《新编16/32位微型计算机原理及应用》课程教学资源（PPT课件）第3章. 8086/8088微处理器及其系统

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新编16/32位 微型计算机原理及应用 李继灿 主编

第3章 8086/8088微处理器及其系统 8086/8088 黴处理嚣及其系统

第 3 章 8086／8088微处理器及其系统

以Inte8086/8088、Z8000和MC68000为 代表的16位微处理器是第3代产品,以它们为核心 部件组成的微机系统其性能己达到中、高档小型 计算机的水平。20多年来Inte系列cPU-直占着 主导地位。尽管8086/8088后续的80286 80386、80486以及 Pentium系列CPU结构与功 能已经发生很大变化,但从基本概念与结构以及指 令格式上来讲它们仍然是经典的8086/8088CPU 的延续与提升。并且,其他系列流行的cPU(如 AMD公司的6X86MX/M工等也与80X86CPU菲 8086/8088 黴处理嚣及其系统

以Intel8086／8088、Z8000和MC68000为 代表的16位微处理器是第3代产品，以它们为核心 部件组成的微机系统,其性能已达到中、高档小型 计算机的水平。20多年来,Intel系列CPU一直占着 主导地位。尽管8086/8088后续的80286、 80386、80486以及Pentium系列CPU结构与功 能已经发生很大变化，但从基本概念与结构以及指 令格式上来讲,它们仍然是经典的8086/8088CPU 的延续与提升。并且，其他系列流行的CPU(如 AMD公司的6X86MX/MⅡ等)也与80x86CPU兼 容

loken o aGo 拓宽教育网 3.18086/8088微处理 3.28086/8088系統的最小/最大工作方式 3.38086/8088的存储器 3.48086/8088指令系統 8086/8088 黴处理嚣及其系统

3.1 8086/8088微处理器 3.2 8086/8088系统的最小/最大工作方式 3.3 8086/8088的存储器 3.4 8086/8088指令系统

3.18086/8088微处理器 8086是nte系列的16位微处理器,是APX86/88系 列微机的基础。它采用高速运算性能的HMOS工艺制造 芯片上集成有29万个晶体管,用单一的+5伏电源和40条 引脚的双列直插式封装;时钟频率为5MHz~10MHz 最快的指令执行时间为04s 8086有16根数据线和20根地址线,可以处理8位或 16位数据,寻址1MB的存储单元和64KB的I/O端口。 它的主机设计较之8位机的性能大约提高了10倍。 在推出8086之后不久Inte公司还推出了准16位微处 理器8088。8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总 线都是按16位设计的但外部数据总线只有8条。这样设计 的目的主要是为了与nte原有的8位外围接口芯片直接兼 容。在本节中,我们对8088也将加以说明。 8086/8088 黴处理嚣及其系统

3.1 8086／8088微处理器 8086是Intel系列的16位微处理器，是iAPX86／88系 列微机的基础。它采用高速运算性能的HMOS工艺制造, 芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的+5伏电源和40条 引脚的双列直插式封装；时钟频率为5MHz～10MHz， 最快的指令执行时间为0.4μs。 8086有16根数据线和20根地址线，可以处理8位或 16位数据，寻址1MB的存储单元和64KB的I／O端口。 它的主机设计较之8位机的性能大约提高了10倍。 在推出8086之后不久,Intel公司还推出了准16位微处 理器8088。8088的内部寄存器、运算器以及内部数据总 线都是按16位设计的,但外部数据总线只有8条。这样设计 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。在本节中，我们对8088也将加以说明

8086/8088cPU的内部结构 从功能上讲,8086可分为两个部分,即总线接口单元 BU( Bus Interface Unit)和执行单元EU( Execution Unit) 透用寄仔 地址 数据 寄存器)□ CH CLC DX 指什和交 址奇存器 数据总线 □内斗 总线控 8086总线 (16位 制电路」1(16位数据总线) 存存器 8位 控制电路队判 总线 指令久列缓冲器 8位 际志寄存 执行单 总线接口单元(BU 图318086cPU的内部结构框图 kenE小umn 8086/8088 黴处理嚣及其系统

一、8086／8088CPU的内部结构 从功能上讲，8086可分为两个部分，即总线接口单元 BIU(Bus Interface Unit)和执行单元EU(Execution Unit)

