

微型计算机原理与应用三

3.3 8086的寄存器结构
8086CPU内部具有14个16位寄存器，用于提供运算、控制指令执行和对指令及操作数寻址，也就是以前提到的工作寄存器组，基本分为通用寄存器组、控制寄存器组和段寄存器组。
• 通用寄存器组
8个16位通用寄存器组分为两组：数据寄存器及地址指针和变址寄存器。
1. 数据寄存器
数据寄存器包括AX、BX、CX和DX。在指令执行过程中既可用来寄存操作数，也可用于寄存操作的结果。它们中的每一个又可将高8 位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使用。 16位寄存器可以用来存放数据，又可以用来存放地址。而8位寄存器(AH、AL、BH、BL、CH 、CL、DH和DL)只能用于存放数据。
A L U
标志寄存器
执行控制
电路
指令对列
1
2
3
4
8086为 6 字节
执行单元（EU）
总线接口单元
（BIU）
• 总线接口单元(BIU)
BIU包括４个段寄存器、指令指针IP(PC)、指令队列寄存器(IR)、完成与EU通讯的内部寄存器、地址加法器和总线控制逻辑。它的任务是执行总线周期，完成CPU与存储器和I/O设备之间信息的传送。具体地讲，就是取指令时，从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队；执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或I/O 端口存取数据。
决定I/O地址空间的容量。例如在8086CPU系统中，地址总线的条数为20条，则存储器的最大容量为220，即1MB字节；它的地址总线的低16 位用来对I/O端口编址，则I/O地址空间的容量为 216，即64K个I/O端口地址。
• 存储器和I/O端口的组织
地址存储器中的字节 0 1
接口 CPU 数据线控制线地址线高位决定模块 I/O接口 I/O端口 I/O设备 01

单片机CPU的内部结构

• 可用来选择最大模式或最小模式工作。
• 最大模式：存储器与IO读写信号由总线控制器产生，要较多外围芯片。
• 最小模式：存储器与I/O读写信号由CPU直接提供，外围芯片较少。
联合使用。CPU每5个
10
时钟时钟周期检测一次
11
12
TEST信号，如高，继
13
续执行WAIT，否则，跳过WAIT指令，执行
14 15 AD0 16
后续指令。
NMI 17 INTR 18
Intel 8088
33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 TEST
• 可用来支持实现多CPU 协同工作。
14
) DF：方向标志，用来控制串操作指令的执行。
– DF=0则串操作指令的地址自动增量； – 若DF=1，则自动减量。
) IF：中断标志，用来控制对可屏蔽中断的响应。
– IF=1, 则允许CPU响应可屏蔽中断； – IF=0，则CPU不能响应可屏蔽中断。
) TF：单步标志。
– 若TF=1，则CPU进入单步工作方式，即CPU每执行一条指令就自动产生一次内部中断；
Intel 8088
40 39 A15 38 A16/S3 37 36 35 A19/S6 34 33 32
31
30 29 28 27 26 25 24 23
共20根地址线，寻址空间
19 20
21
为：220＝1M
22
21 22
1
40
数据总线
A14 2 3
39 A15 38 A16/S3
4
37
分时输出的AD0～AD7，
5第一节cpu的内部逻辑结构一cpu的组成和功能1cpu的组成cpu主要由运算器控制器寄存器组和片内总线等组成2cpu的功能1指令控制2操作控制3时序控制4执行指令5数据加工运算2eu20位地址ahalbhbl加法器biuchcldhdlspesbpds总线siss控制csipdi逻辑数据算逻部件执行部件控制123456标志寄存器系统指令队列8086微处理器的内部结构4具体的说地址加法器将段寄存器16位的内容左移4位然后与指令指针寄存器ip的内容相加得到20位的物理地址

