现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 第2章微处理器内部结构和外部特性 教学目标 教学重点 教学过程 2021年2月25日 第1页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第1页 第2章 微处理器内部结构和外部特性 现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 教学目标 教学重点 教学过程
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 教学目标 理解8086微处理器的功能结构 理解8086微处理器的通用寄存器、段寄存器、 控制寄存器的功能和用途。 熟练掌握8086微处理器的存储器的分段管理 物理地址和逻辑地址的换算及JO端口的编址方 式 理解8086微处理器的引脚功能、工作模式、最 小模式和最大模式下的引脚功能、系统组成和 总线时序。 了解80286、80386、80486以及 Pentium系列 等高档微处理器的特点及基本结构 2021年2月25日 第2页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第2页 教学目标 ⚫ 理解8086微处理器的功能结构。 ⚫ 理解8086微处理器的通用寄存器、段寄存器、 控制寄存器的功能和用途。 ⚫ 熟练掌握8086微处理器的存储器的分段管理、 物理地址和逻辑地址的换算及I/O端口的编址方 式。 ⚫ 理解8086微处理器的引脚功能、工作模式、最 小模式和最大模式下的引脚功能、系统组成和 总线时序。 ⚫ 了解80286、80386、80486以及Pentium系列 等高档微处理器的特点及基本结构
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 教学重点 ●8086徼处理器的通用寄存器、段寄存器、 控制寄存器的功能和用途。 ●8086微处理器的存储器的分段管理、物理 地址和逻辑地址的换算及ⅣO端口的编址方 式 ●8086微处理器的引脚功能、工作模式、最 小模式和最大模式下的引脚功能、系统组 成和总线时序。 2021年2月25日 第3页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第3页 教学重点 ⚫ 8086微处理器的通用寄存器、段寄存器、 控制寄存器的功能和用途。 ⚫ 8086微处理器的存储器的分段管理、物理 地址和逻辑地址的换算及I/O端口的编址方 式。 ⚫ 8086微处理器的引脚功能、工作模式、最 小模式和最大模式下的引脚功能、系统组 成和总线时序
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 教学过程 ●21微处理器的内部结构 228088/8086存储器和o组织 ●2.3徼处理器的外部特性 ●24高性能微处理器 2021年2月25日 第4页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第4页 教学过程 ⚫ 2.1 微处理器的内部结构 ⚫ 2.2 8088/8086存储器和I/O组织 ⚫ 2.3 微处理器的外部特性 ⚫ 2.4 高性能微处理器
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 21微处理器的内部结构 ●21.1微处理器的基本结构 21.28088/8086的功能结构 2138088/8086的寄存器结构 2021年2月25日 5页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第5页 2.1 微处理器的内部结构 ⚫ 2.1.1 微处理器的基本结构 ⚫ 2.1.2 8088/8086的功能结构 ⚫ 2.1.3 8088/8086的寄存器结构
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 21.1微处理器的基本结构 ●cPU的3大主要部件: 指令寄存器 译 控制总线 运算器 逻 时序和控制逻辑 控制器 地址 地址 地址总线 寄存器组 通用 寄存器组寄存器组 总线控制 内部数据总线 数据数据总线 总线控制 寄存器 累加器 标志寄存器 ALU 2021年2月25日 第6页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第6页 2.1.1 微处理器的基本结构 ⚫ CPU的3大主要部件： – 运算器 – 控制器 – 寄存器组 通用 寄存器组 地址 寄存器组 指 令 寄 存 器 指 令 译 码 逻 辑 时 序 和 控 制 逻 辑 地址 总线控制 数据 总线控制 寄存器 累加器 标志寄存器 ALU 控制总线 地址总线 内部数据总线 数据总线
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 21.280888086的功能结构 地址总线 地址加\20位 数据 SI ALU ES lsos 数据总线 外部总线 总线控制 逻辑 内部通信 寄存器 暂存寄存器 指令流队列 ALU 围单元∠{口2曰k 标志寄存器 指令执行部件(EU 总线接口部件(BIU) 2021年2月25日 第7页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第7页 2.1.2 8088/8086的功能结构 ALU AH BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI 暂存寄存器 EU 控制单元 标志寄存器 地址加 法器 CS DS SS ES IP 内部通信 寄存器 总线控制 逻辑 1 2 3 4 指令流队列 20位 地址总线 16位 数据 总线 8088/8086 外部总线 5 6 8位 16位 ALU 数据总线 指令执行部件（EU） 总线接口部件（BIU） AL 8088 8086
