8086系统结构[1]
1 80868088微处理器的内部结构
微机原理第2章8086/8088系统结构8086/8088微处理器的内部结构微机原理8086是Intel系列的16bit微处理器，属第三代。
它有16bit数据总线和20bit地址线，可寻址1M空间。
8088有8bit数据总线和20bit地址线，可寻址1M空间。
其内部有16bit数据总线。
AH AL BH BL SI ALU 运算数暂存器标志寄存器EU控制电路16位CSDSSS ES IP 内部暂存器8位1 2 3 4 5 6执行部件（EU ）总线控制电路 指令队列缓冲器总线接口部件（BIU ）通用寄存器加法器80888086累加器基址寄存器计数寄存器数据寄存器堆栈指针基址指针目的变址源变址AX BX CX DX微机原理CPUEUBIU •16位通用寄存器组（AX、BX、CX 、DX、SP、BP、SI、DI）•算术逻辑单元—ALU•暂存器•EU控制器•标志寄存器—FLAG•段寄存器组（CS,DS,SS,ES）,指令指针—IP •地址加法器•指令队列•总线接口控制逻辑微机原理EU 部件不直接与外部总线相连。
它从BIU的指令队列中取指令和数据。
EU 负责指令的执行。
BIU 根据EU 的请求，完成CPU 与存储器或I/O 之间的数据传送。
功能：符号名称高8位符号低8位符号AX累加器AH AL BX基址寄存器BH BL CX计数寄存器CH CL DX数据寄存器DH DL这里的寄存器可以8位或16位参与操作。
符号名称SP堆栈指针寄存器BP基址指针寄存器SI源变址寄存器DI目的变址寄存器这里的寄存器只能以16位参与操作。
符号名称CS代码段寄存器DS数据段寄存器ES附加段寄存器SS堆栈段寄存器IP指令指针寄存器D15D14D13D12D11D10D9D8 x x x x OF DF IF TF D7D6D5D4D3D2D1D0 SF ZF x AF x PF x CF符号名称定义CF进位标志运算中，最高位有进位或借位时CF=1，否则CF=0 PF奇偶标志运算结果低8位“1”个数为偶数时PF=1，否则PF=0 AF辅助进位D3有向D4进（借）位时AF=1，否则AF=0ZF零标志运算结果每位均为“0”时ZF=1, 否则ZF=0SF符号标志运算结果的最高位为1时SF=1，否则SF=0OF溢出标志运算中产生溢出时OF=1, 否则OF=0符号名称功能TF陷阱标志TF=1将使CPU进入单步执行指令IF中断标志IF=1允许CPU响应可屏蔽中断DF方向标志DF=1将从高地址向低地址处理字符串所以：CF=0PF=1AF=1ZF=0SF=1OF=0微机原理下次课见。
8086结构组成
8086结构组成8086是一款16位微处理器，它的结构组成非常复杂。
本文将从以下几个方面来详细介绍8086的结构组成。
一、总体结构8086由三个主要部分组成：执行单元（EU）、总线接口单元（BIU）和寄存器组。
1.执行单元：负责执行指令并进行算术和逻辑运算。
2.总线接口单元：负责与外部设备通信并控制数据传输。
3.寄存器组：包括通用寄存器、段寄存器和指令指针寄存器等。
二、执行单元1.指令队列指令队列是执行单元中的一个重要部分，它可以存储多条指令，以便快速地进行取指令操作。
当EU需要执行一条新的指令时，它会从队列中取出下一条指令并开始执行。
2.算术逻辑单元算术逻辑单元（ALU）是执行单元中的核心部分，它可以进行各种算术和逻辑运算，如加、减、乘、除、与、或等操作。
ALU还可以处理条件跳转和无条件跳转等控制操作。
3.状态标志寄存器状态标志寄存器（FLAGS）用于记录ALU运算的结果，以便EU进行下一步操作。
FLAGS寄存器包括零标志位、进位标志位、溢出标志位等。
三、总线接口单元1.地址加法器地址加法器（AFA）是BIU的核心部分，它可以将内部地址转换为外部地址，并控制数据传输。
2.指令缓存器指令缓存器（IC）用于存储从内存中读取的指令。
当EU需要执行一条新的指令时，BIU会从IC中取出相应的指令并传输给EU。
3.数据缓存器数据缓存器（DC）用于暂时存储从内存中读取或写入的数据。
当EU 需要访问内存时，BIU会将相应的数据传输到DC中，EU再从DC中读取或写入数据。
四、寄存器组1.通用寄存器8086有8个16位通用寄存器，分别命名为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP。
这些寄存器可以用于保存临时数据和计算结果等。
2.段寄存器8086有4个16位段寄存器，分别命名为CS、DS、ES和SS。
这些寄存器用于保存程序和数据在内存中的位置信息。
3.指令指针寄存器指令指针寄存器（IP）用于保存下一条指令在内存中的地址。
80868088 系统结构
︙
FFFFFH
︙
存储器分段示意图
5. 逻辑地址与物理地址
微机原理
