内部结构及引脚功能.ppt
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第2章-STC15单片机的内部结构
单片机原理与接口技术————基于STC15系列的51单片机
第2章 STC15单片机的内部结构
一、 总体结构
图2.2 STC15W4K32S4单片机详细结构图
单片机原理与接口技术————基于STC15系列的51单片机
第2章 STC15单片机的内部结构
二、 引脚功能
图2.3 STC15W4K32S4的PDIP40引脚图
程序计数器PC用于在CPU运行过程中，保存下一条要执行的指令在程序存储器中的 地址，一般情况下，它总是自动加一，只在运行转移类或子程序调用类指令时，才会 改变为相应的目标地址，这些概念和普通微处理器中的概念是相同的。PC的位数是 16位，所以，51单片机程序存储器的空间大小是64KB。当单片机复位时，PC初始化 为0000H，这也是51单片机上电复位以后，所执行的第一条指令的地址。
单片机原理与接口技术————基于STC15系列的51单片机
第2章 STC15单片机的内部结构
一、 总体结构
3．并行I/O口
并行开关量（数字量）的输入/输出，是微控制器最基本的功能。STC15系列单片机， 提供了最多8个可编程的并行I/O口（根据封装的不同，端口数也不同），大部分I/O口 是8位的，有些口不足8位。如图Port0-Port7所示。这些I/O口命名为P0~P7，既可以 将它们分别作为一个整体，用于8位开关量的输入与输出（若是8位端口的话），也可 以将它们的各位口线分别独立地用于1位的开关量输入与输出。当这些口线单独使用 时，它们被命名为Px.y，其中x代表其所在的并行口，可为0-7；y代表相应的位，可 为0-7，例如P0.7，代表P0口的D7位。
单片机原理与接口技术————基于STC15系列的51单片机
第2章 STC15单片机的内部结构
C51单片机引脚及其功能.ppt
C1、C2取5PF～ 30PF 晶振1.2M ～24M
5. RST/VPD（复位信号）
RST为复位信号输入端，高电平有效。当此输入端 保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操 作。 VPD为备用电源输入端。当主电源Vcc 发生故障， 降低到低电平规定值时，将+5V电源自动接入该引 脚，为RAM提供备用电源，以保证RAM中的信息 不丢失，使得复位后能继续正常运行。
VSS 20
40 VCC 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/VPP 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7 27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3 23 P2.2 22 P2.1 21 P2.0
2. 掉电（停机）工作方式
只有内部RAM单元的内容被保存，其它一切工作都 停止。 在掉电工作方式下，VCC可以降到2V，但在进入掉 电方式之前，VCC不能降低。 掉电工作方式退出： 电源恢复正常，硬件复位信号维持在10ms以上。
RST 1 P3.0/RXD 2 P3.1/TXD 3
XTAL2 4 XTAL1 5 P3.2/INT0 6 P3.3/INT1 7 P3.4/T0 8 P3.5/T1 9
GND 10
20 VCC 19 P1.7 18 P1.6 17 P1.5 16 P1.4 15 P1.3 14 P1.2 13 P1.1/AIN1 12 P1.0/AIN0 11 P3.7
特殊功能寄存器 ACC PSW DPH DPL IP IE TMOD SCON P0-P3
初始态 00H 00H 00H 00H
xxx00000B 0xx00000B
5. RST/VPD（复位信号）
RST为复位信号输入端，高电平有效。当此输入端 保持两个机器周期的高电平时，就可以完成复位操 作。 VPD为备用电源输入端。当主电源Vcc 发生故障， 降低到低电平规定值时，将+5V电源自动接入该引 脚，为RAM提供备用电源，以保证RAM中的信息 不丢失，使得复位后能继续正常运行。
VSS 20
40 VCC 39 P0.0 38 P0.1 37 P0.2 36 P0.3 35 P0.4 34 P0.5 33 P0.6 32 P0.7 31 EA/VPP 30 ALE/PROG 29 PSEN 28 P2.7 27 P2.6 26 P2.5 25 P2.4 24 P2.3 23 P2.2 22 P2.1 21 P2.0
2. 掉电（停机）工作方式
