第二章-微处理器汇总
第二章微处理器的结构
常用来存放参与运算的操作数或运算结果。
数据寄存器特有的习惯用法★
AX: 累加器。多用于存放中间运算结果。所有 I/O指令必须都通过AX与接口传送信息；
BX: 基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址; CX: 计数寄存器。用于在循环或串操作中存放
循环次数或重复次数； DX: 数据寄存器。在32位乘除法运算时，存放
(2) 字长决定计算机的运算能力和运算精度 (3) ☆字长由微处理器对外数据通路的数据 总线条数(通用寄存器位数)决定。
2. 指令数
(1) 指令是计算机完成某种操作的命令。 (2) 指令数愈多，表示该计算机的功能越强。 (3) 8086/8088的指令数是个基础数，后面推 出的微处理器就在此基础上进行扩充，而成 为8086/8088指令系统的母集。
格式为：段首地址:段内偏移地址 物理地址=段首地址×16+段内偏移地址
段首址为 6000H 46H单元的逻辑地址：
6000H:0004H 实际地址为60004H
0000H 52H 60000H
00H 12H F5H 0004H 46H 60004H
250AH，ES=2EF0H， SS=8FF0H，数据段有一操作数，偏移地址为0204H， 要求：
高16位数；在间接寻址的I/O指令中存放 I/O端口地址。
数据寄存器的习惯用法★
寄存器
操作
AX 字乘、字除、字I/O
AL
字节乘、字节除、字节I/O、 查表转换、十进制运算
AH 字节乘、字节除
BX 查表转换、间接寻址
CX 数据串操作、循环控制
CL 多位移位和循环移位
DX 字乘、字除、间接寻址I/O
(2) 地址指针寄存器★
偏移量：相对于段起始地址的距离。
第二章微处理器CPU
第2章 微处理器 【内容提要】 微处理器是微型计算机中的核心芯片，是微机的心脏，是微机的运算中心和控制中心。8086CPU是美国Intel公司1987年推出的一种高性能的16位微处理器，主要用于构成早期的IBM PC/XT微型计算机，尽管CPU发展经历了80286、80386、80486及奔腾CPU，性能有很大的提高，但它们都和8086CPU属于同一系列机，8086CPU指令系统所提供的指令编制的程序在以上86系列CPU上都可以正确运行，所以，通过本章通过微处理器基本概念的介绍并通过8086CPU的基本组成、引脚功能、工作方式、存贮器管理及与总线连接方法的学习，使我们基本掌握微处理器基本组成和工作原理，这对于我们掌握微机系统基本工作原理具有很大的帮助。 【重点难点提示】本章的重点是掌握8086 CPU功能结构中的通用寄存器、指针及变址寄存器、标志寄存器、段寄存器的名称和用途，理解和应用存贮器地址的分段表示法及其物理地址的计算；掌握最大模式工作和最小模式工作的异同点，并通过在这两种工作模式下8086 CPU与总线的连接方法的学习，使我们对微处理器在整个微机系统中的地位和作用以及CPU的工作原理有了进一步的理解和掌握。本章的难点一是微处理器的基本组成和工作原理；二是理解8086CPU这些引脚信号的作用以及它们之间如何协同工作。
§ 2.1微处理器概述
2.1.1微处理器概念 微处理器即中央处理单元（Center process unit）,简称CPU，是计算机硬件中的一个具有运算能力和控制功能的，由算术逻辑单元、控制器、数据通路及若干寄存器组成，并采用大规模集成电路技术把其集成在一个芯片构成的核心部件。
2.1.2微处理器在计算机中的地位和作用 微处理器是计算机的核心部件，是整个计算机系统的运算中心和控制中心。CPU不仅能完成整个计算机的所有计算任务，而且，计算机中其它各个部件也是由CPU控制下完成各自工作的。 CPU是微机中的主要部件，微机的性能主要取决于CPU的性能。在微机发展的历程中，主要是由于CPU的不断更新换代带动了整体的发展，CPU的性能对微机的整体性能产生决定的影响。对于一台个人计算机，通常我们主要依据其CPU的型号来判断是第几代产品， 此外，微机的型号也常用CPU的型号来描述的。如286机、386机、486机等。所有这些，都取决于CPU在整个计算机中的地位和作用。
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
楼第2章微处理器习题解答
习题解答：1、8086CPU从功能上看可分为哪两大部分？它们的主要作用是什么？答：8086CPU功能结构可分为两大部分，即总线接口单元BIU（BUS INTERFASE UNIT）和执行单元EU（Execution Unit）构成。
BIU负责与存储器和外设传递数据，具体地说，BIU从内存指定部分取出指令，送到指令队列排队；在执行指令时所需的操作数也是由BIU从内存的指定区域取出传送到EU去执行或者把EU的执行结果传送到指定的内存单元或外设中。