计算机硬件技术基础_计算机硬件技术基础课件

的流水线操作
1. 执行部件EU： 1）功能: 负责指令的执行, 完成指令译码并对数据进行所需的处理。 2）组成：
寄存器(16位,8个)：通用寄存器 AX,BX,CX,DX 指示器 SP,BP 变址寄存器 SI,DI
算术逻辑部件ALU（16位）标志寄存器FR 暂存器 EU控制系统
第2章微处理器
• 2.1 • 2.2 • 2.3 • 2.4
8086/8088 内部结构 8086/8088 引脚及功能 8086/8088 系统组织 8086/8088 CPU时序
概述
8086是Intel系列的16位微处理器；单+5V电源；时钟频率为5MHz~10MHz； 8086有16根数据线，20根地址线，寻址内存空间1MB；能处理16/8位数据； 8088为准16 位微处理器，内部DB16条，外部DB只有8条。
EU和BIU通过指令队列相连接。这两个部件相互作用，互相依赖。但在大多数情况下，各自独立操作。
3）工作过程 ① 取出指令操作码译码发出控制指令，
控制“ALU DB”上的数据流向。 ② 如是运算操作，操作数ALU，结果
寄存器，特征状态FR。
③ 如需从外界取数据，向BIU发请求。
2. 总线接口部件BIU：
1）功能：负责与存储器、I/O端口传送数据
2）组成：
ห้องสมุดไป่ตู้
• 四个段寄存器 CS、SS、DS、ES
2.1 8086/8088 CPU内部结构
2.1.1 CPU结构与特点一、结构框图
• 8088的内部结构从功能分成两个单元
– 总线接口单元BIU——管理8088与系统总线的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问
– 执行单元EU——负责指令的译码、执行和数据的运算

微机原理第三章：8086微处理器结构

4．8086 和8088 二者的指令系统完全兼容
（1）有24 种寻址方式，具有乘、除法指令等。（2）取指令和执行指令的操作并行运行，运行速度大大提高。
（3）具有最小模式和最大模式，应用领域宽广，适应性强。
（4）可方便地和数据处理器8087、I/O 处理器8089 或其它处理器组成多处理机系统，提高数据处理能力和输人输出能力。
代码段寄存器 CS 标志寄存器
数据段寄存器 DS
堆栈段寄存器 SS
附加段寄存器 ES
由于8086/8088 CPU 可直接寻址的存储器空间是1M字节，直接寻址需要 20位地址码，而所有的内部寄存器都是16位的，用这些寄存器只能寻址 64K字节，为此需要采取分段技术来解决这个问题。
表3.1
通用寄存器的隐含使用
程序调试过程中。
3.1.2 8086/8088 的寄存器结构
四、指令指针寄存器 IP ★ 16 位的指令指针寄存器 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。 ★ 在程序运行过程中，BIU 可修改 IP 中的内容，使它始终指向将要执行的下一条指令。 ★ 程序不能直接访问 IP，但可通过某些指令修改 IP 内容。 ★ 如遇到转移类指令，则将转移目标地址送人IP中，以实现程序的转移。
★ 规则字的读／写操作可以一次完成。由于两个存储体上的地址
线 A19～A1 是连在一起的，只要使 A0＝０，BHE＝０，就可以实现一次在两个存储体中对一个字的读／写操作。 ★ 读写的是从奇地址开始的字（高字节在偶体中，低字节在奇体中），这种字的存放规则称为“非规则字”或“非对准字”。 ★ 非规则字的读／写，需要两次访问存储器才能完成。第一次访问存储器读／写奇地址中的字节；
三、标志寄存器 FR

微处理器CPUCPU的内部和外部结构微处理器级总线

Base Register 计数器Count Register
数据寄存器Data Register
存放数据
2.4 微处理器的寄存器组织
2.地址指针和变址寄存器（４个）
均
为
SP
地址
BP
寄
SI
存器
DI
堆栈指针寄存器Stack Pointer 基址指针寄存器Base Pointer 源变址寄存器Source Index 目的变址寄存器Destination Index
均为16位，也能存放数据
2.4 微处理器的寄存器组织
二.段寄存器
在微机系统的内存中通常存放着三类信息：代码（指令码）指示CPU执行何种操作。数据（数值、字符等）程序处理的对象或结果。堆栈信息被保存的返回地址和中间结果等。
代码段数据段堆栈段
2.4 微处理器的寄存器组织
８０８６／８０８８ＣＰＵ有４个段寄存器。
四.控制寄存器（2个）
1.指令指针寄存器(IP:Instruction Pointer )(16位)
指令指针寄存器相当于一般微处理器中的程
序计数器(PC:Program Counter )。
它始终指向CPU下一条要取指令所在存贮器单元的偏移地址(段地址由CS提供)。
用户不能更改IP的值,只有CPU执行转移指令, 子程序调用指令和子程序返回指令以及中断处理时,IP才作相应的改变。
2.2 微处理器的内部结构
指令寄存器（IR）
保存从存储器中读入的当前要执行的指令。
指令译码器（ID）
对指令寄存器中保存的指令进行译码分析。
控制逻辑部件
根据ID对指令的译码分析，发出相应的一系列的节拍脉冲和电位（控制信号），去完成指令的所有操作。