只有内部RAM单元的内容被保存，其它一切工作都 停止。 在掉电工作方式下，VCC可以降到2V，但在进入掉 电方式之前，VCC不能降低。 掉电工作方式退出： 电源恢复正常，硬件复位信号维持在10ms以上。
RST 1 P3.0/RXD 2 P3.1/TXD 3
XTAL2 4 XTAL1 5 P3.2/INT0 6 P3.3/INT1 7 P3.4/T0 8 P3.5/T1 9
GND 10
20 VCC 19 P1.7 18 P1.6 17 P1.5 16 P1.4 15 P1.3 14 P1.2 13 P1.1/AIN1 12 P1.0/AIN0 11 P3.7
特殊功能寄存器 ACC PSW DPH DPL IP IE TMOD SCON P0-P3
初始态 00H 00H 00H 00H
xxx00000B 0xx00000B
第2章 AT89S52单片机的片内硬件结构(1)内部结构及引脚
17
（2）EA/ VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programming，31脚)
第一功能：
当EA接高电平时，在PC值不超出1FFFH （即不超出片内8KB Flash存储器的地址 范围）时，单片机读片内程序存储器 （8KB）中的程序，但PC值超出1FFFH （即超出片内8KB Flash地址范围）时， 将自动转向读取片外60KB（2000H-FFFFH）
Port 0
P1.2 P1.3
P0.0～P0.7统称为P0口。
P1.4 P1.5
❖ 地址/数据总线复用
P1.6 P1.7
❖ 地址总线低8位
RST/VPD RXD/P3. 0
（2）P2口（21脚～28脚）:
TXD/P3.1 INT0/ P3.2
P2.0～P2.7统称为P2口,
一
INT1/ P3.3 T0/ P3.4
EA ALE PSEN
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
16
补充知识： 210=1024=1K =0000 0011 1111 1111B =03FFH 216=65536=64K =1111 1111 1111 1111B =FFFFH 213=8192=8K =0001 1111 1111 1111B =1FFFH
储器中的内容，读取的地址范围为
T0/ P3.4
12 13 14
29 28 27
0000H～FFFFH，片内的8KB Flash 程序存 T1/P3.5 15
26
储器不起作用。 第二功能： 对片内Flash编程，接编程电压。
WR/P3.6 26
25
RD/P3.7 17
（2）EA/ VPP (Enable Address/Voltage Pulse of Programming，31脚)
第一功能：
当EA接高电平时，在PC值不超出1FFFH （即不超出片内8KB Flash存储器的地址 范围）时，单片机读片内程序存储器 （8KB）中的程序，但PC值超出1FFFH （即超出片内8KB Flash地址范围）时， 将自动转向读取片外60KB（2000H-FFFFH）
Port 0
P1.2 P1.3
P0.0～P0.7统称为P0口。
P1.4 P1.5
❖ 地址/数据总线复用
P1.6 P1.7
❖ 地址总线低8位
RST/VPD RXD/P3. 0
（2）P2口（21脚～28脚）:
TXD/P3.1 INT0/ P3.2
P2.0～P2.7统称为P2口,
一
INT1/ P3.3 T0/ P3.4
EA ALE PSEN
P2.7 P2.6 P2.5 P2.4 P2.3 P2.2 P2.1 P2. 0
16
补充知识： 210=1024=1K =0000 0011 1111 1111B =03FFH 216=65536=64K =1111 1111 1111 1111B =FFFFH 213=8192=8K =0001 1111 1111 1111B =1FFFH
储器中的内容，读取的地址范围为
T0/ P3.4
12 13 14
29 28 27
0000H～FFFFH，片内的8KB Flash 程序存 T1/P3.5 15
26
储器不起作用。 第二功能： 对片内Flash编程，接编程电压。
WR/P3.6 26
25
RD/P3.7 17
单片机的引脚及结构
RST
复位引脚，用于将单片机内部寄存器 恢复到初始状态。
ALE/PROG
地址锁存允许引脚，用于控制地址锁 存器。
I/O口引脚
P0.0-P0.7
P0口8位双向I/O引脚。
P1.0-P1.7
P1口8位准双向I/O引脚。
P2.0-P2.7
P2口8位双向I/O引脚。
P3.0-P3.7
P3口8位双向I/O引脚，用于特殊功能。
THANKS
感谢观看
AI集成
智能化是当前技术发展的重要趋势，单片机也不例外。集成AI功能的单片机能够实现机器 学习、语音识别等智能化应用，提升用户体验和设备性能。
