8086微处理器的指令集架构
微机原理 8086指令系统
2019/8/31
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微机原理 自动化科学与电气工程学院
第3章 8086/8088微处理器及其系统
92种基本指令，全部公开，
六个功能组（六大类）
一、 数据传送(Data transfer) 二、 算术运算（Arithmetic） 三、 逻辑运算和移位指令(Logic & Shift) 四、 串操作(String manipulation) 五、 控制转移（Control Transfer） 六、 处理器控制（Processor Control）
思考
– 将两个非压缩BCD码（高位在BL，低位在AL）合并成压缩BCD码送 AL。
MOV CL, 4
;将计数值送CL
SHL BL, CL ;将高位移到BL的高4位
AND AL, 0FH ;清零AL高4位
OR AL, BL ;合并AL和BL形成压缩BCD码
– 分析下面的程序段所实现的功能(可以用别的指令实现吗) SHL AL，1 ； 将AL中数左移1位，得2X MOV BL，AL ； 2X保存在BL中 MOV CL，2 ； 移位次数置入CL中 SHL AL，CL ； 2X左移2位，得8X ADD AL，BL ； 2X加上8X，所以AL中为10X
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5. 8086/8088指令系统
四、串操作(String manipulation)
– LODS(Load from string)读串指令
LODS ;（字节）（AL） ((DS)：(SI)), (SI) (SI) ±1 ;（字) （AX） ((DS):（SI)),（SI） (SI)±2
4000H:1001H F2
4000H:1002H 1C 4000H:1002H
8086微处理器
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-索国瑞suogr@8086微处理器❑概要❑功能结构❑基本执行环境❑基本编程寄存器❑存储器组织❑I/O端口组织概要❑8086微处理器由Intel公司于1978年推出的16位微处理器，随后被IBM公司用于新开发的IBM PC微型计算机上，由此奠定其MPU霸主地位❑8086采用HMOS工艺制造，约含29000个晶体管❑8086有16根数据线和20根地址线，可寻址1MB 内存空间❑8086工作时只要单一的5V电源和单相时钟，时钟频率为5MHz。
❑8086CPU已经发展成为一个系列，其早期的系列成员以16位微处理器8086和准16位微处理器8088为基础，加上各种支持芯片，以及一些提升系统功能的协处理器（如8087、8089）等组成。
❑从8086开始，Intel 先后推出了80286、80386、80486、Pentium、Pentium MMX、Pentium PRO、PII、PIII、PIV微处理器，形成了80X86系列，其基本设计结构被称为IA-32结构❑新的IA-64结构也正在推出，目前已经投入实际运行的有安腾-itenium系列CPU，并且开始出现具有双内核的CPU❑INTEL公司80X86架构系列CPU发展简图 4004：1971年，4位，2300晶体管/片，640B存储器8080：1974年，8位，6000晶体管/片，64KB存储器8086：1978年，16位，29000晶体管/片，1M存储器，奠定了最基本的X86汇编指令集 80286：1982年，16位，134000晶体管，16MB存储器80386：1985年，32位，32位总线，275000晶体管，4GB存储器，速度5 MIPS，IA-3280486：1989年，32位，1.2M晶体管，片内数学协处理器Pentium：1993年，32位数据路径，64位总线，3.1M晶体管，2路超标量流水线，深度5，速度90 MIPS，4GB存储器Pentium Pro：1995年，64位数据路径，64位总线，5.5M晶体管，3路超标量流水线，深度12，速度300MIPS，架构属P6，64GB存储器Pentium II：1997年，32位，7.5M晶体管，加MMX指令，开始出现XEON、K6芯片Pentium III：1999年，64位1Gbps系统总线，9.5M系统晶体管，SSE指令，超标量流水线处理机，深度10Pentium IV：2000年，64位32Gbps系统总线，42M晶体管，SSE2指令，超标量处理机，深度至少为20，以上为IA-32结构Itanium ：2001年，IA-64结构，10级深度流水线16TB存储器，开始在服务器领域应用 Itanium II：……在推出Intel 8086的同时，Intel公司还推出了Intel 8088。
