8086微处理器

字单元地址用它的低地址来表示
存储器
1 0 0 1 1 1 1 1 1000H ( 1000H ) 0 0 1 0 0 1 1 0 1001H ( 1001H ) 0 0 0 1 1 1 1 0 1002H ( 1002H ) 1 1 0 1 0 1 1 1 1003H ( 1003H ) = = = = 9F H 26 H 1E H D7 H
当结果的最高位(字节－D7，字－D15)产生 进位 ( 加法运算 ) 或借位 ( 减法运算 ) 时， CF=1 ； 否则，CF=0,移位和循环指令也影响CF。
奇偶标志位PF(Parity Flag)：
若结果中的低8位含有“1” 的个数为偶 数，则PF=1；否则，PF=0。
辅助进位标志AF(Auxitiary Carry Flag)：
BIU 取指1 取指2 取指3 取指4 取数据 取指5
EU
等待
执行1
执行2
执行3
执行4
8086CPU 取指与执行并行 进行， 大大 取指与执行 并行进行 ， 并行 进行 减少了等待取指令所需时间， 提高了 CPU 减少了等待取指令所需时间 ，
的工作效率。 的工作效率。
2. 寄存器结构
AH BH CH DH SP BP SI AL BL CL DL AX BX CX DX 堆栈指针
BIU负责取指令和与存储器、I/O接口传送信息： 负责取指令和与存储器、 接口传送信息 接口传送信息： 负责取指令和与存储器
BIU负责从指定内存单元取出指令，送到指令 负责从指定内存单元取出指令， 负责从指定内存单元取出指令 队列缓冲器中排队。 队列缓冲器中排队。
指令队列缓冲器是一个 个字节 存储器(8088为4个字节 ， 个字节)， 指令队列缓冲器是一个6个字节的RAM存储器 是一个 个字节的 存储器 为 个字节 队列中最多可同时存放6个字节的指令， 队列中最多可同时存放 个字节的指令，取来的指令是按字节 个字节的指令 顺序存放的。 顺序存放的。 当队列中有2个以上的指令字节空的时候，BIU会自动地执 当队列中有 个 以上的指令字节空的时候， 会自动地执 行总线操作，继续取指令。 行总线操作，继续取指令。
中断允许标志 IF(Interrupt-enable Flag) ：
IF=1，允许CPU响应外部的可屏蔽中断请 求；IF=0则禁止响应。IF对外部非屏蔽中 断及内部中断不起作用。
方向标志DF(Direction Flag)：
在串操作指令中，DF=0时，变址指针自 DF=0 动增量，DF=1时，则自动减量。
SS—堆栈段寄存器，用于定义堆栈段基地址， 堆栈段寄存器，用于定义堆栈段基地址， 堆栈段寄存器 该段作堆栈区使用。 该段作堆栈区使用。 ES—附加数据段 ， 用于定义附加段基地址 附加数据段， 用于定义附加段基地址, 附加数据段 类似。 与DS类似。 类似 上述4个段在 寻址的1MB空间内 ， 空间内， 上述 个段在8086寻址的 个段在 寻址的 空间内 其位置不受限制， 可连续排列、 分隔排列、 其位置不受限制 ， 可连续排列 、 分隔排列 、 部分重叠甚致全部重叠。 部分重叠甚致全部重叠。
FLAG(标志寄存器 为16bit，其中 位有定义 标志寄存器)为 标志寄存器 ，其中9位有定义
15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 AF 3 2 PF 1 0 CF
OF DF IF
TF SF ZF
标志寄存器格式
a. 6个状态标志位，即CF、PF、AF、ZF、SF和 6个状态标志位 个状态标志位， CF PF AF ZF SF OF。 进位标志CF(Carry Flag)：
CF=0 PF=0 AF=0 ZF=0 SF=0 OF=0
② 6400H+7A3CH
CF=0 PF=1 AF=0 ZF=0 SF=1 OF=1
b. 3个控制标志位 个控制标志位 追踪标志TF(Trace Flag)： TF=1，处理器进入单步方式，以便调试， CPU每执行一条指令自动产生一个内部中 断以利于检查指令的执行情况；TF=0为连 续工作方式。
(3) 8086与传统微处理器指令执行过程比较 与传统微处理器指令执行过程比较 传统微处理器的执行方式
取指1 执行1 取指2 执行2 取指3 执行3 取指4 L
传统微处理器取指与执行串行进行， 传统微处理器 取指与执行串行进行， 取指与执行 串行 进行 CPU的工作效率低。 的工作效率低。
8086的指令执行方式 的指令执行方式
EU从BIU中的指令队列缓冲器中取得指令 从 中的指令队列缓冲器中取得指令 和数据。 和数据。 当指令要求将数据写 到存储器 存储器和I/O电路 电路， 写 存储器 电路 存储器和I/O电路 读取数据时，EU 电路中读 或需从存储器 存储器 电路 向BIU发出请求，BIU自动完成这些操作。 若执行的是一条转移指令 转移指令，则存放在指令队 转移指令 列缓冲器中的指令将清空，在IP获得新的地 址时，BIU将到新的地址单元去取指。BIU 新取出的第一条指令将直接送到EU中去执 行，随后重新填充指令队列缓冲器。