微处理器

多能奔腾(Pentium MMX)的正式名称就是“带有MMX技术的Pentium”，是在1996年底发布的。从多能奔腾开始，英特尔就对其生产的CPU开始锁倍频了，但是MMX的CPU超外频能力特别强，而且还可以通过提高核心电压来超倍频，所以那个时候超频是一个很时髦的行动。超频这个词语也是从那个时候开始流行的。
微处理器已经无处不在，无论是录像机、智能洗衣机、移动**等家电产品，还是汽车引擎控制，以及数控机床、导弹精确制导等都要嵌入各类不同的微处理器。微处理器不仅是微型计算机的核心部件，也是各种数字化智能设备的关键部件。国际上的超高速巨型计算机、大型计算机等高端计算系统也都采用大量的通用高性能微处理器建造。
微处理器
计算机的运算核心和控制核心
01 综述
03 的分类
目录
02 内部结构 04 发展历程
05 组成
07 其他发展
目录
06 AMDCPU 08 中国研发
微处理器是由一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。
微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。
第三阶段（1978—1984年）即16位微处理器。1978年，Intel公司率先推出16位微处理器8086，同时，为了方便原来的8位机用户，Intel公司又提出了一种准16位微处理器8088。
8086微处理器最高主频速度为8MHz，具有16位数据通道，内存寻址能力为1MB。同时英特尔还生产出与之相配合的数学协处理器i8087,这两种芯片使用相互兼容的指令集，但i8087指令集中增加了一些专门用于对数、指数和三角函数等数学计算的指令。人们将这些指令集统一称之为 x86指令集。虽然以后英特尔又陆续生产出第二代、பைடு நூலகம்三代等更先进和更快的新型CPU，但都仍然兼容原来的x86指令，而且英特尔在后续CPU的命名上沿用了原先的x86序列，直到后来因商标注册问题，才放弃了继续用阿拉伯数字命名。

8086-8088CPU系统结构

♣ CS：代码段寄存器 ♣ DS：数据段寄存器 ♣ ES：附加数据段寄存器 ♣ SS：堆栈段寄存器
1.2 8086/8088寄存器结构及用途
1.1.3 指针寄存器和变址寄存器
▲指针寄存器：
♣ SP：堆栈指针寄存器 ♣ BP：基址指针寄存器
▲变址寄存器：
♣ SI：源变址寄存器 ♣ DI：目的变址寄存器
汇编语言程序设计
8086/8088CPU系统结构
• 1.1 Intel8086/8088微处理器的结构 • 1.2 8086/8088寄存器结构及其用途 • 1.3 8086的存储器组织
• 1.4 堆栈
1.1 Intel8086/8088微处理器的结构
• 1.1.1 8086微处理器的结构
8086微处理器由两大部分组成： ♣ 执行部件EU ♣ 总线接口部件BIU 其内部结构如图（P20 图1.1）
1.3 8086的存储器组织
• 1.3.2 存储器的分段结构
◆8086CPU的寻址能力为：220=1MB； ◆8086CPU的内部寄存器为16位，直接寻址：216=64KB； ◆在8086系统中引入逻辑段的概念：把的地址空间划分为任意个逻辑段，长度为64KB。
1.3 8086的存储器组织
• 1.3.3 物理地址和逻辑地址
▲是CPU与外部存储器、I/O设备的接口；
▲BIU由以下几部分组成： ♣16位指令指针寄存器IP； ♣指令队列； ♣4个16位段寄存器CS、DS、ES、
SS； ♣20位地址加法器； ♣总线控制部件。
1.1.1 8086微处理器的结构
• 3. BIU和EU的管理
▲二者处于并行的工作状态和重叠的工作方式； ▲相互配合，协调工作； ▲充分利用总线实现最大限度的信息传输，提高了程序的执行速度。