8086处理办法器结构
生产工艺：不同的生产工艺对CPU的功耗和工作频率有较大影响，生产 工艺越先进CPU功耗越低，工作频率越高。
TF(Trap Flag)
跟踪标志
TF=1 CPU单步运行； TF=0 CPU正常运行；
跟踪程序进行调试 控
IF(Interrupt Enable Flag)
中断允许 IF=1 CPU接受外部中断； 标志 IF=0 CPU不接受外部中断；
控制可屏蔽中断
制 标
DF(Direction Flag)
方向标志
反映CPU最近一次运算结果的一些状况。 数据暂存寄存器：协助ALU完成运算，暂存参加运算的数据，
如从内存读入的数据。 通用寄存器：用于存放参与运算的数据或数据在内存中的偏
移地址。 EU控制电路：负责接收从BIU指令队列中取来的指令，经
指令译码后形成定时控制信号，对EU各部件实现特定的控 制操作。
将取指令部件与执行指令部件分开，使它们可以并行工 作，从而实现并行流水线，提高系统运行速度； 对内存空间分段管理，利用16位段基址和16位段内偏移 地址实现对1MB空间的寻址； 设有两种工作模式，分别支持单处理器工作和多处理器 工作； 基本指令执行时间为0.3μs～0.6μs。
8086处理办法器结构
辅助进行BCD码运 算调整
零标志
ZF=1运算结果为零； ZF=0运算结果不为零；
判断运算结果是否 为零或相等
符号标志
计算机原理 第三章 8086微处理器的指令系统
汇编语言：汇编语言是一种符号语言,用助记符表示操作码,用符号
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计算机原理 2013年7月10日9时44分
第三章 8086微处理器的指令系统
根据指令内容确定操作数地址的过程,称为寻址。
根据寻址方式计算所得到的地址叫做有效地址EA,也就是段 内偏移地址。有效地址还需要与相应的段基地址组合才是20位 的物理地址PA ,该工作由微处理器来完成。 寻址方式在两种方式下被涉及：操作数的寻址方式和指令的
3.3.6 处理器控制指令
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计算机原理 2013年7月10日9时44分
第三章 8086微处理器的指令系统
3.1 指令系统概述 指令系统是一台计算机所能识别和执行的全部指令的集合。 它与微处理器有着密切的关系,不同的微处理器有不同的指令系统。 指令是使计算机执行某种特定操作的二进制编码。 指令一般包括两个部分：操作码域和地址域。 操作码域存放指令的操作码,即指明该指令应由计算机完成何种
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第三章 8086微处理器的指令系统
8086操作数寻址方式小结：
立即寻址,操作数直接放在指令中。 隐含寻址,指令已经隐含了存放操作数的寄存器
寄存器寻址(8个通用寄存器)
直接寻址,有效地址由指令直接给出,即有效地址只包含位移量。 寄存器间接寻址和寄存器相对间接寻址(BX、BP、SI、DI,位移量)
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第三章 8086微处理器的指令系统
例3.4 MOV AX,[2000H] 若(DS)=3000H,则执行情况如图示。 直接寻址也可用符号地址。 例3.5：MOV AX,VALUE/MOV AX,[VALUE]
这里,VALUE就是存放操作数单元的符号地址。
第2章 8086／8088微处理器及其体系结构2PPT课件
2.4 8088的工作模式和引脚功能
2.4.1 8086/8088的两种工作模式
• 由上图可知，最大模式配置和最小模 式配置有一个主要的差别： 最大模式下多了8288总线控制器。 详见书中P27至P33。
2.4.2 8088的引脚和功能(P25图2-9)
