第二章 8086系统结构
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微机原理(杭州电子科技大学【4】8086系统结构[2-3]
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22
二、系统的复位与启动
【8086CPU时序】
① 复位信号：通过RESET引脚上的触发信号来引起8086系统复位和启
动，RESET至少维持4个时钟周期的高电平。
② 复位操作：当RESET信号变成高电平时，8086／8088CPU结束现行
操作，各个内部寄存器复位成初值。
标志寄存器
清零
指令寄存器 CS寄存器 DS寄存器 SS寄存器 ES寄存器
的比例倍频后得到CPU的主频，即： CPU主频 = 外频 × 倍频系数
⑥ PC机各子系统时钟(存储系统，显示系统，总线等)是由系统频率按 照一定的比例分频得到。
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5
内频 550MHz Pentium III
倍频系数5.5
L1 Cache
L2 550MHz Cache
处理机总线 100MHz
微机原理与接口技术
第四讲
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第二章 8086系统结构
内容提要
z微型计算机的发展概况 z8086CPU内部结构 z8086CPU引脚及功能 z8086CPU存储器组织 z8086CPU系统配置 z8086CPU时序
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※有关概念介绍
z 主频，外频，倍频系数 z T状态 z 总线周期 z 指令周期 z 时序 z 时序图
总线操作
读存储器操作 (取操作数)
写存储器操作 (将结果存放到内存)
读 I/O 端口操作 (取 I/O 端口中的数)
写 I/O 端口操作 (往 I/O 端口写数)
中断响应操作
总线周期
存储器读周期 存储器写周期 I/O 端口读周期 I/O 端口写周期 中断响应周期
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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。
第二章 8086体系结构
8086微处理器概览
标志位寄存器（FR） • 16位标志位寄存器FR，共有9个
标志位。其中6个是状态标志位， 3个是控制标志位，用于反映 CPU运行过程中的某些状态特征。
标志位寄存器
3、标志寄存器FR
标志寄存器FR中共有9个标志位，可分成两类： ➢状态标志 表示运算结果的特征，它们是 CF、PF、AF、 ZF、SF和OF ➢控制标志 控制CPU的操作，它们是IF、DF和TF。
IP ：BIU要取指令的地址。
IP
三、8086CPU的管脚及功能
8086是16位CPU。它采用高性能的N— 沟道，耗尽型负载的硅栅工艺(HMOS)制 造。由于受当时制造工艺的限制，部分管 脚采用了分时复用的方式，构成了40条管 脚的双列直插式封装
1、 8086的两种工作方式
最小模式：系统中只有8086一个处理器，所有的控制信号都 是由8086CPU产生(MN/MX=1)。
最大模式：系统中可包含一个以上的处理器，比如包含协处 理器8087。在系统规模比较大的情况下，系统控 制信号不是由8086直接产生，而是通过与8086配 套的总线控制器等形成(MN/MX=0)。
三总线结构 数据线DB 地址线AB 控制线CB
微机的三总线结构
➢ 最小模式下的引脚说明
（ 1 ） AD15 ～ AD0 (Address Data Bus)：
堆栈指针用于存放栈顶的逻辑偏移地 址，隐含的逻辑段地址在SS寄存器中。
寄存器的特殊用途和隐含性质
在指令中没有明显的标出，而这些寄存器参 加操作，称之为“隐含寻址”。
具体的：在某类指令中，某些通用寄存器有指 定的特殊用法，编程时需遵循这些规定，将某些 特殊数据放在特定的寄存器中，这样才能正确的 执行这些指令。采用“隐含”的方式，能有效地 缩短指令代码的长度。
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。
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系统结构
执行下面两个数相加：
1010 0011 0100 1101
+ 0011 0010 0001 1001
1101 0101 0110 0110 分析其结果对下列标志位有何影响： （SF）= 1 1 （ZF）=
（PF）=
（CF）=
0 （AF）= 0 （OF）=
1 0
11
习题 CH2 8086系统结构
数据线和地址线是以 分时复用 方式轮流使用的。
1
习题 CH2 8086系统结构
8086的ALE引脚的作用是
锁存地址
。
8086/8088CPU构成的微机中，每个主存单元对应
两种地址： 逻辑地址 和 物理地址 。 CPU访问存储器时，在地址总线上送出的地址我们 物理 地址。 8086CPU的最小工作模式是 称为
7
习题 CH2 8086系统结构
当M/IO#=0，RD#=0，WR#=1时，CPU完成的