逻辑地址：由段基址和段内偏移地址两部分组成， 表示为段基址：段内偏移地址。 物理地址：存储空间中唯一识别存储单元的地址， 用20位二进制数表示。 物理地址=段基址×16+段内偏移地址
微机原理 例1：段基址：偏移地址分别为1200H:0345H和1 10H:1245H 的逻辑地址对应的物理地址是什么？ 解：物理地址1=1200H×16+0345H=12345H
微机原理
IBO CLK
S1 DT/R ALE
AEN MRDC AMWC MWTC
GND
1
20
2
19
3
18
4
17
5
16
6 8288 15
7
14
8
13
9
12
10
11
VCC S0 S2 MCE/PDEN DEN CEN INTA IORC AIOWC IOWC
8. 最小模式下的系统总线
微机原理
9. 最大模式下的系统总线
GND
CEN:命令允许
1
20
2
19
3
18
4
17
5
16
6 8288 15
7
14
8
13
9
12
10
11
VCC S0 S2 MCE/PDEN DEN CEN INTA IORC AIOWC IOWC
7. 总线接口器件
8288控制器的主要输出信号
MRDC:读存储器命令 MWTC:写存储器命令 AMWC:提前写存储器命令 IORC:读I/O端口命令 IOWC:写I/O端口命令 AIOWC:提前写I/O端口命令
微机原理课件第二章 8086系统结构
但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。
8086的内部结构
8086的内部结构
1.寄存器：
8086包含了8个16位的通用寄存器，分为AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP。
其中AX寄存器又被分为两个8位的子寄存器AH和AL。
这些寄
存器用于存储数据、地址和控制信息，可以进行各种算术和逻辑操作。
此外，8086还有一些特殊的寄存器，如标志寄存器FLAGS用于存储标志位，IP指令指针寄存器用于存储下一条指令的地址。
2.执行单元：
8086的执行单元包括指令执行单元、算术逻辑单元（ALU）和控制单元。
指令执行单元负责从内存中读取指令，并根据指令的操作码执行相应
的操作。
ALU用于进行算术和逻辑操作，如加减、与或非等。
控制单元用
于控制指令的执行顺序和分支跳转。
3.数据总线和地址总线：
8086有一个16位的数据总线，用于传输数据。
它还有一个20位的
地址总线，用于寻址内存中的数据和指令。
通过这两条总线，8086能够
与外部存储器、输入输出设备等进行数据的读写和通信。
4.总线控制器：
5.输入输出控制器：
6.内存管理单元（MMU）：
7.控制信号产生器：
总的来说，8086的内部结构是一个复杂的系统，包括寄存器、执行单元、数据总线和地址总线、总线控制器、输入输出控制器、内存管理单元和控制信号产生器等组件。
这些组件相互协作，使得8086能够进行数据的处理和存储，实现指令的执行和数据的输入输出。
8086结构组成
8086结构组成一、简介8086是英特尔（Intel）公司于1978年推出的16位微处理器，是第一款具有高度通用性的微处理器。
8086结构包括各种功能部件，如寄存器组、运算单元、控制单元等。
本文将详细介绍8086的结构组成和各个组成部分的功能。
二、8086结构组成1. 寄存器组8086包含了多个寄存器，用于存储各种数据和地址信息。
寄存器组包括通用寄存器、指令指针寄存器、段寄存器等。
1.1 通用寄存器8086拥有四个16位的通用寄存器：AX、BX、CX、DX。
这些寄存器可以用于存储数据、地址以及进行运算。
1.2 指令指针寄存器指令指针寄存器IP存储当前执行指令的地址，可以进行程序的跳转和控制。
1.3 段寄存器8086采用段寄存器和偏移地址的方式来定位内存中的数据。
段寄存器包括代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。
2. 运算单元8086拥有一个功能强大的运算单元，可以执行各种运算和逻辑操作。
运算单元包括算术逻辑单元ALU、标志寄存器FLAGS等部件。
2.1 算术逻辑单元（ALU）ALU是8086中重要的组成部分，负责执行各种算术和逻辑运算，如加法、减法、与、或等。
2.2 标志寄存器（FLAGS）FLAGS寄存器用于存储运算结果的状态信息，包括进位标志、零标志、溢出标志等。
这些标志位可以帮助程序进行条件分支和判断。
3. 控制单元控制单元是8086中负责控制和协调各个部件工作的组成部分。
主要包括指令译码器、时钟发生器等。
3.1 指令译码器指令译码器用于解析指令，将指令转化为相应的控制信号，控制其他部件的工作。
3.2 时钟发生器时钟发生器为8086提供稳定的时钟信号，用于同步各个部件的工作，确保指令能够按序执行。