无线连接
为了方便设备间的通信，单片机正逐步支持无线连接功能，如Wi-Fi、蓝牙等。无线连接 的单片机可以省去繁琐的线缆布设，降低成本和复杂性，提高设备的移动性和灵活性。
降低成本
低功耗设计有助于减少能源消耗，从而降低运营成本。对于长时间运行的应用，低功耗单片机可以显著降低电费和维 护成本。
优化性能
低功耗设计通常要求优化硬件和软件，以提高能源效率。这促使单片机厂商不断改进技术，提升单片机 的性能和能效比。
高性能运算
01 02
快速处理能力
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的运算性能要求越 来越高。高性能运算的单片机能够提供更快的处理速度，满足复杂算法 和大数据处理的需求。
03
单片机的工作原理
时钟电路
时钟信号
01
单片机内部各个部件的工作都是以时钟信号为基准，通过时钟
信号来协调各个部件的工作。
时钟源
02
时钟源为单片机提供原始时钟信号，通常由晶体振荡器或陶瓷
振荡器等组成。
时钟频率
复位引脚，用于将单片机内部寄存器 恢复到初始状态。
ALE/PROG
地址锁存允许引脚，用于控制地址锁 存器。
I/O口引脚
P0.0-P0.7
P0口8位双向I/O引脚。
P1.0-P1.7
P1口8位准双向I/O引脚。
P2.0-P2.7
P2口8位双向I/O引脚。
P3.0-P3.7
P3口8位双向I/O引脚，用于特殊功能。
THANKS
感谢观看
AI集成
智能化是当前技术发展的重要趋势，单片机也不例外。集成AI功能的单片机能够实现机器 学习、语音识别等智能化应用，提升用户体验和设备性能。
无线连接
为了方便设备间的通信，单片机正逐步支持无线连接功能，如Wi-Fi、蓝牙等。无线连接 的单片机可以省去繁琐的线缆布设，降低成本和复杂性，提高设备的移动性和灵活性。
降低成本
低功耗设计有助于减少能源消耗，从而降低运营成本。对于长时间运行的应用，低功耗单片机可以显著降低电费和维 护成本。
优化性能
低功耗设计通常要求优化硬件和软件，以提高能源效率。这促使单片机厂商不断改进技术，提升单片机 的性能和能效比。
高性能运算
01 02
快速处理能力
随着物联网、人工智能等技术的快速发展，对单片机的运算性能要求越 来越高。高性能运算的单片机能够提供更快的处理速度，满足复杂算法 和大数据处理的需求。
03
单片机的工作原理
时钟电路
时钟信号
01
单片机内部各个部件的工作都是以时钟信号为基准，通过时钟
信号来协调各个部件的工作。
时钟源
02
时钟源为单片机提供原始时钟信号，通常由晶体振荡器或陶瓷
振荡器等组成。
时钟频率
单片机芯片的硬件结构课件
2、对于9、30、31各引脚，由于第一功能信号与第二 功能信号是单片机在不同工作方式下的信号，因此不 会发生使用上的矛盾。
3、P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都 是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是 先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为 口线使用。
引脚表现出的是单片机的外特性或硬件特性。在硬件方 面用户只能使用引脚，即通过引脚组建系统。因此熟 悉引脚是单片机硬件学习的重点。
VSS（20脚）： 接+5 V电源地端。
外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体 和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接时钟脉冲 信号。
控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有下面四个
单片机芯片的硬件结构
为复位信号，当输入的复位信号延续2个机器周 期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操 作。
P3口（10脚～17脚）: P3.0～P3.7统称为P3口。
单片机芯片的硬件结构
2 信号引脚的第二功能
P3口线的第二功能
单片机芯片的硬件结构
引脚的第一、第二功能会不会混淆呢？
答案是肯定的，不会。理由有三。
1、对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是 相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号上。
单片机芯片的硬件结构
9 位处理器
单片机主要用于控制，需要有较强的位处理功 能，因此位处理器是它的必要组成部分，在一 些书中常把位处理器称为布尔处理器。
