第2章微处理器与指令系统资料
2.它的简单算术逻辑单元(ALU) 采用2倍的处理器 核心频率运行。
3.动态执行技术中的指令池能容下126条指令。 4.内含一个4KB的分支目标缓冲。 5.增加了由144条新指令组成的SSE2。
2-12
2.2 8086/8088微处理器
8086是全16位微处理器，8088是准16位微处理器。二 者除了外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外， 内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
2-3
2.1.1 8086/8088 微处理器
8086是1978年推出的全16位微处理器, 8088是1978 年推出的准16位微处理器。二者除外数据总线位数 （8086为16位，8088为8位）及与此相关的部分逻辑稍 有差别外,内部结构和基本性能相同,指令系统完全兼容。
在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念： • 指令流水线
2-1
第二章 微处理器和指令系统
2.1 Intel系列微处理器概述 2.2 8086/8088微处理器 2.3 Pentium微处理器 2.4 Pentium微处理器指令系统
2-2
2.1 Intel系列微处理器概述
2.1.1 8086/8088 微处理器 2.1.2 80486 微处理器 2.1.3 Pentium 微处理器(80586) 2.1.4 Pentium Pro 微处理器 2.1.5 Pentium Ⅱ 微处理器 2.1.6 Pentium Ⅲ 微处理器 2.1.7 Pentium 4 微处理器
2-14
2.指令流水线
16位
20位 AB
地址加法器 ∑
DB
指令指针
CS DS SS ES IP
内部暂存器
8088:8位 8086:16位
运算暂存器
ALU
标志寄存器
EU 控制电路
执行单元(EU)
指令队列
123456 8位
8088
总线 8086/8088 控制电路
外部总线
8086
总线接口单元(BIU)
2.2 8086/8088微处理器
➢ 内部结构 ➢ 指令流水线 ➢ 存储器分段
2.2 8086/8088微处理器
2-13
1.内部结构
通用寄存器
AX AH AL 累加器 BX BH BL 基址寄存器 CX CH CL 计数寄存器 DX DH DL 数据寄存器
指针寄存器
S寄存器
DI
目的变址
SI
源变址
ALU DB
4.采用一种突发总线（Burst Bus）的技术。使取得一个 地址后，与该地址相关的一组数据可以连续输入/输出,有效 地解决了微处理器同内存储器之间的数据交换问题。
5.面向多处理器结构，增加了支持多机操作的指令。
2-6
2.1.3 Pentium微处理器（80586）
Pentium是一种高性能的 32位微处理器。其对80486 作了下列重大改进：
• 存储器分段
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。 正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速 度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
2-4
2.1.2 80486微处理器
80486是继80386之后推出的第二代32位高性能微处理器, 它以提高性能和面向多处理器系统为主要目标。80486继承 了80386的各种优点，表现在以下几方面：
7.进行了更多的可测性设计。
8.提供了独特的性能监察功能，以利于软、 硬件产品的优化和升级。
9.提供了灵活的存储器页面管理。
2-8
2.1.4 Pentium Pro微处理器
简称P6，中文名为“高能 奔腾”。在体系结构中采用 了许多新的思想和新的技术：
精简指令集技术。 二级缓冲结构。 乱序执行和预测执行技术。 三级超标量和14级超流水线结构。 寄存器重命名技术
1.采用超标量体系结构。 2.内置的浮点运算部件采用超流水线技术。 3.增加了分支指令预测。 4.内置了指令和数据两个独立的超高速缓存器，
避免了预取指令和数据可能发生的冲突。
2.1.3 Pentium微处理器（80586）
2-7
5.采用64位外部数据总线。
6.引入了大型机中采用的 内部错误检测、功能冗余检验 和错误报告等自诊断功能。
到将123536M KBH的z)L。2 Cache集成到了芯片内。 增加了 70条流式单指令多数据扩展SSE指令。 首次设置了处理器序列号PSN。
2-11
2.1.7 Pentium 4微处理器
它是第一个非P6核心结构的全新 32位微处理器，与P6级微处理器相比， 主要结构特点如下：
1.采用了超级管道技术，使用长 达20级的分支预测/恢复管道，而P6 只有10级。
