第2章80x86微处理器2.18086/8088微处理器2.232位微处理器2.380x86中断系统2.4Pentium的主要特点
1 第2章 80x86微处理器 2.1 8086/8088微处理器 2.2 32位微处理器 2.3 80x86中断系统 2.4 Pentium的主要特点
第2章80x86微处理器8086/8088微处理器2.12.1.1内部结构8086/8088从功能上可分为两部分：执行部件和总线接口部件。1.执行部件EU(ExecutionUnit)EU的功能——负责指令执行■指令译码执行指令向BIU传送偏移地址信息管理通用寄存器和标志寄存器2
2 2.1 8086/8088微处理器 2.1.1 内部结构 8086/8088从功能上可分为两部分：执行部件和总线 接口部件。 1. 执行部件EU (Execution Unit) ◼ EU的功能——负责指令执行 ◼ 指令译码 ◼ 执行指令 ◼ 向BIU传送偏移地址信息 ◼ 管理通用寄存器和标志寄存器 第2章 80x86微处理器
第2章80x86微处理器EU的组成算术逻辑单元ALU-16位加法器，用于对寄存器和指令操作数进行算术或逻辑运算标志寄存器(FLAGS)9个标志位暂存寄存器8个通用寄存器-AX,BX, CX, DX, SP,BP, SL, DIEU控制单元一接收从BIU的指令队列中取来的指令代码，对其译码并形成所需的各种控制信号，控制EU各个相关部分完成指令规定的操作。从内存取指令(BIU)一→读操作数(BIU)一执行指令(EU)一写入结果(BIU)。3
3 ◼ EU的组成 ◼ 算术逻辑单元ALU——16位加法器，用于对寄存器和指令操 作数进行算术或逻辑运算 ◼ 标志寄存器(FLAGS)——9个标志位 ◼ 暂存寄存器 ◼ 8个通用寄存器——AX, BX, CX, DX, SP, BP, SI, DI ◼ EU控制单元——接收从BIU的指令队列中取来的指令代码， 对其译码并形成所需的各种控制信号，控制EU各个相关部分 完成指令规定的操作。 从内存取指令(BIU)→读操作数(BIU) →执行指令(EU)→写入结果 (BIU)。 第2章 80x86微处理器
第2章80x86微处理器2.总线接口部件（BIU一BusInterfaceUnit）BIU的功能一一负责微处理器内部与M（存储器）和I/O接口的信息传送取指令一—BIU从内存取指令送入指令队列传送数据一CPU执行指令时，配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，并将数据传送给执行部件：或把执行部件的操作结果传送给指定的M或I/O口。■形成物理地址通过总线从内存取指令和操作数一指令队列一EU一执行完毕→BIU→内存。4
4 2. 总线接口部件(BIU—Bus Interface Unit) ◼ BIU的功能——负责微处理器内部与M(存储器)和I/O 接口的信息 传送 ◼ 取指令——BIU从内存取指令送入指令队列 ◼ 传送数据——CPU执行指令时，配合执行部件从指定的内存 单元或者外设端口中取数据，并将数据传送给执行部件；或 把执行部件的操作结果传送给指定的M或I/O口。 ◼ 形成物理地址 通过总线从内存取指令和操作数→指令队列→EU→执行完毕 →BIU→内存。 第2章 80x86微处理器
第2章80x86微处理器BIU的组成一一段寄存器、指令指针、指令队列和地址加法器■4个16位段地址寄存器(CS、DS、ES、SS)16位指令指针寄存器Ⅲ20位的地址加法器(16×段地址+偏移地址=物理地址)6字节(8086)或4字节(8088)的指令队列总线控制电路一一处理器与外部总线联系的转接电路包括三组总线：20位地址总线、16位双向数据总线和一组控制总线。5
5 ◼ BIU的组成——段寄存器、指令指针、指令队列和地址加法器 ◼ 4 个16位段地址寄存器(CS、DS、ES、SS) ◼ 16位指令指针寄存器IP ◼ 20位的地址加法器(16段地址+偏移地址=物理地址) ◼ 6字节(8086)或4字节(8088)的指令队列 ◼ 总线控制电路——处理器与外部总线联系的转接电路 包括三组总线：20 位地址总线、16 位双向数据总线和一组控制 总线。 第2章 80x86微处理器
8086/8088内部结构通用寄存器地址总线AX地址AHAL20位加法器BXBHBL数据总线1CXCLCHDXCSDHDL8088—8位8086—16位SPDSBPES总SISS线控制逻辑外部总线DIIP16位内部暂存器ALU数据总线暂存寄存器工1EUALU8位控制单元123456指令队列缓冲器标志寄存器80884B80866B总线接口部件BIU执行部件EU6
