精品教案-微机原理讲义(第2章)
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微机原理第二章资料精品PPT课件
▪ 总线接口部件（BIU） ▪ 组成：①段寄存器(DS、CS、ES、SS)；
②16位指令指针寄存器IP(指向下一条要取出的指令代码)； ③20位地址加法器(用来产生20位地址)； ④6字节(8088为4字节)指令队列缓冲器； ⑤总线控制逻辑。 ▪ 功能：负责从内存中取指令，送入指令队列，实现CPU与存储器和 I/O接口之间的数据传送。
取指令 执行指令 取指令 执行指令 取指令 执行指令
时间
8位微处理器的执行顺序
BIU 取指令 取指令 取指令 取指令 取指令 得到数据
EU
等待
执行
执行
8086的执行顺序
执行
8
第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
微型计算机原理及其应用
——8086/8088
1
第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
9
8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器
8086/8088内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包 括指针寄存器、变址寄存器等。
一. 通用寄存器
8086/8088有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作数， 也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称 为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存器，这些寄存器 在具体使用上有一定的差别。
②16位指令指针寄存器IP(指向下一条要取出的指令代码)； ③20位地址加法器(用来产生20位地址)； ④6字节(8088为4字节)指令队列缓冲器； ⑤总线控制逻辑。 ▪ 功能：负责从内存中取指令，送入指令队列，实现CPU与存储器和 I/O接口之间的数据传送。
取指令 执行指令 取指令 执行指令 取指令 执行指令
时间
8位微处理器的执行顺序
BIU 取指令 取指令 取指令 取指令 取指令 得到数据
EU
等待
执行
执行
8086的执行顺序
执行
8
第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
微型计算机原理及其应用
——8086/8088
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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第二章：8086/8088微处理器
1. 微处理器的结构 2. 微处理器的内部寄存器 3. 微处理器的引脚功能 4. 微处理器的存储器组织 5. 最大模式和最小模式 6. 微处理器的时序
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8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器
8086/8088内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包 括指针寄存器、变址寄存器等。
一. 通用寄存器
8086/8088有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作数， 也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称 为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存器，这些寄存器 在具体使用上有一定的差别。
微机原理-第2章 计算机的基本结构与工作过程
(3) 计算机在工作时能够自动地从存储器中取出指令加以 执行。
2.1.2
图2.2 计算机基本组成框图
• 图2.2表明，程序和数据通过输入设备送入到存储器中； 程序被启动执行时，控制器输出地址及控制信号，并 从相应的存储单元中取出指令送到控制器中进行识别， 分析该指令执行什么运算或操作，然后控制器根据指 令含义发出操作命令。
• 人们通常使用一些助记符来代替它，例如用ADD表示 加法，用SUB表示减法，用MOV表示传送等。
• 为了让计算机做一件复杂的工作，总是先要把解决问 题的过程分解为若干步骤，然后用相应的指令序列， 按照一定的顺序去控制计算机完成这一工作。这样的 指令序列就称为程序。
• 通常把用二进制代码形式组成的指令序列称为机器语 言程序。它是计算机能够直接识别和运行的程序；而 把用助记符形式组成的指令序列称为汇编语言程序或 符号程序。
• 这 就 是 最 早 的 “ 存 储 程 序 概 念 ” (Stored Program Concept )的产生。
• EDVAC计算机由运算器、逻辑控制装置、存储器、 输入设备和输出设备五个部分组成。它采用了“存储 程序”的思想，把数据和程序指令均用二进制代码的 形式存放在存储器中，保证了计算机能按事先存入的 程序自动地进行运算。
• 在微型计算机中，往往把CPU制作在一块大规模集成 电路芯片上，称之为微处理器( Microprocessor )。
1.