2-9
2.1.5 Pentium Ⅱ微处理器
P6级微处理器的第二代产品，从系 统结构角度看，主要采用了以下几种 先进技术：
■ 多媒体增强技术（MMX技术） • 采用单指令流多数据流SIMD技术 • 新增加了57条功能强大的MMX指令
采用了由三种创新处理技巧结合的动态执行技术， 即：多分支预测、数据流分析和推测执行。
1.内部寄存器的容量都扩充到了32位或以上，具有全32 位数据处理能力，并可进行64位的数据运算。
2.片内存储管理部件可实现段页式存储管理,比80286可 提供更大的虚拟存储空间和物理存储空间。
3.新增了一种保护模式下的工作方式,即虚拟8086方式。 4.指令流水线增加到了6级。 5.提供了32位外部总线接口，最大数据传输速率显著提
双重独立总线技术（DIB, Dual Independent Bus）
2-10
2.1.6 Pentium Ⅲ微处理器
Pentium Ⅲ是第三代P6级微处 理器产品。与PentiumⅡ相比,有 如下改进：
前端总线的时钟频率为 100MHz (采用0.18μm新工艺 的Pentium Ⅲ，其前端总线达
高。
2.1.2 80486微处理器
2-5
除以上80386、80486共有的特点之外，80486也采用 了许多新技术：
1.片内集成了一个浮点运算单元FPU 。
2.内含一个8KB的数据与指令合用的Cache。
3.采用RISC技术。使芯片内的不规则控制部分减少，同时 常用基本指令采用硬件逻辑控制执行，使基本指令可以用一 个时钟周期完成。
3.动态执行技术中的指令池能容下126条指令。 4.内含一个4KB的分支目标缓冲。 5.增加了由144条新指令组成的SSE2。
2-12
2.2 8086/8088微处理器
8086是全16位微处理器，8088是准16位微处理器。二 者除了外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外， 内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
2-3
2.1.1 8086/8088 微处理器
8086是1978年推出的全16位微处理器, 8088是1978 年推出的准16位微处理器。二者除外数据总线位数 （8086为16位，8088为8位）及与此相关的部分逻辑稍 有差别外,内部结构和基本性能相同,指令系统完全兼容。
在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念： • 指令流水线
2-1
第二章 微处理器和指令系统
2.1 Intel系列微处理器概述 2.2 8086/8088微处理器 2.3 Pentium微处理器 2.4 Pentium微处理器指令系统
2-2
2.1 Intel系列微处理器概述
2.1.1 8086/8088 微处理器 2.1.2 80486 微处理器 2.1.3 Pentium 微处理器(80586) 2.1.4 Pentium Pro 微处理器 2.1.5 Pentium Ⅱ 微处理器 2.1.6 Pentium Ⅲ 微处理器 2.1.7 Pentium 4 微处理器
2-14
2.指令流水线
16位
20位 AB
地址加法器 ∑
DB
指令指针
CS DS SS ES IP
内部暂存器
8088:8位 8086:16位
运算暂存器
ALU
标志寄存器
EU 控制电路
执行单元(EU)
指令队列
123456 8位
8088
总线 8086/8088 控制电路
外部总线
8086
总线接口单元(BIU)
2.2 8086/8088微处理器
➢ 内部结构 ➢ 指令流水线 ➢ 存储器分段
2.2 8086/8088微处理器
2-13
1.内部结构
通用寄存器
AX AH AL 累加器 BX BH BL 基址寄存器 CX CH CL 计数寄存器 DX DH DL 数据寄存器
指针寄存器
S寄存器
DI
目的变址
SI
源变址
ALU DB
4.采用一种突发总线（Burst Bus）的技术。使取得一个 地址后，与该地址相关的一组数据可以连续输入/输出,有效 地解决了微处理器同内存储器之间的数据交换问题。
5.面向多处理器结构，增加了支持多机操作的指令。
2-6
2.1.3 Pentium微处理器（80586）
Pentium是一种高性能的 32位微处理器。其对80486 作了下列重大改进：
• 存储器分段
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。 正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速 度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