位处理器以状态寄存器中的进位标志位C位累 加位，可进行置位、复位、取反、等于“0” 转移、等于“1”转移且清“0”以及C与可寻 址位之间的传送、逻辑与、逻辑或等位操作。
37H
(16B) 20H
3、P3口线的情况却有所不同，它的第二功能信号都 是单片机的重要控制信号。因此在实际使用时，总是 先按需要优先选用它的第二功能，剩下不用的才作为 口线使用。
引脚表现出的是单片机的外特性或硬件特性。在硬件方 面用户只能使用引脚，即通过引脚组建系统。因此熟 悉引脚是单片机硬件学习的重点。
VSS（20脚）： 接+5 V电源地端。
外接晶体引脚XTAL1和XTAL2 当使用芯片内部时钟时，此二引脚用于外接石英晶体 和微调电容。当使用外部时钟时，用于外接时钟脉冲 信号。
控制信号或与其它电源复用引脚 控制信号或与其它电源复用引脚有下面四个
单片机芯片的硬件结构
为复位信号，当输入的复位信号延续2个机器周 期以上高电平时即为有效，用于完成单片机的复位操 作。
P3口（10脚～17脚）: P3.0～P3.7统称为P3口。
单片机芯片的硬件结构
2 信号引脚的第二功能
P3口线的第二功能
单片机芯片的硬件结构
引脚的第一、第二功能会不会混淆呢？
答案是肯定的，不会。理由有三。
1、对于各种型号的芯片，其引脚的第一功能信号是 相同的，所不同的只在引脚的第二功能信号上。
单片机芯片的硬件结构
9 位处理器
单片机主要用于控制，需要有较强的位处理功 能，因此位处理器是它的必要组成部分，在一 些书中常把位处理器称为布尔处理器。
位处理器以状态寄存器中的进位标志位C位累 加位，可进行置位、复位、取反、等于“0” 转移、等于“1”转移且清“0”以及C与可寻 址位之间的传送、逻辑与、逻辑或等位操作。
37H
(16B) 20H
(完整版)第二讲单片机内部结构及引脚功能
教案首页（以2课时为单元）教学内容、AT89S51单片机内部结构（如图）i . 一个个8位的CPU2. 一个片内振荡器及时钟电路3. 4KB Flash ROM （不同型号内容不同，看书P4)4. 128B 内部RAM5. 可寻址64KB的外部ROM和外部RAM的控制电路6.两个16位定时器/计数器（Timer/Counter）7. 26个特殊功能寄存器（Special Function Register)8. 4 个8 位并行(Parallel) I/O 口9. 一个串行口（Series）10 . 5个中断源（Interrupt）11 . 内部硬件看门狗电路12 . 一个SPI串行接口，用于芯片的在系统编程这些我们称为单片机的资源（Souce）,单片机的应用就是怎么充分合理地利用这些资源，来解决实际中的冋题。
二.AT89S51单片机的CPUMCS-51的CPU包括两部分：运算部件和控制器。
1、运算部件课堂组织第二讲AT89S51单片机内部结构及引脚功能【回顾与提问】振荡器CSCE ____________ J Ed h aocsfCPUA A.程序存储器4 KB RLOM数据存储器128B RAM 定时器卅■数器乍位并行口可編程L__JL__串行口V內中斷外中靳运算部件组成：包括算术逻辑部件 ALU 、布尔处理器、累加器 A 、寄存器B 、暂存器以及程序状态字寄存器 PSW 等。
运算部件功能：是实现数据的算术逻辑运算、位变量处理和数据的传送操作。
ALU 的功能：可以对 8位变量进行逻辑“与”、“或”、“异或”、循环、求补和清零等基本操 作，还可以进行加、减、乘、除等基本运算。
还可对位( BIT )变量进行布尔 处理，如置位、清零以及逻辑“与”、“或”等操作。
累加器A :是一个8位的累加器(也可以写为 ACC )，绝大部分运算和操作都同 A 有关。
寄存器B :是专为执行乘法和除法操作而设置的，一般情况下也可以作为暂存器使用。
引脚功能与内部结构图
在生产制造过程中，引脚的设计 和制造工艺必须严格控制，以确 保其具有良好的导电性能、机械
强度和耐腐蚀性。
引脚与电路板或其他连接器的接 触性能也是影响产品性能的重要 因素，因此需要采取有效的措施
来确保良好的接触。
如何保证引脚的质量和可靠性
01 在生产过程中，应采用高精度的制造设备和工艺， 确保引脚的尺寸和形状精度符合要求。
03
内部结构对引脚的热设计有要 求，需要考虑到元件在工作时 的发热情况，合理设计引脚的 散热方式。
如何根据内部结构选择合适的引脚
01
根据电路板上的线路布局和焊接方式选择合适的引 脚，确保元件能够顺利安装和稳定工作。
02
根据元件的型号和参数选择相应的引脚，确保引脚 上印有的信息准确无误。
03
根据元件在工作时的发热情况选择合适的引脚材质 和尺寸，确保元件能够得到良好的散热效果。
模块化设计
通过使用不同规格和类型 的引脚，可以实现模块化 设计，方便组装和维修。
引脚设计
间距与规格
引脚的间距和规格需要根据具体的电路板和元件规格进行设计， 以满足电气性能和机械强度的要求。