4. 外部接口8086能够与外部设备进行通信，包括输入输出接口和存储器接口。
4.1 输入输出接口输入输出接口负责将内部数据和外部设备进行数据交换，通过输入输出指令控制。
8086CPU结构介绍及基础知识
分段管理的特点： ①起始点可浮动； ②可分开或重叠； ③实际地址由段地址、段内偏移地址组成； ④段首地址必须能被16整除
• 2、物理地址的形成
逻辑地址：存储器的任一个逻辑地址由段基址和偏移地址组成，程序设计时采 用。
•
段基址：偏移地址
物理地址：存储器的绝对地址，从00000~FFFFFH，它是由逻辑地址变换而来。
二、8086CPU的内部结构 8086CPU内部按功能可分为两部分： 1、BIU（总线接口部件） 功能：地址形成、取指令、指令排队、
读/写操作数、总线控制 2、EU（执行部件） 功能：指令译码、指令执行
组成部件见下页图
8086CPU的内部组成
执行单元（EU）
总线接口单元（BIU）
1、BIU ①段寄存器
例2-2
• 将5394H与-777FH两数相加，并说明其标志位状态
•
0101 0011 1001 0100
•+
1000 1000 1000 0001
•
1101 1100 0001 0101
• 运算结果：-23EBH
• 标志位：CF=0，DF=0，AF=0
•
ZF=0，SF=1，OF=0
控制标志位的名称和定义如下：
三寄存器结构目的变址寄存器destinationindexsidibpspax累加器accumulatorbx基数寄存器basecx计数寄存器countdx数据寄存器dataahbhchdhalblcldlipflagsdsessscs数据段寄存器datasegment附加段寄存器extrasegment堆栈段寄存器stacksegment代码段寄存器codesegment标志寄存器flags指令指针寄存器instructionpointer变址寄存器段寄存器控制寄存器通用寄存器源变址寄存器sourceindex基址指针寄存器basepointer堆栈指针寄存器stackpointer指针寄存器数据寄存器8086cpu寄存器组1通用寄存器组?常用来存放参与运算的操作数或运算结果?特殊用途见p25表212指针和变址寄存器?可作通用寄存器存放一般操作数或运算结果?作指针和变址寄存器用于存放某段地址偏移量3段寄存器?用于存放逻辑段的段基地址4指令指针和标志位寄存器?ip存放下一条指令在现行代码段中的偏移地址由biu自动修改
8086cpu的结构和功能
8086cpu的结构和功能8086CPU是由英特尔公司开发的一款经典的16位微处理器。
它是在20世纪80年代初面世的，也是当时最新一代的微处理器。
8086CPU具有复杂的结构和强大的功能，为计算机技术的发展做出了重要贡献。
本文将从多个方面介绍8086CPU的结构和功能。
首先，我们来了解8086CPU的整体结构。
8086CPU包括两个主要部件：执行部件和总线控制部件。
执行部件由数据总线单元（DBU）、算术逻辑单元（ALU）和寄存器组成，负责实际进行数据的处理和运算。
总线控制部件包括指令队列、指令译码器和时序控制器，负责控制数据和指令的传输以及处理器的时序控制。
这种分离的结构使得8086CPU 具有高效的指令执行能力。
其次，我们来探讨8086CPU的功能特点。
8086CPU具有许多强大的功能，包括多种数据类型支持、分段式寻址、以及可扩展的指令集等。
首先是多种数据类型支持。
8086CPU支持多种数据类型，包括字节、字和双字等。
这使得它能够处理各种不同类型的数据，适应了不同应用场景的需求。
其次是分段式寻址。
8086CPU采用分段式寻址的方式，将内存划分为多个段，每个段具有独立的段地址。
这种寻址方式可以灵活地管理内存，提高内存的利用率，并且方便编程。
最后是可扩展的指令集。
8086CPU的指令集非常丰富，包括各种数据处理、逻辑控制、输入输出、以及字符串操作等指令。
同时，8086CPU还支持通过软件扩展指令集，满足用户的个性化需求。
总之，8086CPU作为一款经典的微处理器，具有复杂的结构和强大的功能。
它为计算机技术的发展做出了重要贡献，为后续的微处理器设计奠定了基础。
通过多种数据类型支持、分段式寻址和可扩展的指令集等特点，8086CPU实现了高效的数据处理和灵活的内存管理，为用户的应用提供了广泛的功能支持。
参考文献：1. Patterson, D.A., & Hennessy, J.L. (2017). Computer Organization and Design: The Hardware/Software Interface. Morgan Kaufmann.2. Kip Irvine. (2016). Assembly Language for x86 Processors. Pearson.。