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2.1.2 80486微处理器
80486是继80386之后推出的第二代32位高性能微处理器, 它以提高性能和面向多处理器系统为主要目标。80486继承 了80386的各种优点，表现在以下几方面：
7.进行了更多的可测性设计。
8.提供了独特的性能监察功能，以利于软、 硬件产品的优化和升级。
9.提供了灵活的存储器页面管理。
2-8
2.1.4 Pentium Pro微处理器
简称P6，中文名为“高能 奔腾”。在体系结构中采用 了许多新的思想和新的技术：
精简指令集技术。 二级缓冲结构。 乱序执行和预测执行技术。 三级超标量和14级超流水线结构。 寄存器重命名技术
1.采用超标量体系结构。 2.内置的浮点运算部件采用超流水线技术。 3.增加了分支指令预测。 4.内置了指令和数据两个独立的超高速缓存器，
避免了预取指令和数据可能发生的冲突。
2.1.3 Pentium微处理器（80586）
2-7
5.采用64位外部数据总线。
6.引入了大型机中采用的 内部错误检测、功能冗余检验 和错误报告等自诊断功能。
到将123536M KBH的z)L。2 Cache集成到了芯片内。 增加了 70条流式单指令多数据扩展SSE指令。 首次设置了处理器序列号PSN。
2-11
2.1.7 Pentium 4微处理器
它是第一个非P6核心结构的全新 32位微处理器，与P6级微处理器相比， 主要结构特点如下：
1.采用了超级管道技术，使用长 达20级的分支预测/恢复管道，而P6 只有10级。
2-9
2.1.5 Pentium Ⅱ微处理器
P6级微处理器的第二代产品，从系 统结构角度看，主要采用了以下几种 先进技术：
■ 多媒体增强技术（MMX技术） • 采用单指令流多数据流SIMD技术 • 新增加了57条功能强大的MMX指令
采用了由三种创新处理技巧结合的动态执行技术， 即：多分支预测、数据流分析和推测执行。
1.内部寄存器的容量都扩充到了32位或以上，具有全32 位数据处理能力，并可进行64位的数据运算。
2.片内存储管理部件可实现段页式存储管理,比80286可 提供更大的虚拟存储空间和物理存储空间。
3.新增了一种保护模式下的工作方式,即虚拟8086方式。 4.指令流水线增加到了6级。 5.提供了32位外部总线接口，最大数据传输速率显著提
双重独立总线技术（DIB, Dual Independent Bus）
2-10
2.1.6 Pentium Ⅲ微处理器
Pentium Ⅲ是第三代P6级微处 理器产品。与PentiumⅡ相比,有 如下改进：
前端总线的时钟频率为 100MHz (采用0.18μm新工艺 的Pentium Ⅲ，其前端总线达
高。
2.1.2 80486微处理器
2-5
除以上80386、80486共有的特点之外，80486也采用 了许多新技术：
1.片内集成了一个浮点运算单元FPU 。
2.内含一个8KB的数据与指令合用的Cache。
3.采用RISC技术。使芯片内的不规则控制部分减少，同时 常用基本指令采用硬件逻辑控制执行，使基本指令可以用一 个时钟周期完成。
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2微处理器及指令系统
（2）总线接口部件 (BIU)
总线接口部件根据执行部件的请求，负责与存储器、 I/O端口传送数据。由下列各部分组成： （1）4个段地址寄存器； CS——16位的代码段寄存器； DS——16位的数据段寄存器； ES——16位的扩展段寄存器； SS——16位的堆栈段寄存器； （2）16位的指令指针寄存器IP； （3）20位的地址加法器； （4）6字节的指令队列缓冲器。
ADi表示地 址总线与 数据总线 复用同一 个引脚
AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK 地
Ai/Si表示地 址总线与控 制总线复用 同一个引脚。 这叫做总线 分时复用。
5
8088的引脚图
地 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 Vcc (5V) A15 A16/S3 A17/S4 A18/S5 A19/S6 SS ( HIGH ) MN/MX RD HOLD (RQ/GT0 ) HLDA ( RQ/GT1 ) WR ( LOCK ) M/IO ( S2 ) DT/R ( S1 ) DEN ( S0 ) ALE ( QS0 ) INTA ( QS1 ) TEST READY RESET
22
• 存储器分段后如何来管理呢？ – 每个段的起始地址称为：段基址或段地址 – 每个段内的地址称为：段内偏移地址 – 一个物理存储单元就可以通过“段地址： 偏移地址”来唯一确定了 • 如何管理“段地址”和“偏移地址”呢？ – 设置多个 段基址寄存器 – 设置多个 偏移地址寄存器 • 都有哪些“段基址寄存器”和“偏移地址寄 存器”呢？