EU 负责指令的执行，它从指令队列中取出指令，译码并执行，完成指令所规定的操作后将指令执行的结果提供给BIU。
2、8086CPU中有哪些通用寄存器？各有什么用途？答：8086/8088CPU的通用寄存器包括4个数据寄存器AX、BX、CX、DX，2个地址指针寄存器SP和BP，2个变址寄存器SI和DI。
通用寄存器都能用来存放运算操作数和运算结果，这是它们的通用功能，除此之外在不同的场合它们还有各自的专门用途。
（1）数据寄存器数据寄存器包括4个寄存器AX、BX、CX、DX，用于暂时保存运算数据和运算结果，由于每个16位数据寄存器可分为2个8位数据寄存器，这4个数据寄存器既可以保存16位数据，也可保存8位数据。
AX（accumulator）称为累加器，常用于存放算术逻辑运算的操作数，所有输入输出指令也都通过AX与外设进行信息传输。
BX（base）称为基址寄存器，常用于存放访问内存时的基地址。
CX（count）称为计数器，在循环和串操作指令中用来存放计数值。
DX（data）称为数据寄存器，在双字长（32位）乘除运算中将DX与AX两个寄存器组合成一个双字长的数据，其中DX存放高16位数据，AX存放低16位数据，另外在间接寻址的输入输出指令中把要访问的输入输出端口地址存放在DX中。
（2）指针寄存器指针寄存器包括堆栈指针寄存器SP（stack pointer）和基址指针寄存器BP（base pointer）。
第二章 微处理器
第二章微处理器一、教学内容：1.概述2.8088/8086微处理器3.80286微处理器4.80X86/Pentium微处理器二、要求熟练掌握8086微处理器的组成原理、各功能部件的作用。
三、重点掌握16位微处理器的体系结构、各种寄存器的用途。
四、难点在于对整个CPU的各功能部件的结构组成、工作原理、概念的论述等方面的理解。
五、本章分为4讲，每讲2学时。
第一讲8088/8086微处理器尽管微处理器已进入了Pentium时代，其内部结构和性能也发生了巨大的变化，但其基本结构仍然和早期的8086/8088 相似，可以说8086/8088 是80X86系列芯片的基础。
1.8086/8088 微处理器的内部结构8086/8088 是Intel系列的16位微处理器，它是采用HMOS工艺制造的，内部包含约29000个晶体管，用单一的+5V电源，时钟频率为 5MHz～10MHz。
8086有16根数据线和20根地址线，其寻址空间达1M字节；8088是一种准16位微处理器，它的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，但对外的数据总线只有8条。
8086/8088 芯片内设有硬件乘除指令部件和串处理指令部件，可对位、字节、字串、BCD码等多种数据类型进行处理。
1)总线接口单元BIU和执行单元EU①总线接口单元BIU➢BIU的功能是8086 CPU与存储器或I/O设备之间的接口部件，负责全部引脚的操作。
具体来说，BIU负责产生指令地址，根据指令地址从存储器取出指令，送到指令队列中排队或直接送给EU去执行。
➢BIU也负责从存储器的指定单元或外设端口中取出指令规定的操作数传送给EU，或者把EU的操作结果传送到指定的存储单元或外设端口中。
➢BIU内部设有4个16位的段寄存器：代码段寄存器CS (Code Segment)、数据段寄存器DS (Data Segment)、堆栈段寄存器SS (Stake Segment)、附加段寄存器ES (Extra Segment)。
第二章 8086 8088微处理器
1、指令队列缓冲器 2、地址加法器和段寄存器
3、 16位的指令指针寄存器IP
IP中存放的是BIU要取的下一条指令（字 节）的偏移地址，BIU取过后，IP自动加1。 与IP相配的段寄存器是代码段寄存器CS。
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第一节 8086/8088 微处理器的结构 一、8086/8088的内部结构
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（一）最小工作模式
在最小工作模式，8086/8088 第24～31引脚的含义： 5、M/IO存储器/输入，输出控 制信号，输出。 为1时与存储器数椐传送； 为0时输入，输出接口进 行数据传送。T1～T4有效
6、WR写信号，输出。 在总线周期的T2～T4状态 输出低电平。 7、HOLD总线保持请求信号， 输入。其它主模块要求占用总线 时通过HOLD向CPU发高电平请 求。若“允许”，CPU在T4状态 从HLDA发出高电平后，就得到 总线控制权。
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第二章 8086/8088微处理器