6 总线接口部件BIU EU 控 制 单 元 16位 执行部件EU 通用寄存器 AX BX CX DX AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI 暂存寄存器 ALU 标志寄存器 ALU 数据总线 1 2 3 4 5 6 指令队列缓冲器 8088—4B 8086—6B 总 线 控 制 逻 辑 20位 地址总线 地址 加法器 CS DS ES SS IP 内部暂存器 数据总线 8088—8位 8086—16位 8位 外 部 总 线 8086/8088内部结构
第2章80x86微处理器8086/8088微处理器BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。重选操作技术一一一方面提高了整体执行速率，另一方面降低了对与之相配的存储器的存取速度的要求。在一条指令的执行过程中可以取出下一条(或多条)指令，指令在指令队列中排队。■在一条指令执行完成后，就可以立即执行下一条指令，减少CPU为取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整体运行速度。BIU与EU并行操作示意BIU取指令1取指令2取指令3取数据取指令4取指令5等待等待执行1执行2执行3执行4EU7
7 ◼ 8086/8088微处理器——BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大 减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。 ◼ 重迭操作技术——一方面提高了整体执行速率，另一方面降低了对与 之相配的存储器的存取速度的要求。 ◼ 在一条指令的执行过程中可以取出下一条(或多条)指令，指令在指令 队列中排队。 ◼ 在一条指令执行完成后，就可以立即执行下一条指令，减少CPU为 取指令而等待的时间，提高CPU的利用率和整体运行速度。 第2章 80x86微处理器 BIU与EU并行操作示意 等待 等待 执行1 执行2 执行3 执行4 取指令1 取指令2 取指令3 取指令4 取数据 取指令5 EU BIU
第2章80x86微处理器2.1.2寄存器组1.通用寄存器■数据寄存器：AX、BX、CX、DX，指针寄存器和变址寄存器：SP、BP、SI、DI2.段寄存器CS、DS、ES、SS3.状态标志寄存器FLAGS4.指令指针寄存器IP8
8 2.1.2 寄存器组 1. 通用寄存器 ◼ 数据寄存器：AX、BX、CX、DX ◼ 指针寄存器和变址寄存器：SP、BP、SI、DI 2. 段寄存器CS、DS、ES、SS 3. 状态标志寄存器FLAGS 4. 指令指针寄存器IP 第2章 80x86微处理器
第2章80x86微处理器8086/8088内部寄存器15 14210AXALAH累加器BXBLBH基址寄存器数据寄存器CXCLCH计数寄存器DXDHDL数据寄存器通用寄存器SP堆栈指针寄存器BP基址指针寄存器地址寄存器SI源变址寄存器DI目的变址寄存器IP指令指针寄存器控制寄存器FLAGS标志寄存器CS代码段寄存器DS数据段寄存器段寄存器ES附加段寄存器堆栈段寄存器SS9
9 8086/8088内部寄存器 第2章 80x86微处理器 累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 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 指令指针寄存器 标志寄存器 代码段寄存器 数据段寄存器 附加段寄存器 堆栈段寄存器 AX BX CX DX AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI IP FLAGS CS DS ES SS 15 14 ••• 2 1 0 数据寄存器 地址寄存器 控制寄存器 段寄存器 通用寄存器
第2章80x86微处理器各寄存器配合使用情况约定的另外可使用的存储器操作类型偏移地址段寄存器段寄存器无取指令CSIP无堆栈操作SSSPDS取数据或变量有效地址CS、ES、SSSIDSCS、ES、SS串操作中取源串无DI串操作中写目的串ESSSBP被作为基地址ES、SS有效地址CS、10
10 第2章 80x86微处理器 各寄存器配合使用情况 存储器操作类型 约定的 段寄存器 另外可使用的 段寄存器 偏移地址 取指令 堆栈操作 取数据或变量 串操作中取源串 串操作中写目的串 BP被作为基地址 CS SS DS DS ES SS 无 无 CS、ES、SS CS、ES、SS 无 CS、ES、SS IP SP 有效地址 SI DI 有效地址