第2章-8086微处理器part2
8086 CPU在最小模式中引脚定义
M/#IO：Memory/Input & Output，三态输出
存储器或I／O端口访问信号 。指示8086的访问对象，发 给MEM或I/O接口。 M／# IO为高电平时，表示 当前CPU正在访问存储器；
M／# IO 为低电平时，表 示当前CPU正在访问I／O端 口
数据驱动器数据流向控制信 号，输出，三态。
在8086系统中，通常采用 74LS245、8286或8287作 为数据总线的驱动器，用 DT/#R信号来控制数据驱动 器的数据传送方向。 当DT/#R＝1时，进行数据 发送； 当DT/#R＝0时，进行数据 接收。
8086 CPU在最小模式中引脚定义
READY：准备就绪信号 由外部输入，高电平有效 ，表示CPU访问的存储器 或I／O端口己准备好传送 数据。 当READY无效时，要求 CPU插入一个或多个等待 周期Tw，直到READY信 号有效为止。
S3 0 1 0 1
当前正在使用的段寄存器 ES SS CS或未使用任何段寄存器 DS
8086 CPU在最小模式中引脚定义
#BHE/S7：高8位总线允许（Bus High Enable）
T1：指示高8位数据总线上的数据 是否有效 （#BHE:AD0）配合：00时读写字 ，01时读写奇地址字节，10时读写 偶地址字节 其他T周期：输出状态信号S7（S7 始终为逻辑1，未定义） DMA方式下，该引脚为高阻态。
最大模式引脚信号（续）
LOCK# ：总线封锁（优先权锁定） 三态输出，低电平有效。 LOCK有效时表示CPU不允许其它总线主控者占用 总线。 ห้องสมุดไป่ตู้ 这个信号由软件设置。 • 当在指令前加上LOCK前缀时，则在执行这条 指令期间LOCK保持有效，即在此指令执行期 间，CPU封锁其它主控者使用总线。 在保持响应期间，LOCK#为高阻态。
微机原理第2章课后答案
第2章8086微处理器及其系统教材习题解答1. 8086 CPU 由哪两部分构成，它们的主要功能是什么?在执行指令期间,EU 能直接访问存储器吗，为什么?【解】8086CPU由执行部件（EU）和总线接口部件（BIU）两部分组成。
执行部件由内部寄存器组、算术逻辑运算单元（ALU）与标志寄存器（FR）及内部控制逻辑等三部分组成。
寄存器用于存储操作数和中间结果；算术逻辑单元完成16位或8位算术逻辑运算，运算结果送上ALU内部数据总线，同时在标志寄存器中建立相应的标志；内部控制逻辑电路的主要功能是从指令队列缓冲器中取出指令，对指令进行译码，并产生各种控制信号，控制各部件的协同工作以完成指令的执行过程。
总线接口部件（BIU）负责CPU与存储器、I/O设备之间传送数据、地址、状态及控制信息。
每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。
EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问内存或I/O设备，EU就向BIU 申请总线周期，若BIU总线空闲，则立即响应，若BIU正在取一条指令，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。
2. 8086CPU与传统的计算机相比在执行指令方面有什么不同？这样的设计思想有什么优点？【解】8086 CPU与传统的计算机相比增加了指令队列缓冲器，从而实现了执行部件（EU）与总线接口(BIU)部件的并行工作，因而提高了8086系统的效率。
3. 8086 CPU 中有哪些寄存器，各有什么用途？【解】8086共有8个16位的内部寄存器，分为两组：①通用数据寄存器。
四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8位寄存器。
用作8位寄存器时分别记为AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。
AX（AH、AL）累加器。
有些指令约定以AX（或AL）为源或目的寄存器。
实际上大多数情况下，8086的所有通用寄存器均可充当累加器。
BX（BH、BL）基址寄存器。
【教学课件】第2章 8086微处理器
控制 电路
局部总线 接口
SYSB/RESB
1
20
2
19
3
18
4
17
5
8289 16
6
15
7
14
8
13
9
12
10
11
INIT
BCLK BREQ BPRN BPRO BUSY CBRQ
总线仲裁 信号
AEN
V CC S1 S0 CLK
LOCK
CRQLCK ANYRQST
AEN CBRQ BUSY
2021/8/17
DEN CEN