在低半字节向高半字节有进位或借位时 AF=1；否则，AF=0。
零标志ZF(Zero Flag)：
当运算结果为0时ZF=1；否则，ZF=0。
符号标志SF(Sign Flag)：
SF等于最高位，对于带符号数，最高位为 符号位，SF=1运算结果为负，SF=0为正。
溢出标志OF(Overflow Flag)：
hello.c
CPU Register file PC ALU System bus Memory bus "hello,world\n" Main memory hello code
Hale Waihona Puke Bus interface
I/O bridge
I/O bus USB controller Mouse Keyboard 汇编 语言 Graphics adapter Display Disk Disk controller
( 1000H ) = 269F H ( 1002H ) = D71E H ( 1001H ) = 1E26 H 访问两次存储器
见教材图2.15（P49) （ 见教材图
汇编 语言
8086存储器管理 三、 8086存储器管理
8086采用分段管理的办法实现对 采用分段管理的办法实现对1MB存 采用分段管理的办法实现对 存 储空间的管理(物理地址 储空间的管理 物理地址00000H～ FFFFFH)， 物理地址 ～ ， 16bit的段寄存器存放了该段的段首址，那么它 的段寄存器存放了该段的段首址 的段寄存器存放了该段的段首址， 是怎样产生20bit的物理地址的呢？ 的物理地址的呢？ 是怎样产生 的呢 我们通常采用在地址编号能被16整除的地 我们通常采用在地址编号能被 整除的地 方开始分段，此时地址的低 均为0， 方开始分段，此时地址的低4bit均为 ，这时段 均为 寄存器只用来存放高16bit即可 这种 位的地 即可,这种 寄存器只用来存放高 即可 这种20位的地 称为“小段地址” 以下有几个概念。 址，称为“小段地址”。以下有几个概念。
(2) 控制寄存器 IP (Instruction Pointer) 指令指针与 指令指针与PC 类似，但有区别： 类似，但有区别： a. PC是指向下一条即将要执行的指令，而 是指向下一条即将要执行的指令， 是指向下一条即将要执行的指令 IP一般是指向下一次要取出的指令。 一般是指向下一次要取出的指令。 一般是指向下一次要取出的指令 b. 在8086中IP要与 代码段寄存器的内容 要与CS代码段寄存器的内容 中 要与 一起，才能得到指令的实际地址。 一起，才能得到指令的实际地址。
数据寄存器
指针寄存器 变址寄存器 控制寄存器
通用寄存器
基址指针 源变址 目的变址 指令指针 状态标志 代码段 数据段 堆栈段 附加段
IP FLAG
CS DS SS ES
DI
段寄存器 8086CPU 内部寄存器
(1) 通用寄存器 8个16bit通用寄存器。 通用寄存器。 个 通用寄存器 AX，BX，CX，DX 4个16bit的通用数据寄 存器，它们的高8bit AH，BH，CH，DH 与低8bit AL，BL，CL，DL又可分别看成 8个8bit的寄存器。 SP—堆栈指针，存放堆栈栈顶的现行地 址，与SS堆栈段寄存器一起方可确定堆 栈的实际地址。 BP—基址指针 SI—源变址寄存器 DI—目的变址寄存器
ALU
标志
执行部件 （EU）
8086CPU的结构框图
8086从功能结构来讲，分为两大部分 两大部分，即 两大部分 总线接口部件BIU(Bus Interface Unit )和执行 总线接口部件 执行 部件EU(Execution Unit)。 部件 。 (1) BIU部件 部件 由段寄存器 指令指针 地址加法器 段寄存器、指令指针 地址加法器、 段寄存器 指令指针、地址加法器 指令队列缓冲器和控制电路 指令队列缓冲器 控制电路等部分组成。 控制电路
(3) 段寄存器 有4个16bit的段寄存器 个 的段寄存器 CS— 代码段寄存器 CS—代码段寄存器 ， 用于定义代码段基地 代码段寄存器， 该段用于存放指令代码。 址，该段用于存放指令代码。 DS—数据段寄存器 ， 用于定义数据段基地 数据段寄存器， 数据段寄存器 该段用于存放数据。 址，该段用于存放数据。
带符号数运算结果超出其表达范围时（字节数： -128 ～ +127 ， 字 类 型 数 ： -32768 ～ +32767 ） ， OF=1；否则， OF=0。
用表达式给出 C ← 7 ⊕ C 7 ← 6 (字节运算) OF 溢出 = C ← 15 ⊕ C 15 ← 14 (字运算) 例：① 2345H+3219H
1. 总体功能结构
通用寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI 16位 20位 地址 加法器 16位 CS DS SS ES IP 内部暂存器