微处理器的基本硬件结构

微处理器是计算机系统中的核心组件，它负责执行指令、控制数据流和协调各个硬件部件的操作。

微处理器的基本硬件结构通常包括以下几个主要组成部分：控制单元（Control Unit）：控制单元是微处理器的核心，负责解析和执行指令。

它包括指令寄存器、程序计数器和指令解码器等关键部件，用于从存储器中获取指令、解码指令内容，并发出相应的控制信号来执行指令。

算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit, ALU）：ALU 是执行算术和逻辑运算的部分。

它可以执行诸如加法、减法、乘法、逻辑与、逻辑或等基本运算，并根据控制单元的指令来进行运算操作。

寄存器（Registers）：寄存器是用于存储数据和指令的临时存储器。

微处理器通常包括多个寄存器，如通用寄存器、程序计数器、指令寄存器、状态寄存器等。

寄存器提供了快速的存储和访问，用于存储和处理数据。

数据总线（Data Bus）：数据总线用于在微处理器内部和其他硬件部件之间传输数据。

它是一个双向的数据通道，可以传输二进制数据、地址和控制信号。

地址总线（Address Bus）：地址总线用于传输内存地址，指示微处理器要读取或写入的内存位置。

地址总线的位数决定了微处理器可以寻址的内存空间大小。

控制总线（Control Bus）：控制总线用于传输控制信号，如时钟信号、读写信号、中断信号等。

它控制着微处理器内部各个部件的操作和协调。

内部存储器（Internal Memory）：微处理器通常内置一些内部存储器，用于存储指令、数据和临时结果。

这些内部存储器的容量相对较小，但访问速度非常快。

除了上述基本硬件结构外，现代微处理器还可能包括高速缓存、浮点运算单元、多核处理器等特殊功能部件，以提高处理性能和并行处理能力。

第二章 8086 8088微处理器

（一）、总线接口单元BIU
1、指令队列缓冲器 2、地址加法器和段寄存器
3、 16位的指令指针寄存器IP
IP中存放的是BIU要取的下一条指令（字节）的偏移地址，BIU取过后，IP自动加1。与IP相配的段寄存器是代码段寄存器CS。
扬州大学信息工程学院
第一节 8086/8088 微处理器的结构一、8086/8088的内部结构
扬州大学信息工程学院
（一）最小工作模式
在最小工作模式，8086/8088 第24～31引脚的含义： 5、M/IO存储器/输入，输出控制信号，输出。为1时与存储器数椐传送；为0时输入，输出接口进行数据传送。T1～T4有效
6、WR写信号，输出。在总线周期的T2～T4状态输出低电平。 7、HOLD总线保持请求信号，输入。其它主模块要求占用总线时通过HOLD向CPU发高电平请求。若“允许”，CPU在T4状态从HLDA发出高电平后，就得到总线控制权。
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第二章 8086/8088微处理器
第一节 8086/8088 微处理器的结构一、8086/8088的内部结构
从功能上，8086分为两部分：
1、总线接口单元BIU (Bus Interface Unit)。 2、执行单元EU (Execution Unit)。说明：这两个单元在CPU内部担负着不同的任务。两个单元并行地工作，能使大部分取指令操作与执行指令操作重叠的进行（即所谓“流水线”结构）。
扬州大学信息工程学院
第一节8086/8088的微处理器结构
三、8086/8088的引脚信号和功能（一）地址/数椐总线
AD15～AD0（复用的）
总线周期的状态 T1：输出地址； T2：浮置成高阻； T3：输入/输出数椐；

微机原理2-1：8088CPU内部结构、寄存器组、存储器组织

栈段和附加段。
段寄存器即是存放各个逻辑段段首地址的寄存器。
23
存储器的分段管理

8088有20条地址线， 20＝1MB，最大可寻址空间为 2 可寻址的地址范围为 00000H～FFFFFH 该地址称物理地址硬件用 20位的物理地址来对存储单元进行寻址
24
存储器的分段管理