INTA IORC AIOWC IOWC
2021/8/17
23
2．总线仲裁控制器8289
仲裁电路
状态
S2
信号
S1
S0
状态 译码器
多路总线 接口
控制 输入
LOCK CLK
CRQLCK
RESB ANYRQST
IOB
S2 IOB
RESB BCLK INIT BREQ BPRO BPRN
GND
数据总线
2021/8/17
S0
S1
S2
INTR R Q / G T0
R Q / G T1
8288 总线控制器
IN T A
8259A 及有关电路
控制总线 中 断 请 求
22
1．总线控制器8288
状态
S2
信号
S1
S0
状态 译码器
控制 输入
CLK
AEN CEN IOB
控制 电路
命令 信号 发生器
控制信号 发生器
2.3.1 最小模式和最大模式的概念
单片机课件第二章 ARM体系结构
2.5
ARM微处理器指令系统
2.5.1 基本寻址方式
寻址方式是根据指令中给出的地址码字段来实现寻找真实操作数地 址的方式，ARM处理器有9 种基本寻址方式。
1.寄存器寻址
操作数的值在寄存器中，指令中的地址码字段给出的是寄存器编 号，指令执行时直接取出寄存器值操作。
例如指令： MOV R1,R2 SUB R0,R1,R2
11111
系统模式
PC，R14～R0，CPSR（ARM v4及以上版本）
并非所有的模式位组合都能定义一种有效的处理器模式。其他组合的 结果不可预知。
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
2.2 ARM微处理器的寄存器结构
2.2.4 Thumb状态的寄存器集
Thumb 状态的寄存器在ARM 状态的寄存器上的映射
在Thumb状态下，程序计数器PC（Program Counter）使用位[1]选 择另一个半字。ARM处理器在两种工作状态之间可以切换。
Thumb状态：当操作数PSR控制位T为1时，执行BX指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb状态进入异常，则当异常处理（IRQ、 FIQ、Undef、Abort和SWI）返回时，自动转换到Thumb状态。（异 常都是在ARM 状态中执行） ARM状态：当操作数PSR控制位T为0时，执行BX指令进入ARM状态 ；处理器发生异常（IRQ、FIQ、Reset、Undef、Abort和SWI）。在 此情况下，把PC内容复制到异常模式的链接寄存器中，并且异常处 理将从异常向量地址开始。
sys（系统模式）：运行具有特权的操作系统任务。
und（未定义指令中止模式）：当未定义的指令执行时进入该 模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
第二章 8086微处理器
第二章8086/8088微处理器及其系统结构内容提要：1．8086微处理器结构：CPU内部结构：总线接口部件BIU，执行部件EU；CPU寄存器结构：通用寄存器，段寄存器，标志寄存器，指令指针寄存器；CPU引脚及其功能：公用引脚，最小模式控制信号引脚，最大模式控制信号引脚。
2．8086微机系统存储器结构：存储器地址空间与数据存储格式；存储器组成；存储器分段。
3．8086微机系统I/O结构4．8086最小/最大模式系统总线的形成5．8086CPU时序6．最小模式系统中8086CPU的读/写总线周期7．微处理器的发展学习目标1．掌握CPU寄存器结构、作用、CPU引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小/最大模式的概念和系统组建、系统总线形成；2．理解存储器读/写时序；3．了解微处理器的发展。
难点：1．引脚功能，最小/最大模式系统形成；2．存储器读/写时序。
学时：8问题：为什么选择8088/8086？•简单、容易理解掌握•与目前流行的P3、P4向下兼容，形成x86体系•16位CPU目前仍在大量应用思考题1、比较8086CPU与8086CPU的异同之处。
2、8086CPU从功能上分为几部分?各部分由什么组成?各部分的功能是什么?3、CPU的运算功能是由ALU实现的，8086CPU中有几个ALU?是多少位的ALU?起什么作用?4、8086CPU有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器的各标志位在什么情况下置位?5、8086CPU内哪些寄存器可以和I/O端口打交道，它们各有什么作用?6、8086系统中的物理地址是如何得到的?假如CS=2400H，IP=2l00H，其物理地址是多少?思考题1.从时序的观点分析8088完成一次存储器读操作的过程？2.什么是8088的最大、最小模式？3.在最小模式中，8088如何产生其三总线？4.在最大模式中，为什么要使用总线控制器？思考题1.试述最小模式下读/写总线周期的主要区别。