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2128088/8086的功能结构 ●8088/8086cPU由两个独立的功能部件构成:指 令执行部件EU( Execution Unit)和总线接口部 件B心U( Bus Interface Unit),两者可并行操作。 EU包含1个16位的算术逻辑单元ALU,8个16位的通用 寄存器,1个16位的状态标志寄存器FR,1个数据暂存 寄存器和执行部件的控制电路。 B|U内部设有4个16位段地址寄存器,即代码段寄存器 cS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄 存器ES;1个16位指令指针寄存器P;1个6字节指令 队列缓冲器;以及20位地址加法器和总线控制电路。 2021年2月25日 第8页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第8页 2.1.2 8088/8086的功能结构 ⚫ 8088/8086 CPU由两个独立的功能部件构成：指 令执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部 件BIU（Bus Interface Unit），两者可并行操作。 – EU包含1个16位的算术逻辑单元ALU，8个16位的通用 寄存器，1个16位的状态标志寄存器FR，1个数据暂存 寄存器和执行部件的控制电路。 – BIU内部设有4个16位段地址寄存器，即代码段寄存器 CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄 存器ES；1个16位指令指针寄存器IP；1个6字节指令 队列缓冲器；以及20位地址加法器和总线控制电路
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 21.280888086的功能结构 BU[取指1取指2取指3取指4取指5取指6 cP[等特取指执行1等待取指2执行2等待取指执行3 执行1执行2执行3执行4执行5执行6 线 忙 忙 忙 总线 忙 传统微处理器的指令执行过程 8086微处理器的指令执行过程 传统微处理器在执行程序时依次先丛存储器中取出一条指令,然后读出操作 数,最后执行指令。即取指令和执行指令是串行进行的,取指令期间CPU必 须等待。 ·在8086中,取指令和执行指令分别由总线接口部件BU和指令执行部件EU来 完成,并且存在指令队列缓冲器中,使BU和EU可以并行工作,指令执行部 件负责执行指令 总线接口部件负责提取指令、读出操作数和写入结果。这 避谷部盘相猎子高进玲名教筒报忙。取指令和我行指令可队重叠 2021年2月25日 9页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第9页 2.1.2 8088/8086的功能结构 等待取指1 执行1 等待取指2 执行2 等待取指3 执行3 忙 闲 忙 闲 忙 闲 CPU 总线 ⚫ 传统微处理器在执行程序时依次先从存储器中取出—条指令，然后读出操作 数，最后执行指令。即取指令和执行指令是串行进行的，取指令期间CPU必 须等待。 ⚫ 在8086中，取指令和执行指令分别由总线接口部件BIU和指令执行部件EU来 完成，并且存在指令队列缓冲器中，使BIU和EU可以并行工作，指令执行部 件负责执行指令，总线接口部件负责提取指令、读出操作数和写入结果。这 两个部件能互相独立地工作。在大多数情况下，取指令和执行指令可以重叠 进行，即在执行指令的同时进行取指令的操作。 取指1 取指2 取指3 取指4 取指5 取指6 忙 忙 忙 忙 忙 忙 BIU 总线 EU 执行1 执行2 执行3 执行4 执行5 执行6 传统微处理器的指令执行过程 8086微处理器的指令执行过程
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 21.38088/8086的寄存器结构 ●80888086内部有14个 AHAL累加器Ax 16位寄存器,按功能m 基址寄存器BX 数据寄存器 计数寄存器CX 可分为3大类: 数据寄存器DX 通用寄存器 通用寄存器8个 栈指针寄存器 基址指针寄存器 指针和变址寄存器 段寄存器4个 源变址寄存器 目的变址寄存器 控制寄存器2个 代码段寄存器 数据段寄存器 段寄存器 SS 栈段寄存器 附加段寄存器 令指针寄存器 控制寄存器 FLAG 标志寄存器 2021年2月25日 第10页
现代微机原理及接口技术 清华大学出版社 2021年2月25日 第10页 2.1.3 8088/8086的寄存器结构 ⚫ 8088/8086内部有14个 16位寄存器，按功能 可分为3大类： – 通用寄存器8个 – 段寄存器4个 – 控制寄存器2个 AH BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI AL CS DS SS ES IP FLAG 累加器AX 基址寄存器BX 计数寄存器CX 数据寄存器DX 堆栈指针寄存器 基址指针寄存器 源变址寄存器 目的变址寄存器 代码段寄存器 数据段寄存器 堆栈段寄存器 附加段寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器 数据寄存器 指针和变址寄存器 段寄存器 控制寄存器 通用寄存器