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1. 总线控制器8288
8288的框图如图所示：
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1. 总线控制器8288
总线控制器8288的输出控制信号有ALE，DEN， DT/R和MCE/PDEN。
ALE 为地址锁存允许信号。 DEN 为数据允许信号。 DT/R为数据发送/接收信号。 MCE/PDEN 具有两种功能：当8288为系统总线方 式，用MCE作为级联允许信号；当8288为I/O总线方式， 用PDEN 作为允许信号。
处理器
单处理器 多处理器
控制信号
全部由CPU 部分由外部
产生
电路产生
MN/MX 为1
为0
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2.4 8088的工作模式和引脚功能
2.4.1 8086/8088的两种工作模式
在设计8086/8088 CPU时，已经考虑使其在 各种不同用途中工作。根据所构成的计算机系 统的复杂程度，规定了两种工作模式，即：最 小模式和最大模式，也称为：最小组态和最大 组态。 最小模式（最小组态）：构成的系统较小，系 统中只有一片8086/ 8088,其存储容量不大,所 要连的I/O端口也不多,总线控制逻辑电路被减 到最小。
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2.1 8086/8088CPU的编程结构
2.1.1 8086/8088CPU的内部结构
EU功能：
•执行指 令（数 据运算、 传送等）
BIU功能：
•传送操作数、 指令
8086微机原理与51单片机对比
8086微机原理与51单片机对比
1.架构比较
而51单片机则采用的是精简指令集计算机（RISC）架构，指令集相对简单，主要面向小型控制应用。
它具有8位的数据总线和16位的地址总线，可以使用64KB的内存地址空间。
2.指令集比较
51单片机的指令集相对简单，主要包括加载、存储、算术逻辑运算等基本指令。
虽然指令集比较有限，但是由于其单片机本身的特点，可以在少量指令的基础上实现丰富的控制功能。
3.性能比较
51单片机采用的是8位设计，在处理小规模数据和简单任务时具有优势。
它的时钟频率通常在几十kHz到几十MHz之间，计算能力较弱但功耗较低。
4.应用对比
51单片机则主要应用于嵌入式系统中，如智能家居、仪器仪表、电子设备等。
它的低功耗和小体积使得它非常适合于那些对功耗和尺寸有限制的场景。
综上所述，8086微机和51单片机虽然属于不同的处理器架构，但都有自己的优势和应用场景。
读者在选择使用时应根据实际需求和项目背景来做出选择。
8086指令集的操作码 -回复
8086指令集的操作码-回复8086指令集的操作码（Opcode）在计算机科学领域，指令集是计算机体系结构的基础架构之一。
它定义了计算机处理器支持的指令集合，以及每个指令的操作码（Opcode）。
操作码是指令的独特标识符，用于指示计算机执行特定操作的类型和参数。
本文将详细介绍8086指令集的操作码，以及如何将操作码转换为计算机可以执行的实际指令。
8086指令集是英特尔公司于1978年推出的一种16位微处理器的指令集。
它被广泛应用于早期的个人计算机，并为今天x86体系结构的基础奠定了基础。
8086指令集的操作码由不同的位字段组成，每个字段都有其特定的含义和用途。
下面是8086指令集操作码的基本组成：1. 操作码字段（Opcode field）：这是操作码的核心部分，用于标识指令的类型和操作。
例如，MOV指令（用于数据传输）的操作码为"100010dw"，其中"d"和"w"分别表示目的操作数和源操作数的位数。
2. 前缀字段（Prefix field）：有些指令可能需要前缀来修改其行为或指示其他操作。
例如，REPE前缀用于重复执行字符串操作，POP CS前缀用于弹出代码段寄存器。
前缀字段通常位于操作码字段之前。
3. 模式字段（Mode field）：这个字段用于指示指令的操作模式，例如实模式（Real mode）或保护模式（Protected mode）。
不同的模式可能会导致不同的操作码。
4. 地址模式字段（Addressing mode field）：这个字段用于指示指令的地址寻址模式，即内存中操作数的位置。