第二章-8086微处理器
答案：A
思考题
8086/8088的状态标志有 A)3 B)4 C)5 答案：D 个。 D)6
思考题
8086/8088的控制标志有 A)3 B)4 C)5 答案：A 个。 D)6
三、引脚信号和功能（图2-5 ）
8086总线周期的概念： 为了取得指令或传送数据，就需要CPU的总线接 口单元（BIU）执行一个总线周期。 一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成。 习惯上将4个时钟周期分别称为4个状态，即T1状 态、T2状态、T3状态和T4状态。 图2-17
2.方向标志DF（Direction Flag） 用于串操作指令中的地址增量修改（DF ＝0）还是减量修改（DF＝1）。 STD使DF＝1 CLD使DF＝0
（三）标志寄存器－控制标志（续）
3.跟踪标志TF（Trap Flag） 若TF＝1，则CPU按跟踪方式（单步方式） 执行程序，否则将正常执行程序。
思考题
指令队列的作用是 A)暂存操作数地址 。 B)暂存操作数
C)暂存指令地址
D)暂存预取指令 答案：D
思考题
8086的指令队列的长度是 A)4个 B)5个 C)6个 D)8个 字节。
答案： C
思考题
8088的指令队列的长度是 A)4个 B)5个 C)6个 D)8个 字节。
答案：A
思考题
第二章 8086/8088微处理器
8086/8088微处理器的结构 8086/8088典型时序分析
简 介
8086：16位微处理器 数据总线宽度16位：可以处理8位或16位数据 地址总线宽度20位：可直接寻址1MB存储单元和 64KB的I/O端口 8088：准16位处理器 内部寄存器及内部操作均为16位，外部数据总线8位 8088与8086指令系统完全相同，芯片内部逻辑结构、芯片引 脚有个别差异。 设计8088的目的主要是为了与Intel原有的8位外围接口芯片 直接兼容
第二章微处理器和指令系统课件
*
2.2.2 80486的内部结构与内部寄存器
EFLAGS
C F
FLAGS
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
物理地址生成示意图
段基址 偏移地址
地址 加法器
逻辑地址
15 0 15 0
左移四位
段基址 0000
20位物理地址
19 0
∑
*
2.1.2 Intel 80286
(1)内部有4个独立的可并行操作单元：执行单元(EU)、总线单元(BU)、指令单元(IU)和地址单元(AU)，可实现4级流水线作业； (2)地址总线和数据总线完全分开； (3)存储空间有实地址和保护虚拟地址两种工作方式。两者的实地址空间分别为1MB和16MB； (4)在保护方式下，4个段寄存器装入的不再是段基址，而是指向段描述符表中某个段描述符的索引值，称为段选择符。
8086 是全16位微处理器
在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念： 指令流水线 存储器分段
数据总线和地址总线的低16位/低8位分时复用。
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
1.采用单倍的时钟频率，即CPU的CLK端输入的外部时钟频 率就是其内部的工作时钟频率。 2.内部包含有8K字节的指令/数据合用型高速缓存。 3.内部包含了相当于增强型80387功能的浮点协处理器(FPU)。 4.对使用频率较高的基本指令，改为硬件逻辑直接控制，并在指 令执行单元采用了RISC技术和流水线技术。 5.采用突发式总线传输方式。 6.内部数据总线宽度有32位、64位和128位多种，分别用于不同 单元之间的数据通路。 7.对某些内部寄存器中部分位的内容进行了变动和增加。 8.面向多处理器结构，增加了总线监视功能和支持多机操作的指令。
2.2.2 80486的内部结构与内部寄存器
EFLAGS
C F
FLAGS
31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0
0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
物理地址生成示意图
段基址 偏移地址
地址 加法器
逻辑地址
15 0 15 0
左移四位
段基址 0000
20位物理地址
19 0
∑
*
2.1.2 Intel 80286
(1)内部有4个独立的可并行操作单元：执行单元(EU)、总线单元(BU)、指令单元(IU)和地址单元(AU)，可实现4级流水线作业； (2)地址总线和数据总线完全分开； (3)存储空间有实地址和保护虚拟地址两种工作方式。两者的实地址空间分别为1MB和16MB； (4)在保护方式下，4个段寄存器装入的不再是段基址，而是指向段描述符表中某个段描述符的索引值，称为段选择符。