• 存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。它是组成 计算机的重要部件，也是使计算机能够实现“存储程 序”功能的基础。
• 根据存储器和中央处理器的关系，存储器可分为内存 和外存。
4．输入设备
• 输入设备的任务是用来输入操作者或其他设备提供的 原始信息，并把它转变为计算机能够识别的信息，送 到计算机内部进行处理。
2.1.2
图2.2 计算机基本组成框图
• 图2.2表明，程序和数据通过输入设备送入到存储器中； 程序被启动执行时，控制器输出地址及控制信号，并 从相应的存储单元中取出指令送到控制器中进行识别， 分析该指令执行什么运算或操作，然后控制器根据指 令含义发出操作命令。
• 人们通常使用一些助记符来代替它，例如用ADD表示 加法，用SUB表示减法，用MOV表示传送等。
• 为了让计算机做一件复杂的工作，总是先要把解决问 题的过程分解为若干步骤，然后用相应的指令序列， 按照一定的顺序去控制计算机完成这一工作。这样的 指令序列就称为程序。
• 通常把用二进制代码形式组成的指令序列称为机器语 言程序。它是计算机能够直接识别和运行的程序；而 把用助记符形式组成的指令序列称为汇编语言程序或 符号程序。
• 这 就 是 最 早 的 “ 存 储 程 序 概 念 ” (Stored Program Concept )的产生。
• EDVAC计算机由运算器、逻辑控制装置、存储器、 输入设备和输出设备五个部分组成。它采用了“存储 程序”的思想，把数据和程序指令均用二进制代码的 形式存放在存储器中，保证了计算机能按事先存入的 程序自动地进行运算。
• 在微型计算机中，往往把CPU制作在一块大规模集成 电路芯片上，称之为微处理器( Microprocessor )。
1.
• 存储器是用来存放程序和数据的记忆装置。它是组成 计算机的重要部件，也是使计算机能够实现“存储程 序”功能的基础。
• 根据存储器和中央处理器的关系，存储器可分为内存 和外存。
4．输入设备
• 输入设备的任务是用来输入操作者或其他设备提供的 原始信息，并把它转变为计算机能够识别的信息，送 到计算机内部进行处理。
微机原理课件第2讲(电子)
√
CX 在串操作指令和LOOP指令中作计数器用
√
……
……
……
微机原理与接口技术 Microcomputer Principle and Interface Technology
19
段寄存器
总线接口部件BIU设有4个16位段寄存器。
寄存器名 CS DS SS ES
含义
Code Segment 代码段寄存器
标志寄存器
执行部件EU
总线接口部件BIU
微机原理与接口技术 Microcomputer Principle and Interface Technology
8
8086CPU的内部结构
通总线ABHH 接口部ABLL件（BIU）
用 CH
CL
寄 组DH成部分D：L
存
SP
器
BP➢ 地址加法器
DI
SI➢
专用寄存器组
13
通用寄存器——数据寄存器
AX（ Accumulator Register ）
累加器：一般用来存放参加运算的数据和结果，在乘、 除法运算、I/O操作、BCD数运算中有不可替代的作用。
BX（Base Register）
基址寄存器：除可作数据寄存器外，还可放内存的
逻辑偏移地址，在间接寻址中用作基址寄存器，在XLAT 指令中做基址寄存器。
目标变址寄存器：多用于存放内存的逻辑偏移地 址，隐含的逻辑段地址在DS寄存器中也可放数据。
微机原理与接口技术 Microcomputer Principle and Interface Technology
16
通用寄存器——指针寄存器
BP（Base Pointer）
基址指针，用于存放内存的逻辑偏移地址，隐 含的逻辑段地址在SS寄存器中。
微机原理 第二章
（1）算术逻辑运算单元（ALU）
是一个16位的运算器，可用于8位、16位二 进制算术和逻辑运算，也可按指令的寻址方 式计算寻址存储器所需的16位偏移量。
h
11
（2）标志寄存器