由于 8088 中的地址寄存器都是 16 位的，用户不能直接使用20位的物理地址，编程时需要使用逻辑地址来寻址存储单元。物理地址 14700H 逻辑地址由两个16位数构成，其形式为：逻辑地址 1460H:100H 段的起始地址：段内的偏移地址（16位段地址）：（ 16位偏移量）
分隔符
7
②指针和变址寄存器共BP、SP、SI、DI四个 BP：基址指针寄存器Base Pointer ，默认表示
堆栈段基地址；
SP：堆栈指针寄存器Stack Pointer，指示栈顶 SI：源变址寄存器Source Index DI：目的变址寄存器Destination Index
8
2、标志寄存器标志寄存器（ FR ）是一个十六位的寄存器，但只利用了其中的9位：六个条件标志和三个控制标志。

CLI 指令复位中断标志：IF＝0
STI 指令置位中断标志：IF＝1
20
陷阱标志TF（Trap Flag）

用于控制处理器是否进入单步执行方式：设置TF＝0，处理器正常工作；设置 TF＝1，处理器每执行一条指令就中断一次，中断编号为 1 （称单步中断）， TF 也被称为单步标志。单步执行和单步调试
注意： PF 标志仅反映最低 8 位中“ 1 ”的个数

计算机原理1-5章课后习题部分答案

习题答案计算机的基本结构是：答：运算器；控制器；存储器；输入设备；输出设备等5部分组成。

微处理器的内部结构是：答：寄存器阵列；运算器；控制器；数据和地址缓冲器。

运算器：累加器、暂存器、算术逻辑单元、标志寄存器。

存储器的内部结构：答：存储单元阵列；地址寄存器；地址译码器；数据缓冲器；控制电路。

8086内部结构：答：1、执行部件：运算器（16位算术逻辑单元ALU，16位状态标志寄存器，暂存寄存器）、通用寄存器、EU控制单元。

2、总线接口部件：指令列队缓冲器、16 位指令指针寄存器、地址产生器和段寄存器、总线控制逻辑。

8086寻址方式：答：固定寻址、立即数寻址、寄存器寻址、存储器寻址、I|O端口寻址。

存储器寻址又可分：直接寻址、寄存器间接寻址、寄存器相对寻址、基址变址寻址、相对的基址变址寻址、串寻址。

试简述ROM、PROM、EPROM、EEPROM的其别：答：ROM：固定掩膜编程；PROM：可编程；EPROM：紫外线擦除可编程；EEPROM：电擦除编程。

1－1解释和区别下列名词术语。

（1）. 微处理器μP，微计算机μC，微处理器系统μPS。

（5）. 位、字节、字和双字。

（7）. RAM和ROM（8）. I/O接口和I/O设备。

（9）. 芯片总线、片总线、内总线和外总线。

答：（1）. 把CPU的复杂电路，包括运算器和控制器作在一片或几片大规模集成电路的半导体芯片上，这种集成电路叫微处理器μP。

微处理器为核心，配上RAM、ROM，I/O接口及有关辅助电路组成的微型化的主计算机装置称为微计算机μC。

微处理器为核心构成的专用系统称为微处理器系统μPS。

（5）一个二进制的位称作位、8个相邻二进制位称作字节、2个字节称作字，2个字（4个字节）称作双字。

（7）能进行随即读写操作的存储器称作RAM。

只读存储器叫ROM。

（8）输入/输出接口电路称作I/O接口，通过I/O接口接入的外部设备如监视器，键盘、鼠标称作I/O设备。

8086CPU结构

21
零标志ZF (Zero Flag) ---反映运算结果是否为零，若是，则该位置“1”，否则置“0”。符号标志SF (Sign Flag) ---反映运算结果最高位的状态，并与运算结果最高位状态相同。表明了本次运算的结果是正还是负。溢出标志OF (Overflow Flag) --- 反映带符号数进行算术运算后是否有溢出，有则为“1”，无则为“0”。
3
指令和程序
机器指令操作码 + 操作数
若干条指令构成程序
MOV B8H AX, 1234H 34H 12H
4
指令解释方式
CPU解释一条指令的步骤为如下两个阶段：取指：从内存中取出指令，明确指令规定的功能；执行：分析指令要求实现的功能，读取所需要的操作数，执行指令规定的操作，并保存执行结果。
执行部件EU
功能：执行指令并暂时存储运算结果结构: (1)16位算术逻辑单元ALU； (2)16位标志寄存器F； (3)数据暂存寄存器（与编程无关，不对用户开放） (4)通用寄存器组： AX、BX、CX、DX---数据寄存器 SP、BP---指针寄存器 SI、DI---变址寄存器 (5)EU控制电路：内部电路，不对用户开放
时间
顺序解释
取指1
执行1
取指2
执行2
取指3
执行3
取指4
执行4
取指5
执行5
执行1
执行2
执行3
执行4
执行5
重叠解释
取指1 取指2 取指3 取指4 取指5
指令和程序的解释过程
5
8086微处理器的内部结构
地址总线 AH BH 通用寄存器 CH DH SP BP SI DI ALU数据总线（16位）暂存寄存器总线控制 8086 逻辑总线 ALU EU 控制系统标志寄存器执行部件（EU）图2-2 8086 CPU内部结构总线接口部件（BIU） 6 队列总线 (8位) 指令队列缓冲器 1 2 3 4 5 6 段寄存器 AL BL CL DL AX BX CX DX CS DS ES SS IP 内部通信寄存器指令指针地址形成器（20位）数据总线 (16位)