B 。 A． 存储器读 C．存储器写
操作是
B． I/O读
D．I/O写
8088/8086CPU的复位信号至少维持 D 个时钟
周期的高电平有效。 A．1 B．2 C．3 D．4
8
习题 CH2 8086系统结构
3
习题 CH2 8086系统结构
8086系统中，存储器分为奇、偶两个存储体，
其中，奇地址存储体的数据信号线固定与数据总 线的 相连，偶地址存储体数据 高八位 总线的 低八位 相连。 8086CPU从偶地址读出两个字节时，需要 1 个 总线周期；从奇地址读两个字节时，需要 2 个 总线周期。 8086/8088CPU上电复位后，执行第一条指令的 地址是 FFFF0 H。
8086对存储器的管理为什么采用分段的办法？
微机原理课件 第2章 8086系统结构
通 用 寄 存 器
AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP DI SI
AX BX CX DX
∑
地址总线 20位 数据总线 8088:8位 8086:16位
段寄存器
指令指针
ALU数据总线（16位）
CS DS SS ES IP 内部暂存器
总线 控 制逻辑
运算寄存器
EU 控 制系统
指令队列 Q总线 （8位） 1 2 3 4 5 6 8088 8086
8086/8088CPU提供的指令，能够直接处理的最大无符号数就是一个字（16 位），如果超出这个范围，就必须使用多字节来表示要计算的数据。 这个原理不光只在8086/8088芯片中有，任何芯片，无论它处理的数据范围多 么大，它总是一个有限的单位，如果超出这个单位，就必须使用标志位作为运算 的中介。 b. 在执行移位指令时， CF标志用于存放移出位的值。 例如对01010011实行逻辑右移，即把这个字节中的每一位向右移动一位，左 边空出的那一位置为0，以前最右边那一位就被移出字节范围外了，那么这一位 就是移出位，移出位都是保存在 CF中的。这个例子中，移位完成后， CF应该 等于1。 c. CF标志位还能够为一些条件转移指令提供判别依据。 例如JC指令，它就是先判别CF标志位的值，如果CF=1，就跳转到指令中给出 地址继续执行程序，如果 CF=0，就不作跳转，CPU会顺序执行下一条指令。也 就是说，在程序中，可以根据CF标志取值的不同来实现程序的分支或循环结构。
OF—溢出标志位，OF溢出的判断方法如下： 加法运算： 若两个加数的最高位为0，而和的最高位为1，则产生溢出； 若两个加数的最高位为1，而和的最高位为0，则产生溢出； 两个加数的最高位不相同时，不可能产生溢出。 减法运算： 若被减数的最高位为0，减数的最高位为1，而差的最高位为1， 则产生溢出； 若被减数的最高位为1，减数的最高位为0，而差的最高位为0， 则产生溢出； 被减数及减数的最高位相同时，按两数的大小判断溢出。 如果所进行的运算是带符号数的运算，则溢出标志恰好能够 反映运算结果是否超出了8位或16位带符号数所能表达的范围， 即字节运算大于十127或小于－128时，字运算大于十32767或小 于－32768时，该位置1，反之为0。
第二章 8086系统
通过本章的学习，应该掌握以下内容：
8086/8088微处理器的结构及指令执行的操作 过程 8086/8088微处理器的寄存器组织、存储器组 织、I/O组织、堆栈 8086/8088在最小模式下引脚功能 8086/8088微处理器在最小模式下的典型配置 8086的操作时序
第二章
8086/8088系统结构
2、物理地址和逻辑地址 8086系统中的每个存储单元在1M内存空间中的位 置可以用2个形式的地址来表示。 物理地址（实际地址、绝对地址）和逻辑地址。
物理地址：是用唯一的20位二进制数所表示的地 址，规定了1M字节存储体中某个具体单元的地址 。 CPU与存储器之间进行信息交换都需要提供的地 址，范围00000H—FFFFFH。
BP作基址寻址 SS 一般数据存取 源字符串 目的字符串 DS DS ES
5、8086存储器的分体结构 由于访问存储器的操作类型不同，BIU所使用的逻辑 地址来源也不同。 （1）存储体
15 00001 00003 00005 512KB× 8（位） 奇地址存储体 （A0=1） 512KB× 8（位） 偶地址存储体 （A0=0） 8 7 0 00000 00002 00004
数据DS、ES：存放数据和运算结果； 堆栈段SS：用来传递参数，保存数据和状态信息。
CS IP
0000
代码段
DS或ES
0000
数据段
SI、DI或BX
SS
0000 SP或BP
堆栈段 存储器
段寄存器和偏移地址寄存器组合关系
存储器分段的好处 （1）使指令系统中的大部分指令仅涉及16位偏移 地址，减少了指令长度，提高了程序的执行速度。 （2）为程序在内存中的浮动分配创造了条件。由 于程序可以浮动地装配在内存任何一个区域。这 使得多道程序和多任务程序能充分使用现有的存 储器容量。
8086/8088微处理器的结构及指令执行的操作 过程 8086/8088微处理器的寄存器组织、存储器组 织、I/O组织、堆栈 8086/8088在最小模式下引脚功能 8086/8088微处理器在最小模式下的典型配置 8086的操作时序
第二章
8086/8088系统结构
2、物理地址和逻辑地址 8086系统中的每个存储单元在1M内存空间中的位 置可以用2个形式的地址来表示。 物理地址（实际地址、绝对地址）和逻辑地址。