常见的寻址模式包括寄存器直接寻址、立即寻址和间接寻址。
操作码的长度因指令而异，可以是1字节、2字节或3字节。
8086指令集的操作码使用不同位字段的组合来表示不同的操作和操作数。
为了解析操作码，我们需要详细了解连接每个位字段的规则和含义，并了解如何将操作码转换为机器可以执行的实际指令。
微机原理第二章课件-80868088微处理器的内部结构
算术逻辑单元（ALU）
执行位移、循环等位操作。
执行与、或、非等逻辑运 算。
执行加、减、乘、除等算 术运算。
逻辑运算 算术运算
位操作
标志寄存器
状态标志
记录运算结果的状态，如进位标志、 溢出标志和零标志等。
控制标志
用于控制处理器行为，如中断允许标 志和方向标志等。
03 8086/8088微处理器的 输入/输出结构
02 8086/8088微处理器的 内部结构
寄存器结构
通用寄存器
状态寄存器
用于存储操作数和中间结果，包括数 据寄存器、地址寄存器和段寄存器等。
用于存储处理器状态信息，如溢出标 志、奇偶校验标志和中断允许标志等。
控制寄存器
用于存储程序计数器、标志寄存器、 中断屏蔽寄存器和调试寄存器等。
存储器管理单元（MMU）
工作原理
指令解码器通常包含一系列的解码器逻辑门，每个逻辑门对应于一种可能的机器码。当解码器读取到一条指令时，它 会激活相应的逻辑门，从而生成一组控制信号。这些控制信号随后被发送到微处理器的其他部分，以执行相应的操作 。
重要性
指令解码器是微处理器中至关重要的部分，因为它决定了微处理器如何执行程序中的指令。不同的指令 解码器设计可以实现不同的指令集，从而影响微处理器的性能和功能。
输入/输出端口
输入/输出端口
8086/8088微处理器拥有多个输 入/输出端口，这些端口可以与 外部设备进行数据交换。每个端 口都由一个16位的地址唯一标识， 通过端口地址可以寻址到具体的
端口进行读写操作。
数据总线
在输入/输出端口中，数据总线 是一个双向的8位数据通道，用 于在微处理器和外部设备之间传 输数据。数据总线可以同时进行
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8086微处理器的指令集架构
8086微处理器是一种16位的通用微处理器，由英特尔公司于
1978年发布。
它的指令集架构称为x86，后来的许多处理器都是基于
该架构进行扩展的。
这个指令集架构是8086微处理器与其后继处理器（如80286、80386等）之间的兼容性的基础，影响了后来的计算机硬
件和软件设计。
8086指令集架构具有大量的指令和寻址模式，这些指令可以操作
不同的数据类型和寄存器。
下面我们来介绍一些8086指令集的主要特
点和功能：
1.数据传送指令：
- MOV：用于将数据从一个位置复制到另一个位置。
例如，MOV AX, BX可以将BX寄存器的内容复制到AX寄存器。
- PUSH和POP：用于将数据从寄存器或内存推送到堆栈或从堆栈
中弹出。
例如，PUSH AX将AX寄存器的内容推送到堆栈中。
2.算术和逻辑指令：
- ADD、SUB、INC和DEC：用于对寄存器或内存中的数据执行加法、减法、递增和递减操作。
- AND、OR、XOR和NOT：用于对寄存器或内存中的数据执行逻辑
操作，如与、或、异或和取反。
- MUL和DIV：用于对寄存器或内存中的数据执行乘法和除法操作。
3.控制转移指令：
- JMP：用于无条件跳转到指定标签或内存位置。
- JZ、JNZ、JE、JNE等：用于根据条件跳转到不同的指令位置。
例如，JZ表示如果零标志位为真，则跳转。
- CALL和RET：用于调用和返回子程序。
4.串操作指令：
- MOVS、LODS、STOS、CMPS：用于在内存之间复制、加载、存储
和比较数据。
- REP和REPE：用于重复执行串操作指令。
5.输入输出指令：
- IN和OUT：用于从输入输出端口读取和写入数据。
- INT和IRET：用于进行中断和中断返回操作。
在8086指令集架构中，还有一些特殊的指令和寻址模式，用于实现更复杂的功能。
例如，8086支持段寻址模式，即使用段寄存器和偏移地址的组合来访问内存。
此外，还有一些面向特定任务的指令，如乘法指令和浮点操作指令等。
8086微处理器的指令集架构是一种具有丰富功能的指令集，可以用于完成各种计算机和软件任务。
它为后来的处理器提供了基础，并对计算机体系结构和软件编程产生了深远的影响。