第2讲 Intel 8086_8088的结构

习惯：AX累加器(Accumulator)/ BX基址R/ CX(Count)计数R,循环-串操作/ DX数据R （Data），I/O port, 双字除（H16） SP，BP：堆栈指针 R, 基址指针 R，用作16 位地址指针。 SI，DI 变址R（Source Index R, Destination Index R）--指针作用
2、微型计算机内部结构
内部——内部为了减少连线所占面积，采用单总线，即：内部所有单元电路都挂在内部总线上，分时使用总线。
通常微处理机内部结构及外部连接方法如下图所示。
内部数据总线
DB7~DB0
数据总线缓冲器/锁存器
累加器（8位）
锁存器（8）
暂存寄存器（8）
标志寄存器
算术逻辑单元
ALU
（
(物理) 地址
16进制
寻
0000 0000 0000 0000 0000B =
址
0000 0000 0000 0000 0001B =
能力、寻址
寻址范围
0000 0000 0000 0000 0010B =
...
...
空
间
）
1111 1111 1111 1111 1111B =
00……00～11……11B＝00000H～FFFFFH
8086的外部数据总线16位，8088 是8位数据总线。 Intel 8086，16位机. Intel 8088（简称8088）是一种准16位微处理器，在Intel 8080与8085的基础上发展起来的。
（一） 8086/8088微处理器功能结构
8086/8088微处理器功能结构
分两部分： 1、总线接口单元 BIU（Bus Interface Unit） 2、执行部件 EU （Execution Unit）