物理地址：是用唯一的20位二进制数所表示的地 址，规定了1M字节存储体中某个具体单元的地址 。 CPU与存储器之间进行信息交换都需要提供的地 址，范围00000H—FFFFFH。
BP作基址寻址 SS 一般数据存取 源字符串 目的字符串 DS DS ES
5、8086存储器的分体结构 由于访问存储器的操作类型不同，BIU所使用的逻辑 地址来源也不同。 （1）存储体
15 00001 00003 00005 512KB× 8（位） 奇地址存储体 （A0=1） 512KB× 8（位） 偶地址存储体 （A0=0） 8 7 0 00000 00002 00004
数据DS、ES：存放数据和运算结果； 堆栈段SS：用来传递参数，保存数据和状态信息。
CS IP
0000
代码段
DS或ES
0000
数据段
SI、DI或BX
SS
0000 SP或BP
堆栈段 存储器
段寄存器和偏移地址寄存器组合关系
存储器分段的好处 （1）使指令系统中的大部分指令仅涉及16位偏移 地址，减少了指令长度，提高了程序的执行速度。 （2）为程序在内存中的浮动分配创造了条件。由 于程序可以浮动地装配在内存任何一个区域。这 使得多道程序和多任务程序能充分使用现有的存 储器容量。
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(2) BIU提供了16位双向数据总线和20位地址总线 (3) BIU的组成 16位段地址寄存器
16位指令指针寄存器 20位物理地址加法器 6字节指令队列 总线控制逻辑 （4） BIU的基本工作原理 （*）
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• 16位段地址寄存器： 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
34000H + 00C5H ---------------
340C5H 4.指令指针寄存器IP
IP由BIU自动将其修改
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5.标志寄存器PSW
15
11 10 9 8 7 6
4
2
0
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
(1)CF ----进位标志位，运算中最高位有进位为1，无进位为0 (2)PF ----奇偶校验位，运算结果低8位有偶数个1为1，奇数个为0 (3)AF ----辅助进位标志位，低4位向高4位有进位为1，无进位为0 (4)ZF ----全零标志位，运算结果为0， ZF=1；否则 ZF=0 (5)SF ----符号标志位，运算结果为负数时为1，否则为0 (6)OF ----溢出标志位，运算结果溢出为1，否则为0
在字符串运算指令中作源变址寄存器
SI
在间接目的变址寄存器
DI
在间接寻址中作变址寄存器
BP 在间接寻址中作基址指针 SP 在堆栈操作中作堆栈指针
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1. 数据通用寄存器
15 8 7
0
15
AX AH
AL 累加器
CS
BX BH
BL 基址寄存器
DS
ES 段寄存器
IP
附加段寄存器
0 指令指针寄存器
SI
源变址寄存器
PSWH PSWL 标志位寄存器
DI
目的变址寄存器 指令指针和标志位
内部数据操作寄存器
寄存器
图2—4 8086CPU寄存器组
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寄存器的特殊用途:
表2－1 寄存器的特殊用途
寄存器名
特殊用途
AX，AL AH AL
BX CX CL DX
在输入输出指令中作数据寄存器 在乘法指令中存放被乘数或乘积，在除法指令中存放被除数或商 在LAHF指令中作目标寄存器 在十进制运算指令中作累加器 在XLAT指令中作累加器 在间接寻址中作基址寄存器 在XLAT指令中作基址寄存器 在串操作指令和LOOP指令中作计数器 在移位/循环移位指令中作移位次数寄存器 在字乘法/除法指令中存放乘积高位或被除数高位或余数 在间接寻址的输入输出指令中作寻址寄存器
第二章 8086系统结构
2.1 8086微处理器结构 2.2 8086CPU的引脚、系统配置及时序 2.3 8086存储器组织
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由于制造工艺的限制，微处理器结构受以下限制： 引脚数限制 芯片面积限制 器件速度限制
16位微处理器的特点： 引脚功能复用 单总线 可控三态电路 总线分时复用
ALU
队列 EU 总线 控制器 （8位）
标志寄存器 指令执行单元（EU）
指令队列 123456
总线接口单元（BIU）
图2－1 8086CPU内部结构
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1.总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)
(1) BIU的功能：地址形成、取指令、指令排队、读/写操作 数和总线控制等功能
BP联用
SI联用
（1）SS与 SP
（2）DS与
DI