材料选择
引脚的材料选择对其电气性能、机械强度和可靠性有着重要影响， 常用的材料有铜、不锈钢等。
长度与形状
引脚的长度和形状需要根据具体的应用场景进行设计，以满足信号 传输和连接稳定性的要求。
自动化生产中，引脚的加工、检测、组装等环节都可以通过自动化设备来完成，大 大提高了生产效率和产品质量。
谢谢观看
02
内部结构图解析
集成电路内部结构
集成电路是将多个电子元件集成在一块衬底上，实现一定的电路或系统功能的微型电子部件。其内部 结构包括输入输出引脚、逻辑门、触发器、存储器等电路元件，以及连接这些元件的导线和互连线。
第7章28259ppt课件
– 由OCW3中P=0 ,RR和RIS位编码决定读取的是 IRR或ISR。
– 由OCW3中位P=1决定下面读取的是查询字。 • A0为1（奇地址）时，读取的是IMR
总结：8259A的端口的读写功能
OUT IN
CS RD WR A0 D4 D3
功能
0 1 0 0 1 X 写入ICW1
0 1 0 1 X X 写入ICW2～ICW4和OCW1
• 采用普通中断结束EOI方式，需在中断服务程序最后发送 普通EOI命令
• 一般采用普通屏蔽方式，通过写IMR相应位为0允许中断， 应注意不要破坏原屏蔽状态。
•8259A级联使用例子
例 7-21： 某系统中两片8259A采用中断级联方式组 成中断系统，从片的INT端连8259A主片的IR3端。若当 前8259A主片从IR1、IR5端引入两个中断请求，中断类 型号为31H、35H。中断服务程序的段基址为1000H，偏 移地址分别为2000H及3000H。8259A从片由IR4、IR5端 引入两个中断请求，中断类型号为44H和45H，中断服 务程序段基址为2000H，偏移地址为3600H及4500H，图 7－16给出了级联连接图，图7－17为此例中断入口地址 表内容。
的寄存器 • ⑸ 由前面的控制字（引导字）决定后续操作的
寄存器
接口电路中常用的方法
例： 在IBM PC/XT 系统中，ROM BIOS 中 的8259A初始化程序为：（地址20H ,21H)
MOV AL, 13H OUT 20H, AL MOV AL , 08H OUT 21H ,AL MOV AL,09H OUT 21H, AL
• 通常主片设为特殊全嵌套工作方式，从片可为全 嵌套方式。
• 全嵌套方式下，级联系统中断的响应过程。
– 由OCW3中位P=1决定下面读取的是查询字。 • A0为1（奇地址）时，读取的是IMR
总结：8259A的端口的读写功能
OUT IN
CS RD WR A0 D4 D3
功能
0 1 0 0 1 X 写入ICW1
0 1 0 1 X X 写入ICW2～ICW4和OCW1
• 采用普通中断结束EOI方式，需在中断服务程序最后发送 普通EOI命令
• 一般采用普通屏蔽方式，通过写IMR相应位为0允许中断， 应注意不要破坏原屏蔽状态。
•8259A级联使用例子
例 7-21： 某系统中两片8259A采用中断级联方式组 成中断系统，从片的INT端连8259A主片的IR3端。若当 前8259A主片从IR1、IR5端引入两个中断请求，中断类 型号为31H、35H。中断服务程序的段基址为1000H，偏 移地址分别为2000H及3000H。8259A从片由IR4、IR5端 引入两个中断请求，中断类型号为44H和45H，中断服 务程序段基址为2000H，偏移地址为3600H及4500H，图 7－16给出了级联连接图，图7－17为此例中断入口地址 表内容。
的寄存器 • ⑸ 由前面的控制字（引导字）决定后续操作的
寄存器
接口电路中常用的方法
例： 在IBM PC/XT 系统中，ROM BIOS 中 的8259A初始化程序为：（地址20H ,21H)
MOV AL, 13H OUT 20H, AL MOV AL , 08H OUT 21H ,AL MOV AL,09H OUT 21H, AL
• 通常主片设为特殊全嵌套工作方式，从片可为全 嵌套方式。
• 全嵌套方式下，级联系统中断的响应过程。
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EU负责执行指令：指令执行部件完成指令译码和指令执行的
工作。
它先从BIU的指令队列中取出指令，送到EU控制器，经译码 分析后执行指令。
EU的算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）完成各种 运算。
BIU与EU的动作协调原则
总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术 原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务。