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D15 D8 D7
D0
数据寄存器
指针寄存器变址寄存器
控制寄存器
微处理器——内部结构
段寄存器
1. 数据寄存器
▪ 含4个16位寄存器：AX、BX、CX、DX
▪常用来存放参与运算的操作数、中间结果和地址 ▪既可作为16位寄存器使用，也可分别作为2个独立的8位寄存器使用
▪例如：若BX=1234H，则BH=12H，BL=34H；反之，若BH=56H， BL=78H，则BX=5678H
向BIU发请求，并提供有数据的效地址（16位） BIU计算出内存物理地址（20位），启动一个总线读/
写周期，从指定的内存单元或I/O端口读/写数据
微处理器——内部结构
2.1.2 8086CPU的寄存器结构
包括14个16位的寄存器 4个数据寄存器 2个地址指针寄存器 2个变址寄存器 2个控制寄存器 4个段寄存器
作为一般数据寄存器使用，存放操作数或运算结果）与DS配合使用特定作用：在串操作中
用SI存放源串的偏移地址用DI存放目标串的偏移地址
微处理器——内部结构
4. 段寄存器
4个16位段寄存器，用于存放各逻辑段的段基地址；不可互换使用
CS(Code Segment )：代码段寄存器用于存放当前执行程序所在段的段基地址
令执行转移指令：立即清除指令队列中的内容，从新的地址取入
指令，并立即送往执行单元，然后再从新单元开始重新填满队列
微处理器——内部结构
8086CPU对指令的执行过程
EU与BIU之间采用并行流水线方式
BIU从内存取指令，送到指令队列缓冲器 EU从BIU中的指令队列缓冲器中不断地取指令
并执行指令，省去了访问内存取指令的时间，加快了程序运行速度 EU需要内存操作数或存结果时：
执行部件EU的组成及功能
算术逻辑单元（ALU）（运算器）
8个通用寄存器运算寄存器（暂存器） 1个标志寄存器（FR） EU控制电路
取指令，指令译码执行指令，完成运算
微处理器——内部结构
指令译码
指令队列缓冲器
是EU与BIU之间的“桥梁”！实现CPU的并行流水线处理操作组成
8086 的指令队列为6个字节 8088 的指令队列为4个字节指令队列缓冲器的指令存放状态顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的那一条指
（6）理解8086/8088CPU工作周期的相关概念以及CPU外部操
作的典▪型8工08作6/时80序88的典型时序分析
微处理器——内部结构
2.1 8086/8088微处理器的编程结构
主要内容： ▪ 8086CPU的内部结构 ▪ 8086CPU的寄存器结构
微处理器——内部结构
2.1.1 8086CPU的内部结构
•常用于数据的传送或配合AX进行双字节运算
微处理器——内部结构
2.指针寄存器
有两个：SP、BP
SP：堆栈指针寄存器，存放当前堆栈段中栈顶的偏移地址
BP：基址指针寄存器，存放位于堆栈段中的某个存储单元的偏移地址（基地址）
SP和BP通常与SS搭配使用
微处理器——内部结构
3. 变址寄存器
有两个：SI（源变址寄存器）、DI（目标变址寄存器）通常存放操作数在数据段内某个单元的偏移地址（也可
8086CPU是Intel系列的16位微处理器 8086CPU和8088CPU内部结构基本相同，
都由两大功能部件组成：
执行部件（EU）总线接口部件（BIU）
微处理器——内部结构
2.1.1 8086CPU的内部结构
指令80队88列C的P设U外置使部A指数X 令据的寄取存器是CPU内的组成部分，寄存出与总执线行为并8行位进、BC行XX指，令以提器是有限存贮容量的高速存贮部高了队程列序为的4运字行节D速X 度件，它取们指可令用、来指暂令存译指码令、、产数生据
DS(Data Segment )：数据段寄存器用于存放当前使用数据所在段的段基地址
ES(Extra Segment )：附加段寄存器用于存放当前附加数据段的段基地址
SS(Stack Segment )：堆栈段寄存器用于存放当前堆栈段的段基地址
微处理器——内部结构
5. 指令指针寄存器
IP寄存器 —— 指令指针寄存器，存放下一次要取出执行
第2章微处理器
应重点掌握和理解的知识
（1）重▪ 8点0掌86握/88008886微/80处88理CP器U的的内编部程结结构构特征及外部应用特征
（2）重点掌握内部寄存器的构成及应用特点
（3）重▪ 8点0掌86握/88008886的/80存88储系统器中组存织储器的组织特点以及物理地址的计▪算8方08法6/8088的I/O组织（4）掌▪ 8握088068/68/0880888微系处统理中I器/O的组织引特脚点功及能端和口工的编作址方式（5）掌模握式8086/8088CPU的最大最小两种工作模式
的指令的偏移地址（类似程序计数器PC）
✓执行部件EU每取走1条指令，BIU自动将IP的值修改为下一条要执行指令的地址。 ✓当执行转移指令、调用指令时，BIU将转移的目标地址装入IP。
地总址段线或加寄控对法存制I器器/O逻的存接辑作放口决用的读定是段或对根基写内据地控存制和指数地令据址::确运。定算并运或传算读送与写操总逻操操作线辑控作作控制的制对信象号址与EU送出的16位偏移地址:标记和确定内存空间中具体地址计算得到20位指的令实译码的存储位置际地址
微处理器——内部结构
总线接口部件BIU的组成Hale Waihona Puke 功能BIU是CPU与外部存储
器20及位I物/O理部地件址的加法接器口，负6字责节完指成令C队P列U与缓冲存器储器和4个I/1O6系位段统寄的存数器据（交CS换、（D传S、输SS）、ES）
16位指令指针寄存器（IP）
总线控制逻辑
总线控制逻辑
微处理器——内部结构
• AX(Accumulator)（AH、AL）——累加寄存器
•常用于数据运算或与外设交换数据 • BX(Base)（BH、BL）——基址寄存器
•在间接寻址中用于存放内存的基地址 • CX(Count)（CH、CL）—— 计数寄存器
•在循环、移位等操作中用于计数 • DX(Data)（DH、DL）—— 数据寄存器