（3）ES与DI联用 （4）CS与IP联用
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3.段寄存器
例2-1：代码段寄存器CS存放当前代码段基地址，IP指令 指针寄存器存放了下一条要执行指令的段内偏移地址， 其中CS＝3400H，IP＝00C5H。通过组合，形成20位存储 单元的寻址地址为340C5H。
• 指令执行部件的工作过程（*）
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2.1.2 8086处理器中的内部寄存器
15 8 7
0
15
0
AX AH
AL 累加器
CS
代码段寄存器
BX BH
BL 基址寄存器
DS
数据段寄存器
CX CH
CL 计数寄存器
SS
堆栈段寄存器
DX DH
DL
15
SP
BP
数据寄存器 0
堆栈指针寄存器 15 基址指针寄存器
CX CH
CL 计数寄存器
SS
DX DH
DL 数据寄存器
ES
15
SP
0
段寄存器
堆栈指针寄存器 15
BP
基址指针寄存器
IP
SI
源变址寄存器
PSWH PSWL
DI
目的变址寄存器 指令指针和标志位
内部数据操作寄存器 寄存器 安徽建筑大学电子与信息学院
2.指针和变址寄存器:
主要指BP,SP,SI,DI寄存器
通常8位微机是串行执行的，而16位可并行操作，提出 顺序与流水线重叠的概念。
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2.1.1 8086微处理器的内部结构
AH
AL
BH
BL
CH
CL
DH
DL
SP
BP
DI
SI
暂存器
ALU数据总线 （16位）
∑
数据 总线
（16位）
CS
DS
SS
ES
IP
内部寄存器 总线 控制 电路
8086总线 （16位数据总线）
(7)TF ----单步标志位 (8)IF ----中断标志位 (9)DF ----方向标志位
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表2-2 PSW中标志位的符号表示
标志名
OF
溢出（是/否）
DF
方向（减/增量）
IF
中断（允许/关闭）
SF
符号（负/正）
ZF
零（是/否）
AF
辅助进位（是/否）
PF
奇偶（偶/奇）
CF
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例2－2 将5796H与-757BH两数相加，并说明其标志位状态
0101 0111 1001 0110 ＋ 1000 1010 1000 0101
1110 0010 0001 1011
运算结果为-1DE5H 标志位CF=0,PF=1,AF=0,ZF=0,SF=1,OF=0
进位（是/否）
标志为1 OV DN EI NG ZR AC PE CY
标志为0 NV UP DI PL NZ NA PO NC
• 16位指令指针寄存器IP:存放下一条要执行指令的偏移 地址。
• 20位物理地址加法器：将16位逻辑地址变换成存储器 读/写所需要的20位物理地址，实际上完成地址加法操 作。
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2.指令执行部件EU(Execution Unit)
• 指令执行部件的组成：算术逻辑运算单元ALU 标志寄存器PSW 寄存器 EU控制器
16位指令指针寄存器 20位物理地址加法器 6字节指令队列 总线控制逻辑 （4） BIU的基本工作原理 （*）
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• 16位段地址寄存器： 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
34000H + 00C5H ---------------
340C5H 4.指令指针寄存器IP
IP由BIU自动将其修改
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5.标志寄存器PSW
15
11 10 9 8 7 6
4
2
0
OF DF IF TF SF ZF
AF
PF
CF
(1)CF ----进位标志位，运算中最高位有进位为1，无进位为0 (2)PF ----奇偶校验位，运算结果低8位有偶数个1为1，奇数个为0 (3)AF ----辅助进位标志位，低4位向高4位有进位为1，无进位为0 (4)ZF ----全零标志位，运算结果为0， ZF=1；否则 ZF=0 (5)SF ----符号标志位，运算结果为负数时为1，否则为0 (6)OF ----溢出标志位，运算结果溢出为1，否则为0
在字符串运算指令中作源变址寄存器
SI
在间接目的变址寄存器
DI
在间接寻址中作变址寄存器
BP 在间接寻址中作基址指针 SP 在堆栈操作中作堆栈指针
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1. 数据通用寄存器
15 8 7
0
15
AX AH
AL 累加器
CS
BX BH
BL 基址寄存器
DS
ES 段寄存器
IP
附加段寄存器
0 指令指针寄存器
SI
源变址寄存器
PSWH PSWL 标志位寄存器
DI