是一个16位的寄存器，反映CPU运算的状态特 征和存放某些控制标志。8086使用了9位
➢ CF进位标志：当执行一个加法（或减法）运算使 最高位产生进位（或借位）时，CF为1，否则为0
h
4
系统
总
总线
线
接
口
第二级
部
Cache
Cache
件
总线
第一级 取指 指令 Cache
取指/译码部件
装载 调度/执行部件
第一级 数据
Cache 存储 回退部件
指令缓冲池
寄存器组
微处理器内部功能结构图
h
5
2.1.2 微处理器的工作过程
微处理器的工作过程是执行程序的过程，而 执行程序就是顺序执行一条条指令。微处理 器执行指令步骤如下：
h
14
AX在算术运算中用作累加器；BX在计算存储器 地址时常用作基址寄存器；CX在串操作指令及 循环中用作计数器等。
（4）专用寄存器
都是16位 寄存器， 一般用来 存放地址 的偏移量
基数指针寄存器BP 堆栈指针寄存器SP 源变址寄存器SI 目的变址寄存器DI
存取位于当前堆栈段中 的数据所在的偏移地址
数据寄存器既可作为16位，也可作为8位数据 寄存器使用。当用作16位时，称为AX，BX， CX，DX；当用作8位时，AH，BH，CH，DH存放 高位字节，AL，BL，CL，DL存放低位字节。 这样，4个16位寄存器就可当作8个8位寄存器 来使用。
4个16位的数据寄存器除用作通用寄存器外，
是一个16位的运算器，可用于8位、16位二 进制算术和逻辑运算，也可按指令的寻址方 式计算寻址存储器所需的16位偏移量。
h
11
（2）标志寄存器
是一个16位的寄存器，反映CPU运算的状态特 征和存放某些控制标志。8086使用了9位
➢ CF进位标志：当执行一个加法（或减法）运算使 最高位产生进位（或借位）时，CF为1，否则为0
h
4
系统
总
总线
线
接
口
第二级
部
Cache
Cache
件
总线
第一级 取指 指令 Cache
取指/译码部件
装载 调度/执行部件
第一级 数据
Cache 存储 回退部件
指令缓冲池
寄存器组
微处理器内部功能结构图
h
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2.1.2 微处理器的工作过程
微处理器的工作过程是执行程序的过程，而 执行程序就是顺序执行一条条指令。微处理 器执行指令步骤如下：
h
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AX在算术运算中用作累加器；BX在计算存储器 地址时常用作基址寄存器；CX在串操作指令及 循环中用作计数器等。
（4）专用寄存器
都是16位 寄存器， 一般用来 存放地址 的偏移量
基数指针寄存器BP 堆栈指针寄存器SP 源变址寄存器SI 目的变址寄存器DI
存取位于当前堆栈段中 的数据所在的偏移地址
数据寄存器既可作为16位，也可作为8位数据 寄存器使用。当用作16位时，称为AX，BX， CX，DX；当用作8位时，AH，BH，CH，DH存放 高位字节，AL，BL，CL，DL存放低位字节。 这样，4个16位寄存器就可当作8个8位寄存器 来使用。
4个16位的数据寄存器除用作通用寄存器外，
微机原理第2章PPT课件
（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。
（4）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。
BIU与EU两者的工作是不同步的，8086可以在执行指令的同 时，进行取指令代码的操作，即BIU与EU是一种并行工作方式， 改变了以往计算机取指令→译码→执行指令的串行工作方式，大 大提高了工作效率。
三、8086CPU的寄存器
8086CPU的寄存器可分为通用寄存器、指针和变址寄存 器（专用寄存器）、段寄存器、指令指针寄存器及标志寄存器。
1、通用寄存器 8086有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可
以存放16位的数，也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、 BH；CL、CH；DL、DH）来使用。