(-)总线接口单元BTU 总线接口单元BU的功能是负责完成CPU与存储器或 /O设备之间的数据传送。其具体任务是:BU要从内存 取指令送到指令队列缓冲器;cPU执行指令时,总线接口 单元要配合执行单元从指定的内存单元或者外设端口中取 数据,将数据传送给执行单元,或者把执行单元的操作结 果传送到指定的内存单元或外设端口中。 BIU内有4个16位段地址寄存器CS(代码段寄存器)、 DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)和ES(附加段寄存 器),16位指令指针IP,6字节指令队列缓冲器,20位地 址加法器和总线控制电路。 8086/8088 黴处理嚣及其系统

(一)总线接口单元BIU 总线接口单元BIU的功能是负责完成CPU与存储器或 I／O设备之间的数据传送。其具体任务是：BIU要从内存 取指令送到指令队列缓冲器；CPU执行指令时，总线接口 单元要配合执行单元从指定的内存单元或者外设端口中取 数据，将数据传送给执行单元，或者把执行单元的操作结 果传送到指定的内存单元或外设端口中。 BIU内有4个16位段地址寄存器CS(代码段寄存器)、 DS(数据段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)和ES(附加段寄存 器)，16位指令指针IP，6字节指令队列缓冲器，20位地 址加法器和总线控制电路

1指令队列缓冲器 8086的指令队列为6个字节,而8088的指令队列为4 个字节。在执行指令的同时,从内存中取下面1条或几条 指令,取来的指令依次放在指令队列中。 先进先出”的原则 (1)取指时当指令队列缓冲器中存满1条指令后,EU执 行。 2)指令队列缓冲器中只要空出2个对8086)或空出1个 (对8088)指令字节时,BIU自动执行取指操作,直到 填满。 8086/8088 黴处理嚣及其系统

1.指令队列缓冲器： 8086的指令队列为6个字节，而8088的指令队列为4 个字节。在执行指令的同时， 从内存中取下面1条或几条 指令，取来的指令依次放在指令队列中。 “先进先出”的原则： (1) 取指时当指令队列缓冲器中存满1条指令后，EU执 行。 (2) 指令队列缓冲器中只要空出2个(对8086)或空出1个 (对8088)指令字节时，BIU自动执行取指操作，直到 填满

(3)在EU执行指令的过程中,指令需要对存储器或I/0设备 存取数据时,BIU将在执行完现行取指的存储器周期后的 下一个存储器周期,对指定的内存单元或/0设备进行 存取操作交换的数据经BU由EU进行处理 (4)当EU执行完转移、调用和返回指令时,则要清除指令队 列缓冲器,并要求BU从新的地址重新开始取指令,新取 的第1条指令将直接经指令队列送到EU去执行,随后取来 的指令将填入指令队列缓冲器。 8086/8088 黴处理嚣及其系统

(3)在EU执行指令的过程中，指令需要对存储器或I／O设备 存取数据时，BIU将在执行完现行取指的存储器周期后的 下一个存储器周期，对指定的内存单元或I／O设备进行 存取操作,交换的数据经BIU由EU进行处理。 (4)当EU执行完转移、调用和返回指令时，则要清除指令队 列缓冲器，并要求BIU从新的地址重新开始取指令，新取 的第1条指令将直接经指令队列送到EU去执行，随后取来 的指令将填入指令队列缓冲器

2.地址加法器和段寄存器: 8086有20根地址线,内部寄存器有16位,采用了16 位的段寄存器与16位的偏移地址即“段加偏移"”的技术。 利用各段寄存器分别来存放确定各段的起始地址的16 位段地址信息,而由IP提供或由EU按寻址方式计算出寻 址单元的16位偏移地址(又称为逻辑地址或简称为偏移量) 然后,将它与左移4位后的段寄存器的内容同时送到地址 加法器进行相加,最后形成一个20位的实际地址(又称为 物理地址),以对存储单元寻址。 8086/8088 黴处理嚣及其系统

2.地址加法器和段寄存器： 8086有20根地址线，内部寄存器有16位，采用了16 位的段寄存器与16位的偏移地址即“段加偏移”的技术。 利用各段寄存器分别来存放确定各段的起始地址的16 位段地址信息，而由IP提供或由EU按寻址方式计算出寻 址单元的16位偏移地址(又称为逻辑地址或简称为偏移量)， 然后，将它与左移4位后的段寄存器的内容同时送到地址 加法器进行相加，最后形成一个20位的实际地址(又称为 物理地址)，以对存储单元寻址