目的变址寄存器 指令指针和标志位
内部数据操作寄存器
寄存器
图2—4 8086CPU寄存器组
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寄存器的特殊用途:
表2－1 寄存器的特殊用途
寄存器名
特殊用途
AX，AL AH AL
BX CX CL DX
在输入输出指令中作数据寄存器 在乘法指令中存放被乘数或乘积，在除法指令中存放被除数或商 在LAHF指令中作目标寄存器 在十进制运算指令中作累加器 在XLAT指令中作累加器 在间接寻址中作基址寄存器 在XLAT指令中作基址寄存器 在串操作指令和LOOP指令中作计数器 在移位/循环移位指令中作移位次数寄存器 在字乘法/除法指令中存放乘积高位或被除数高位或余数 在间接寻址的输入输出指令中作寻址寄存器
第二章 8086系统结构
2.1 8086微处理器结构 2.2 8086CPU的引脚、系统配置及时序 2.3 8086存储器组织
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由于制造工艺的限制，微处理器结构受以下限制： 引脚数限制 芯片面积限制 器件速度限制
16位微处理器的特点： 引脚功能复用 单总线 可控三态电路 总线分时复用
ALU
队列 EU 总线 控制器 （8位）
标志寄存器 指令执行单元（EU）
指令队列 123456
总线接口单元（BIU）
图2－1 8086CPU内部结构
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1.总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)
(1) BIU的功能：地址形成、取指令、指令排队、读/写操作 数和总线控制等功能
BP联用
SI联用
（1）SS与 SP
（2）DS与
DI
（3）ES与DI联用 （4）CS与IP联用
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3.段寄存器
例2-1：代码段寄存器CS存放当前代码段基地址，IP指令 指针寄存器存放了下一条要执行指令的段内偏移地址， 其中CS＝3400H，IP＝00C5H。通过组合，形成20位存储 单元的寻址地址为340C5H。
• 指令执行部件的工作过程（*）
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2.1.2 8086处理器中的内部寄存器
15 8 7
0
15
0
AX AH
AL 累加器
CS
代码段寄存器
BX BH
BL 基址寄存器
DS
数据段寄存器
CX CH
CL 计数寄存器
SS
堆栈段寄存器
DX DH
DL
15
SP
BP
数据寄存器 0
堆栈指针寄存器 15 基址指针寄存器
CX CH
CL 计数寄存器
SS
DX DH
DL 数据寄存器
ES
15
SP
0
段寄存器
堆栈指针寄存器 15
BP
基址指针寄存器
IP
SI
源变址寄存器
PSWH PSWL
DI
目的变址寄存器 指令指针和标志位
内部数据操作寄存器 寄存器 安徽建筑大学电子与信息学院
2.指针和变址寄存器:
主要指BP,SP,SI,DI寄存器
通常8位微机是串行执行的，而16位可并行操作，提出 顺序与流水线重叠的概念。
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2.1.1 8086微处理器的内部结构
AH
AL
BH
BL
CH
CL
DH
DL
SP
BP
DI
SI
暂存器
ALU数据总线 （16位）
∑
数据 总线
（16位）
CS
DS
SS
ES
IP
内部寄存器 总线 控制 电路
8086总线 （16位数据总线）
(7)TF ----单步标志位 (8)IF ----中断标志位 (9)DF ----方向标志位
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表2-2 PSW中标志位的符号表示
标志名
OF
溢出（是/否）
DF
方向（减/增量）
IF
中断（允许/关闭）
SF
符号（负/正）
ZF
零（是/否）
AF
辅助进位（是/否）
PF
奇偶（偶/奇）
CF
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例2－2 将5796H与-757BH两数相加，并说明其标志位状态
0101 0111 1001 0110 ＋ 1000 1010 1000 0101
1110 0010 0001 1011
运算结果为-1DE5H 标志位CF=0,PF=1,AF=0,ZF=0,SF=1,OF=0
进位（是/否）
标志为1 OV DN EI NG ZR AC PE CY
标志为0 NV UP DI PL NZ NA PO NC
• 16位指令指针寄存器IP:存放下一条要执行指令的偏移 地址。
• 20位物理地址加法器：将16位逻辑地址变换成存储器 读/写所需要的20位物理地址，实际上完成地址加法操 作。
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2.指令执行部件EU(Execution Unit)
• 指令执行部件的组成：算术逻辑运算单元ALU 标志寄存器PSW 寄存器 EU控制器