清华大学：《微型计算机技术》第二章 微处理器（2-1）8086微处理器

第二章微处理器 ■8086微处理器 ■IA结构微处理器的进化 ■ Pentium微处理器

第二章 微处理器 ◼ 8086 微处理器 ◼ IA 结构微处理器的进化 ◼ Pentium 微处理器

2.18086微处理器 ◆微处理器的结构 ◆引脚功能和工作模式 ◆总线操作 ◆存储器和IO组线 ◆中断系统

2.1 8086微处理器 ◆微处理器的结构 ◆引脚功能和工作模式 ◆总线操作 ◆存储器和I/O组织 ◆中断系统

21.18086微处理器结构 EU和BIU的组成和各功能单元的作用 EU:执行单元 BIU线搖口单元 地址总线20位 执行部件EU 通用寄有器 数据总线 AXAH BX BH BL CS 8(88(8位) 8n86(16位) TDH DI. ES l 内部通信寄存器 线控制逻辑 8086/8088 外部总线 哲存寄存器 EU Al. tr 控 指令队列 x口2 8088 8086

2.1.1 8086微处理器结构 1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用 EU:执行单元 BIU:总线接口单元

21.18086微处理器结构 1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用(续) DEU >通用寄存器AX、BX、CX、DX 专用寄存器SP、BP、SⅠ、DISP堆栈指针:BP 基数指针:S源变址寄存器:D目的变址寄存器 >算数逻辑部件ALU 标志奇存器FLAG >EU控制逻辑

2.1.1 8086微处理器结构 1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用（续） 1) EU ➢ 通用寄存器 AX、BX、CX、DX ➢ 专用寄存器 SP、BP、SI、DI （SP堆栈指针；BP 基数指针；SI源变址寄存器；DI目的变址寄存器） ➢ 算数逻辑部件 ALU ➢ 标志寄存器 FLAG ➢ EU控制逻辑

1、EU和BU的组成和各功能单元的作用(续) D EU 15 87 OF DF IF TF SF ZF CFIA 进位标志(Cary) 溢出标志( Overflow) 奇偶标志( Parity) 方向标志( Direction) 半进位标志( Auxiliary Carry) 中断允许标志( Interrupt enable) 零标志(Zero) 陷井标志( Trap Flag) 符号标志(Sign) 标志寄存器 8086使用9位标志位。分为状态标志和控制标志2类 状态标志6位,表示指令执行后算逻部件的状态。 控制标志3位,指示CPU控制某种特定的功能,可通过 指令来设定和清除。控制标志DF、IF、TF

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用（续） 1）EU 标志寄存器 • 8086使用9位标志位。分为状态标志和控制标志2类。 • 状态标志6位，表示指令执行后算逻部件的状态。 • 控制标志3位，指示CPU控制某种特定的功能，可通过 指令来设定和清除。控制标志DF、IF、TF

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用(续) D BIU 总线接口部件BIU 地址总线20位 执行部件EU 通用寄有器 AX AH Al xBH「H c数据总线 ((I 886(16位) X□DH■ BP IP 内部通信寄存器 总线控制逻辑 8(86/8088 外部总线 暂存寄存器 ALl 控 指令队列 制 系 8088

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用（续） 2）BIU

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用(续) 2) BIU >段寄存器CS、DS、ES、SS 指令指针寄存器IP 地址加法器 指令队列 总线控制逻辑

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用（续） 2）BIU ➢段寄存器 CS、DS、ES、SS ➢指令指针寄存器 IP ➢地址加法器 ➢指令队列 ➢总线控制逻辑

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用(续) 2) BIU 16位 c C左左移4位 20位 地址加氵器 口铆地址 20位 地址加法器

1、EU和BIU的组成和各功能单元的作用 （续） 2）BIU CS 16位 20位 CS左 移 4位 + I P 地 址加 法器 20位 物理 地 址 地址加法器

2EU和BIU的操作关系和指令流水 1)EU和BIU的操作原则 ●BIU中的指令队列有2个或2个以上字节为空时,BIU自动启动总线 周期,取指填充指令队列。直至队列满,进入空闲状态。 EU每执行完一条指令,从指令队列队首取指。系统初始化后,指 令队列为空,EU等待BIU从内存取指,填充指令队列 ●EU取得指令,译码并执行指令。若指令需要取操作数或存操作结 果,需访问存储器或O,EU向BIU发出访问总线请求。 ●当BIU接到EU的总线请求,若正忙(正在执行取指总线周期), 则必须等待BIU执行完当前的总线周期,方能响应EU请求;若BIU空 闲,则立即执行EU申请总线的请求。 EU执行转移、调用和返回指令时,若下一条指令不在指令队列中 则队列被自动清除,BIU根据本条指令执行情况重新取指和填充指令 队列

2、EU和BIU的操作关系和指令流水 1）EU和BIU的操作原则 l BIU中的指令队列有2个或2个以上字节为空时，BIU自动启动总线 周期，取指填充指令队列。直至队列满，进入空闲状态。 l EU每执行完一条指令，从指令队列队首取指。系统初始化后，指 令队列为空，EU等待BIU从内存取指，填充指令队列。 l EU取得指令，译码并执行指令。若指令需要取操作数或存操作结 果，需访问存储器或I/O，EU向BIU发出访问总线请求。 l 当BIU接到EU的总线请求，若正忙（正在执行取指总线周期）， 则必须等待BIU执行完当前的总线周期，方能响应EU请求；若BIU空 闲，则立即执行EU申请总线的请求。 l EU执行转移、调用和返回指令时，若下一条指令不在指令队列中， 则队列被自动清除，BIU根据本条指令执行情况重新取指和填充指令 队列

2EU和BIU的操作关系和指令流水 )指令流水 ELASPED TIME CPU: EXECU WRI EXECUTE IRE EXECUTE BUS: BUSY s BUS BUSY BUSY ECUTE EXECI EXECUT MICROPRI BIu: EFETCH rc FET WRITE EFETCH BU BUSY NSTRUCTION STREAM MM EXECUSTERUNTYON 邮e8FH AND EXECUTE 4th INSTRUCTION 菱BH

2、EU和BIU的操作关系和指令流水 2）指令流水