表 寄存器主要用途
寄存器 AX AL AH
操作
字乘，字除，字I/O 字节乘，字节除，字节ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ/O，
查表转换，十进制运算 字节乘，字节除
寄存器 CL DX SP
操作
变量移位， 循环移位 字乘，字除， 间接I/O
堆栈操作
BX
查表转换
SI 数据串操作指令
CX
数据串操作指令，循环指令
DI 数据串操作指令
2、段寄存器 段：内存中一段连续的空间，在程序中具有特定的用途。
（1）16位微处理器，数据总线(字长) ： 16位。 （2）主频：5MHz~10MHz。 （3） 20位地址总线，寻址能力(寻址范围)为：220 = 1MB。 （4）采用高速运算性能的HMOS工艺制造。 （5）使用单一的+5V电源，40条引脚DIP封装。
chp2上海交通大学微机原理电子教案
对各种操作数进行数逻运算
内存有效地址计算
向BIU提供数据和访问内存或I/O的地址 对通用寄存器和标志寄存器进行管理
二 寄存器结构
1 通用寄存器：可存16位放数据或地址 • 存取速度快 • 通用性强 • 隐含性：指令中未给出寄存器名而能寻址
四个16位通用寄存器 AX AH，AL
BX BX，BL
CX CH，CL DX DH，DL
状态 T4 T4
M/IO 1 0
高阻态
功能 访问M 访问IO DMA方式
7 MN/MX =1，为最小模式；=0，为最大模式
8 ALE
地址锁存器允许信号，输出， T1时高电平有效
9 DEN 数据允许控制信号，低电平有效，输出
有效时允许驱动缓冲器传送。
10 DT/R 数据发送/接收控制信号，控制驱动缓冲器传送方
8位机PSW: 7
OF
ZF零标志 SF符号标志 OF溢出标志
6
5
4
ZF × AF
TF单步标志 IF中断标志 DF方向标志
3
2
1
0
× PF × CF
2-2 8086 CPU引脚
（40）
两种模式： • 最小模式—单机系统 控制信号由8086直接提供 • 最大模式---多处理机系统 控制信号由8288总线控制器直接提供 总线周期的个状态：一个时钟周期为一个状态
读有效信号
取指令送指令队列
2 指令队列：先进先出，一般填满为止；队列有多于 2个空余字节，BIU自动取指令到指令队列；EU未 请求，队列满，BIU休息，处于空闲状态
3 EU请求读写M或I/O时遇到总线空闲就立即执行，
遇到BIU正在取指令，则等总线周期结束再执行。
内存有效地址计算
向BIU提供数据和访问内存或I/O的地址 对通用寄存器和标志寄存器进行管理
二 寄存器结构
1 通用寄存器：可存16位放数据或地址 • 存取速度快 • 通用性强 • 隐含性：指令中未给出寄存器名而能寻址
四个16位通用寄存器 AX AH，AL
BX BX，BL
CX CH，CL DX DH，DL
状态 T4 T4
M/IO 1 0
高阻态
功能 访问M 访问IO DMA方式
7 MN/MX =1，为最小模式；=0，为最大模式
8 ALE
地址锁存器允许信号，输出， T1时高电平有效
9 DEN 数据允许控制信号，低电平有效，输出
有效时允许驱动缓冲器传送。
10 DT/R 数据发送/接收控制信号，控制驱动缓冲器传送方
8位机PSW: 7
OF
ZF零标志 SF符号标志 OF溢出标志
6
5
4
ZF × AF
TF单步标志 IF中断标志 DF方向标志
3
2
1
0
× PF × CF
2-2 8086 CPU引脚
（40）
两种模式： • 最小模式—单机系统 控制信号由8086直接提供 • 最大模式---多处理机系统 控制信号由8288总线控制器直接提供 总线周期的个状态：一个时钟周期为一个状态
读有效信号
取指令送指令队列
2 指令队列：先进先出，一般填满为止；队列有多于 2个空余字节，BIU自动取指令到指令队列；EU未 请求，队列满，BIU休息，处于空闲状态
3 EU请求读写M或I/O时遇到总线空闲就立即执行，
遇到BIU正在取指令，则等总线周期结束再执行。