8086CPU内部结构

看看CPU内部结构

看看CPU内部结构(尤其是超频的朋友)

使用电脑人几乎没有人不知道CPU，每个人都能说出一些关于CPU的知识。那么你看到过CPU内部是什么样子的吗？本文会用简单的方式，可以让各位一探CPU内部秘密。

第一部分：CPU的基本结构：

我们都知道CPU是什么样子的，可是你知道CPU的内部是什么样子的吗？我们来看下图。

CPU一般包括三部分:基板、核心、针脚如图，目前的CPU一般就是就是包括三个部分:基板、核心、针脚。其中基板一般为PCB，是核心和针脚的载体。核心和针脚，都是通过基板来固定的，基板将核心和针脚连成一个整体。核心，内部是众多的晶体管构成的电路。如上图，在我们的核心放大图片中，可以看到不同的颜色的部分，同一个颜色代表的是为实现一种功能而设计的一类硬件单元，这个硬件单元是由大量的晶体管构成的。不同的颜色代表不同的硬件单元。需要注意的是，在实际的芯片中，并没有颜色的区分，这里只是为了直观，我们才用不同的颜色代表不同的硬件单元。

第二部分，认识CPU核心的基本单位——晶体管：

我们常说到的AMD主流的CPU早期的Palomino核心和Thoroughbred-B核心采用了3750万晶体管，Barton核心采用了5400万晶体管，Opteron核心采用了1.06亿晶体管；INTEL的P4的Northwood核心采用了5500万晶体管，Prescott核心采用了1.25亿晶体管等等，其实指的就是构成CPU核心的最基本的单位——晶体管的数目。如此庞大数目的晶体管，是什么样子的，是如何工作的呢？我们来看下图。

CPU核心内最基本的单位三极管 然后将这样的晶体管，通过电路连接成一个整体，分成不同的执行单元，分别处理不同的数据，这样协同工作，就形成了具有强大处理能力的CPU了。那么这些电路是怎么连接在一起的呢。这就是我们要说的铜互连技术(图3)

课题：8086微处理结构

一、8086 CPU的内部结构：

AH AL

BH BL

CH CL

DH DL

SP

BP

SI

DI AX

BX

CX

DX

ALU

标志寄存器 EU控制电路 16位数据线

1 2 3 4 5 6

指令队列(6字节) 地址加法器

总路线控制电路 主存 ES

DS

SS

CS

IP 16位数据线 指令与数据 20位地址线

执行部件（EU） 总线接口部件（BIU） 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、DI

(转)cpu的内部结构

2009-12-09 21:27

cpu的内部结构

1.算术逻辑单元ALU(Arithmetic Logic Unit)

ALU是运算器的核心。它是以全加器为基础，辅之以移位寄存器及相应控制逻辑组合而成的电路，在控制信号的作用下可完成加、减、乘、除四则运算和各种逻辑运算。就像刚才提到的，这里就相当于工厂中的生产线，负责运算数据。

2.寄存器组 RS(Register Set或Registers)

RS实质上是CPU中暂时存放数据的地方，里面保存着那些等待处理的数据，或已经处理过的数据，CPU访问寄存器所用的时间要比访问内存的时间短。采用寄存器，可以减少CPU访问内存的次数，从而提高了CPU的工作速度。但因为受到芯片面积和集成度所限，寄存器组的容量不可能很大。寄存器组可分为专用寄存器和通用寄存器。专用寄存器的作用是固定的，分别寄存相应的数据。而通用寄存器用途广泛并可由程序员规定其用途。通用寄存器的数目因微处理器而异。

3.控制单元(Control Unit)

正如工厂的物流分配部门，控制单元是整个CPU的指挥控制中心，由指令寄存器IR(Instruction Register)、指令译码器ID(Instruction Decoder)和操作控制器0C(Operation Controller)三个部件组成，对协调整个电脑有序工作极为重要。它根据用户预先编好的程序，依次从存储器中取出各条指令，放在指令寄存器IR中，通过指令译码(分析)确定应该进行什么操作，然后通过操作控制器OC，按确定的时序，向相应的部件发出微操作控制信号。操作控制器OC中主要包括节拍脉冲发生器、控制矩阵、时钟脉冲发生器、复位电路和启停电路等控制逻辑。

4.总线(Bus)

就像工厂中各部位之间的联系渠道，总线实际上是一组导线，是各种公共信号线的集合，用于作为电脑中所有各组成部分传输信息共同使用的“公路”。直接和 CPU相连的总线可称为局部总线。其中包括: 数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus) 、控制总线CB(Control Bus)。其中，数据总线用来传输数据信息；地址总线用于传送CPU发出的地址信息；控制总线用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。

第2章 8086 CPU结构与功能

1. 微处理器内部结构由哪几部分组成阐述各部分的主要功能。

解：微处理器内部结构由四部分组成：

（1）算术逻辑运算单元ALU：完成所有的运算操作；

（2）工作寄存器：暂存寻址信息和计算过程中的中间结果；

（3）控制器：完成指令的读入、寄存和译码，并产生控制信号序列使ALU完成指定操作；

（4）I/O控制逻辑：处理I/O操作。

2. 微处理器级总线有哪几类各类总线有什么作用

解：微处理器级总线有三类：

（1）数据总线：传送信息；

（2）地址总线：传送地址码；

（3）控制总线 传送控制信号。

3. 为什么地址总线是单向的，而数据总线是双向的

解：地址码只能由CPU生成。而数据需要在CPU和存储器之间传输。

4. 8086/8088微处理器内部有哪些寄存器其主要作用是什么

解：8086CPU内部有14个16位寄存器，其中8个通用寄存器（4数据寄存器AX、BX、CX、DX，4地址指针/变址寄存器SI、DI、SP、BP），4个段寄存器（CS、DS、ES、SS），2个控制寄存器（指令指针IP，微处理器状态字PSW）。

应该注意的是：可以在指令中用作为地址指针的寄存器有：SI、DI、BP和BX；在微处理器状态字PSW中，一共设定了9个标志位，其中6个标志位用于反映ALU前一次操作的结果状态（CF，PF，AF，ZF，SF，OF），另3个标志位用于控制CPU操作（DF，IF，TF）。

5. 如果某微处理器有20条地址总线和16条数据总线：

（1）假定存储器地址空间与I/O地址空间是分开的，则存储器地址空间有多大

（2）数据总线上传送的有符号整数的范围有多大

解：（1）存储器地址空间为：2021MB

（2）有符号数范围为： 15152~21， 即 －32768～32767

6. 将十六进制数62A0H与下列各数相加，求出其结果及标志位CF、AF、SF、ZF、OF和PF的值：