（2）8086 BIU的外部数据总线为16位，而8088为8位。
8086的结构 8086CPU内部结构框图如下页图2.1所示。
中国科学技术大学
2.1 8086结构
8.1.1 8086 CPU内部结构及工作过程
第2章 8086 CPU
中国科学技术大学
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
8086内部结构
M/
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
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2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
中国科学技术大学
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
微处理器性能简介
典型微处理器的主要性能指标 主频:CPU的时钟频率 外频:系统总线的工作频率（系统时钟频率） 倍频:主频与外频之比的倍数；主频=外频×倍频 内存总线速度：CPU与二级高速缓存和内存之间 的通信速度 扩展总线速度：CPU和外部设备交换数据的速度 地址总线宽度：CPU可直接寻址的内存空间大小 数据总线宽度:一次传输的数据位数 高速缓存：介于中央处理器和主存储器之间的高 速小容量存储器。 3 中国科学技术大学
8086 CPU由两部分组成： 总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）
BIU负责CPU与内存和I/O端口间的数据交换。
BIU先从指定内存单元中取出指令，送到指令队列中排队
，等待执行。 执行指令时所需的操作数，也可由BIU从指定的内存单元 或I/O端口中获取，再送到EU去执行。 执行完指令后，可通过BIU将数据传送到内存或I/O端口中
。
中国科学技术大学
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
8086内部结构
BIU的特点： 8086/8088的指令队列分别为6/4个字节，在执 行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令 队列中,可以提高CPU的工作效率。 地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址 1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16 位，因此
需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构
就是20位的地址加法器。 例如： CS ＝ 0FE00H ， IP ＝ 0400H ，则表示要取指令代码的 物理地址为0FE400H。
中国科学技术大学
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
8086内部结构
指令执行单元（Execution Unit，EU）
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
8086微处理器的寄存器结构 8086可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3 类： （1）通用寄存器 （2）段寄存器 （3）指针和标志寄存器 8088的内部结构与8086基本相同，不同点： （1）8086的指令队列为6字节，8088为4字节；
2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
16位和32位微处理器
Intel系列的CPU采用向下兼容的策略，每一种新的CPU都对原 有的系列产品保持兼容，从而使此前的软件都能继续运行。
CPU的性能指标最主要有以下两个：
1. 字长：指CPU能同时处理的数据位数，也称为数据宽度。字 长越长，计算能力越高，速度越快，但集成度也要求越高，工艺 越复杂。8080（8位），8086（16位），80286/386/Pentium（32 位），Itanium（64位）。 2. 主频：即CPU的时钟频率。主频越高，运算速度越快。8086 （10MHz），P4（目前最高3GHz）。 为了使大家深入了解CPU的基本原理和关键技术，并且了解 CPU设计的创新点，本课程先以8086为例，介绍 CPU的基本原 理和关键技术，然后再介绍80386的主要技术，最后介绍Pentium 的技术要点。
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第2章 8086 CPU