8086 是全16位微处理器
在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念： 指令流水线 存储器分段
数据总线和地址总线的低16位/低8位分时复用。
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速度、处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
1.采用单倍的时钟频率，即CPU的CLK端输入的外部时钟频 率就是其内部的工作时钟频率。 2.内部包含有8K字节的指令/数据合用型高速缓存。 3.内部包含了相当于增强型80387功能的浮点协处理器(FPU)。 4.对使用频率较高的基本指令，改为硬件逻辑直接控制，并在指 令执行单元采用了RISC技术和流水线技术。 5.采用突发式总线传输方式。 6.内部数据总线宽度有32位、64位和128位多种，分别用于不同 单元之间的数据通路。 7.对某些内部寄存器中部分位的内容进行了变动和增加。 8.面向多处理器结构，增加了总线监视功能和支持多机操作的指令。
第2章 ARM Cortex-M0+处理器
ARM11微处理器采用0.13微米工艺，低端产品运行 在350MHz～500MHz，高端产品运行在533～750MHz， 如果将加工工艺减小到0.10微米，那么芯片速度将达 1GHz。
ARM7和ARM9内核的芯片最大速度目前只能到 400MHz。目前最快的嵌入式处理器为Intel的Xscale， 最高主频为500MHz。
2.1 ARM 处理器应用概述
ARM处理器的优势
4、完整的产品线和发展规划
1）ARM核根据不同应用需求对处理器的性能要求，有一 个从ARM7、ARM9到ARM10、ARM11，以及新定义的 Cortex A/R/M系列完整的产品线：
A系列：面向高性能、低功耗应用系统，如智能手机； R系列：强调实时性，主要用于实时控制，如汽车引擎；
2.1 ARM 处理器应用概述
SecurCore系列微处理器
专为安全需要而设计，提供了完善的32位RISC技术的安 全解决方案。主要应用于一些对安全性要求较高的应用产 品及应用系统。 在系统安全方面具有如下特点： 1）带有灵活的保护单元，以确保操作系统和应用数据的安 全。
2）采用软内核技术，防止外部对其进行扫描探测。
二存储器映像m0userguidepdf2小端配置和大端配置m0userguidepdf2小端配置和大端配置三寄存器22armcortexm0处理器简介22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf22armcortexm0处理器简介m0userguidepdf23armcortexm0m0userguidepdfarmcortexm0处理器23armcortexm0其共有57条基本指令依据不址方式形成68条具体指令armcortexm0处理器1立即数寻址
微处理器指令系统PPT教学
第2 章
第2章 微处理器指令系统
教学重点
8088/8086内部结构 8088/8086汇编语言寻址方式
2.1.1 微处理器的基本结构
指
指
时序
令 寄
令
译1.
算控和制术逻辑单元（控制运总线算器）
存
码
逻辑
2. 寄存器组
指令处理单元（控制器） 通 用
地址
寄存器组 3. 寄存器组
地址 总线 控制
地址线
内部数据总线
数据 总线 控制
数据总线
暂存器
累加器
标志寄存器
ALU
2.1.2 8088/8086的功能结构
8088的内部结构从功能分成两个单元
总线接口单元BIU——管理8088与系统总线 的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问
执行单元EU——负责指令的译码、执行和数 据的运算
两个单元相互独立，分别完成各自操作 两个单元可以并行执行，实现指令取指和
执行的流水线操作
第2章 微处理器指令系统
教学重点
8088/8086内部结构 8088/8086汇编语言寻址方式
2.1.1 微处理器的基本结构
指
指
时序
令 寄
令
译1.
算控和制术逻辑单元（控制运总线算器）
存
码
逻辑
2. 寄存器组
指令处理单元（控制器） 通 用
地址
寄存器组 3. 寄存器组
地址 总线 控制
地址线
内部数据总线
数据 总线 控制
数据总线
暂存器
累加器
标志寄存器
ALU
2.1.2 8088/8086的功能结构
8088的内部结构从功能分成两个单元
总线接口单元BIU——管理8088与系统总线 的接口，负责CPU对存储器和外设进行访问
执行单元EU——负责指令的译码、执行和数 据的运算
两个单元相互独立，分别完成各自操作 两个单元可以并行执行，实现指令取指和
执行的流水线操作