第二章-微处理器汇总

第2章 微处理器 【内容提要】 微处理器是微型计算机中的核心芯片，是微机的心脏，是微机的运算中心和控制中心。8086CPU是美国Intel公司1987年推出的一种高性能的16位微处理器，主要用于构成早期的IBM PC/XT微型计算机，尽管CPU发展经历了80286、80386、80486及奔腾CPU，性能有很大的提高，但它们都和8086CPU属于同一系列机，8086CPU指令系统所提供的指令编制的程序在以上86系列CPU上都可以正确运行，所以，通过本章通过微处理器基本概念的介绍并通过8086CPU的基本组成、引脚功能、工作方式、存贮器管理及与总线连接方法的学习，使我们基本掌握微处理器基本组成和工作原理，这对于我们掌握微机系统基本工作原理具有很大的帮助。 【重点难点提示】本章的重点是掌握8086 CPU功能结构中的通用寄存器、指针及变址寄存器、标志寄存器、段寄存器的名称和用途，理解和应用存贮器地址的分段表示法及其物理地址的计算；掌握最大模式工作和最小模式工作的异同点，并通过在这两种工作模式下8086 CPU与总线的连接方法的学习，使我们对微处理器在整个微机系统中的地位和作用以及CPU的工作原理有了进一步的理解和掌握。本章的难点一是微处理器的基本组成和工作原理；二是理解8086CPU这些引脚信号的作用以及它们之间如何协同工作。

§ 2.1微处理器概述

2.1.1微处理器概念 微处理器即中央处理单元（Center process unit）,简称CPU，是计算机硬件中的一个具有运算能力和控制功能的，由算术逻辑单元、控制器、数据通路及若干寄存器组成，并采用大规模集成电路技术把其集成在一个芯片构成的核心部件。

2.1.2微处理器在计算机中的地位和作用 微处理器是计算机的核心部件，是整个计算机系统的运算中心和控制中心。CPU不仅能完成整个计算机的所有计算任务，而且，计算机中其它各个部件也是由CPU控制下完成各自工作的。 CPU是微机中的主要部件，微机的性能主要取决于CPU的性能。在微机发展的历程中，主要是由于CPU的不断更新换代带动了整体的发展，CPU的性能对微机的整体性能产生决定的影响。对于一台个人计算机，通常我们主要依据其CPU的型号来判断是第几代产品， 此外，微机的型号也常用CPU的型号来描述的。如286机、386机、486机等。所有这些，都取决于CPU在整个计算机中的地位和作用。

习题解答：1、8086CPU从功能上看可分为哪两大部分？它们的主要作用是什么？答：8086CPU功能结构可分为两大部分，即总线接口单元BIU（BUS INTERFASE UNIT）和执行单元EU（Execution Unit）构成。

BIU负责与存储器和外设传递数据，具体地说，BIU从内存指定部分取出指令，送到指令队列排队；在执行指令时所需的操作数也是由BIU从内存的指定区域取出传送到EU去执行或者把EU的执行结果传送到指定的内存单元或外设中。

EU 负责指令的执行，它从指令队列中取出指令，译码并执行，完成指令所规定的操作后将指令执行的结果提供给BIU。

2、8086CPU中有哪些通用寄存器？各有什么用途？答：8086/8088CPU的通用寄存器包括4个数据寄存器AX、BX、CX、DX，2个地址指针寄存器SP和BP，2个变址寄存器SI和DI。

通用寄存器都能用来存放运算操作数和运算结果，这是它们的通用功能，除此之外在不同的场合它们还有各自的专门用途。

（1）数据寄存器数据寄存器包括4个寄存器AX、BX、CX、DX，用于暂时保存运算数据和运算结果，由于每个16位数据寄存器可分为2个8位数据寄存器，这4个数据寄存器既可以保存16位数据，也可保存8位数据。

AX（accumulator）称为累加器，常用于存放算术逻辑运算的操作数，所有输入输出指令也都通过AX与外设进行信息传输。

BX（base）称为基址寄存器，常用于存放访问内存时的基地址。

CX（count）称为计数器，在循环和串操作指令中用来存放计数值。

DX（data）称为数据寄存器，在双字长（32位）乘除运算中将DX与AX两个寄存器组合成一个双字长的数据，其中DX存放高16位数据，AX存放低16位数据，另外在间接寻址的输入输出指令中把要访问的输入输出端口地址存放在DX中。

（2）指针寄存器指针寄存器包括堆栈指针寄存器SP（stack pointer）和基址指针寄存器BP（base pointer）。

第二章微处理器一、教学内容：1.概述2.8088/8086微处理器3.80286微处理器4.80X86/Pentium微处理器二、要求熟练掌握8086微处理器的组成原理、各功能部件的作用。

三、重点掌握16位微处理器的体系结构、各种寄存器的用途。

四、难点在于对整个CPU的各功能部件的结构组成、工作原理、概念的论述等方面的理解。

五、本章分为4讲，每讲2学时。

第一讲8088/8086微处理器尽管微处理器已进入了Pentium时代，其内部结构和性能也发生了巨大的变化，但其基本结构仍然和早期的8086/8088 相似，可以说8086/8088 是80X86系列芯片的基础。

1.8086/8088 微处理器的内部结构8086/8088 是Intel系列的16位微处理器，它是采用HMOS工艺制造的，内部包含约29000个晶体管，用单一的+5V电源，时钟频率为 5MHz～10MHz。

8086有16根数据线和20根地址线，其寻址空间达1M字节；8088是一种准16位微处理器，它的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，但对外的数据总线只有8条。

8086/8088 芯片内设有硬件乘除指令部件和串处理指令部件，可对位、字节、字串、BCD码等多种数据类型进行处理。

1)总线接口单元BIU和执行单元EU①总线接口单元BIU➢BIU的功能是8086 CPU与存储器或I/O设备之间的接口部件，负责全部引脚的操作。

具体来说，BIU负责产生指令地址，根据指令地址从存储器取出指令，送到指令队列中排队或直接送给EU去执行。

➢BIU也负责从存储器的指定单元或外设端口中取出指令规定的操作数传送给EU，或者把EU的操作结果传送到指定的存储单元或外设端口中。

➢BIU内部设有4个16位的段寄存器：代码段寄存器CS (Code Segment)、数据段寄存器DS (Data Segment)、堆栈段寄存器SS (Stake Segment)、附加段寄存器ES (Extra Segment)。