8086工作过程
3）当指令队列已满，EU在执行指令，未向总线接口
单元BIU申请读/写内存或I/O操作时，BIU处于空 闲状态。
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第2章 8086 CPU
微处理器性能简介
微处理器的基本功能
（1）指令控制
（2）操作控制 （3）时间控制
（4）数据加工
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第2章 8086 CPU
8086CPU的基本性能指标 （1）16位微处理器； （2）采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9 万只晶体管； （3）使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； （4）时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为 0.3ms~0.6ms （5）16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB （6）8086可以和浮点运算器、输入/输出处理器或其他处理器 组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和 数据处理能力。 Intel 8086微处理器内部组成结构 8086微处理器从功能上可以划分为两个逻辑单元： （1）执行部件EU（Execution Unit） （2）总线接口部件BIU（Bus Interface Unit） 中国科学技术大学 6
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第2章 8086 CPU
2. 8086 CPU的工作过程
大致分以下几步： 1） 先执行读存操作，从给定地址单元中取出指令， 送到先进先出的指令队列中等待执行。 存储器的物理地址 =CS16+IP，在地址加法器 中 形成。 2 ）执行单元 EU 从指令队列中取走指令，经 EU 控制 器译码分析后，向各部件发控制命令，以完成执 行指令的操作。 此时EU不需要使用外部总线，BIU可将6字节的后 续指令送到指令队列
工作。
它先从BIU的指令队列中取出指令，送到EU控制器，经译码 分析后执行指令。
EU的算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，ALU）完成各种 运算。
BIU与EU的动作协调原则
总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术 原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务。
（2）8086 BIU的外部数据总线为16位，而8088为8位。
8086的结构 8086CPU内部结构框图如下页图2.1所示。
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8.1.1 8086 CPU内部结构及工作过程
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8086内部结构
M/
2.1 8086结构
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微处理器性能简介
典型微处理器的主要性能指标 主频:CPU的时钟频率 外频:系统总线的工作频率（系统时钟频率） 倍频:主频与外频之比的倍数；主频=外频×倍频 内存总线速度：CPU与二级高速缓存和内存之间 的通信速度 扩展总线速度：CPU和外部设备交换数据的速度 地址总线宽度：CPU可直接寻址的内存空间大小 数据总线宽度:一次传输的数据位数 高速缓存：介于中央处理器和主存储器之间的高 速小容量存储器。 3 中国科学技术大学
8086 CPU由两部分组成： 总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）
BIU负责CPU与内存和I/O端口间的数据交换。
BIU先从指定内存单元中取出指令，送到指令队列中排队
，等待执行。 执行指令时所需的操作数，也可由BIU从指定的内存单元 或I/O端口中获取，再送到EU去执行。 执行完指令后，可通过BIU将数据传送到内存或I/O端口中
。
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8086内部结构