第一节 8086/8088 微处理器的结构 一、8086/8088的内部结构
从功能上，8086分为两部分：
1、 总线接口单元BIU (Bus Interface Unit)。 2、执行单元EU (Execution Unit)。 说明：这两个单元在CPU内部担负着不同的任务。 两个单元并行地工作，能使大部分取指令操作与执 行指令操作重叠的进行 （即所谓“流水线”结构）。
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第一节8086/8088的微处理器结构
三、8086/8088的引脚信号和功能 （一）地址/数椐总线
AD15～AD0（复用的）
总线周期的状态 T1：输出地址； T2：浮置成高阻； T3：输入/输出数椐；
第二章 Intel系列微处理器
量（16位）被称为段内偏移地址，也称段
内偏移量。 段基址和段内偏移量也被称为逻辑地
址。
1MB存储器空间中的某一存储单元所在位置的实际地址又叫物理地
址，用20位地址信息表示。
将逻辑地址变换为物理地址的关系式为： 物理地址=段基址×l6＋段内偏移地址
段寄存器CS、DS、SS
段寄存器中存 放的是16位的 段基址；偏移 量存放于有关 寄存器中。
80286是一种增强型标准16位微处理器。与8086/8088相比，结构上 的改进与性能上的提高主要体现在以下几个方面： ① 内部由执行单元EU、总线单元BU、指令单元IU和地址单元AU4个 部分组成，可实现4级流水线作业，使数据吞吐率大大提高，加快了处 理速度。 ② 80286 CPU有24位地址线、16位数据线，且地址线与数据线不再 复用，可直接寻址的存储空间为16MB。 ③ 对8086向上兼容。具有8086/8088 CPU的全部功能，在 8086/8088上运行的汇编语言程序不需修改就可在80286 CPU上运行。 ④ 80286有两种工作方式：实地址模式（简称实模式或实地址方式） 和保护虚拟地址模式（简称保护模式或保护方式）。
如图2-9所示。
2.内部寄存器组 80486的寄存器按功能可分为四类：基本寄存器、系统级寄存 器、调试和测试寄存器、浮点寄存器。 基本寄存器
三、80486的工作方式
80486有三种工作方式：实地址方式，保护虚地址方式和虚拟8086方
式。 上电复位时自动进入实地址方式。
四、80486的常用引脚功能
段描述符
实地址模式下，80286相当于一个快速的8086，可寻址1 MB的物
理地址空间，对存储单元寻址时,从逻辑地址到物理地址的转换也与 8086一样,4个段寄存器中装入的是段基值。
第二章 微处理器 - CPU
2.2 微处理器的组成原理
2.2.1 16位微处理器的组成原理 8086/8088 CPU的结构
1 执行部件EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑 单元（ALU），8个16位的通用寄存器， 一个16位的状态标志寄存器，一个数据暂 存寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令 代码，经指令译码器译码后执行指令所规 定的全部功能。执行指令所得结果或执行 指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令， 对存储器或I/O接口进行读/写操作。 2 总线接口部件BIU 总线接口部件BIU内部设有四个16位 段地址寄存器：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，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字 节指令队列缓冲器，20位地址加法器和总线 控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求， 负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数 据传送。
源变址寄存器 目标变址寄存器 堆栈指针寄存器
EBP
ESI EDI ESP
15
段寄存器
0
代码段寄存器CS 代码段寄存器 CS 堆栈段寄存器SS 堆栈段寄存器 SS 数据段寄存器 DS 附加数据段寄存器 ES
附加数据段寄存器 FS 附加数据段寄存器 GS
31
标志和指令指针寄存器 标志寄存器 FLAGS 指令指针寄存器 IP
CS
DS/ES
SS
代码段
数据段
堆栈段
三、控制寄存器 IP：指令指针寄存器 其内容为下一条要执行的指令的偏移地址。
FLAGS：标志寄存器
存放指令执行结果的特征： 有些指令（如算术指令）要改变FLAGS的内容(影响FLAGS)； 有些指令对FLAGS无影响。 6个状态标志位（CF，SF，AF，PF，OF，ZF） 3个控制标志位（IF，TF，DF）