BIU的特点： 8086/8088的指令队列分别为6/4个字节，在执 行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令 队列中,可以提高CPU的工作效率。 地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址 1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16 位，因此
需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构
就是20位的地址加法器。 例如： CS ＝ 0FE00H ， IP ＝ 0400H ，则表示要取指令代码的 物理地址为0FE400H。
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指令执行单元（Execution Unit，EU）
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8086微处理器的寄存器结构 8086可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用途可分为3 类： （1）通用寄存器 （2）段寄存器 （3）指针和标志寄存器 8088的内部结构与8086基本相同，不同点： （1）8086的指令队列为6字节，8088为4字节；
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16位和32位微处理器
Intel系列的CPU采用向下兼容的策略，每一种新的CPU都对原 有的系列产品保持兼容，从而使此前的软件都能继续运行。
CPU的性能指标最主要有以下两个：
1. 字长：指CPU能同时处理的数据位数，也称为数据宽度。字 长越长，计算能力越高，速度越快，但集成度也要求越高，工艺 越复杂。8080（8位），8086（16位），80286/386/Pentium（32 位），Itanium（64位）。 2. 主频：即CPU的时钟频率。主频越高，运算速度越快。8086 （10MHz），P4（目前最高3GHz）。 为了使大家深入了解CPU的基本原理和关键技术，并且了解 CPU设计的创新点，本课程先以8086为例，介绍 CPU的基本原 理和关键技术，然后再介绍80386的主要技术，最后介绍Pentium 的技术要点。
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8086工作过程
3）当指令队列已满，EU在执行指令，未向总线接口
单元BIU申请读/写内存或I/O操作时，BIU处于空 闲状态。
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微处理器性能简介
微处理器的基本功能
（1）指令控制
（2）操作控制 （3）时间控制
（4）数据加工
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8086CPU的基本性能指标 （1）16位微处理器； （2）采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9 万只晶体管； （3）使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； （4）时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为 0.3ms~0.6ms （5）16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB （6）8086可以和浮点运算器、输入/输出处理器或其他处理器 组成多处理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和 数据处理能力。 Intel 8086微处理器内部组成结构 8086微处理器从功能上可以划分为两个逻辑单元： （1）执行部件EU（Execution Unit） （2）总线接口部件BIU（Bus Interface Unit） 中国科学技术大学 6
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2.1 8086结构
第2章 8086 CPU
2. 8086 CPU的工作过程
大致分以下几步： 1） 先执行读存操作，从给定地址单元中取出指令， 送到先进先出的指令队列中等待执行。 存储器的物理地址 =CS16+IP，在地址加法器 中 形成。 2 ）执行单元 EU 从指令队列中取走指令，经 EU 控制 器译码分析后，向各部件发控制命令，以完成执 行指令的操作。 此时EU不需要使用外部总线，BIU可将6字节的后 续指令送到指令队列