第3章 8086-8088微处理器及其体系结构

8086/8088微处理器及其体系结构

第3章 8086/8088微处理器及其体系结构 本章主要教学内容8086/8088微处理器的编程结构 8086/8088CPU的存储器和I/O组织 8086/8088的引脚功能和工作方式 8086/8088的操作及其时序 高档微处理器技术简介

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第3章 8086/8088微处理器及其体系结构本章教学目的及要求 掌握8086/8088微处理器组成及其寄存器结构

熟悉8086/8088微处理器的存储器和I/O组织 熟悉8086/8088CPU的引脚功能和工作方式 掌握8086/8088CPU的操作及其时序 了解高档微处理器的相关技术

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第3章 8086/8088微处理器及其体系结构3.1 8086/8088微处理器的编程结构 3.2 8086/8088的存储器和I/O组织

3.3 8086/8088CPU的引脚功能和工作方式3.4 8086/8088CPU的操作时序

3.5 高性能微处理器先进技术简介3

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3.1 8086/8088微处理器的编程结构 掌握任何一个功能部件的工作性能和使用方

法，首先应该了解它的编程结构。 编程结构，就是指从程序员和使用者的角度

看到的结构。 编程结构与功能部件内部的物理结构和实际

布局是有区别的。

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3.1.1 8086/8088CPU的基本性能指标

典型的16位微处理器； 采用高速运算性能的MOS工艺制造，芯片上集成了 几万只晶体管； 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； 时钟频率为5MHz~10MHz,基本指令执行时间为 0.3ms~0.6ms; 16根数据线和20根地址线，可寻址的存储器或I/O 地址空间为1MB; 可以和浮点运算器、I/O处理器或其他的处理器组成 多处理器系统，具有较高的数据吞吐和处理能力。5

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3.1.2 8086/8088CPU的内部结构

8086

CPU内 部

结构 框

图

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8086/8088CPU内部结构基本相同，均由两个独立 的工作部件组成，即执行单元(EU)和总线接口 单元(BIU); 两种CPU的执行部件EU完全相同，但总线接口部 件BIU有些差别：8086外部数据总线16位，指令队 列6个字节；8088外部数据总线为8位(故称为准 16位微处理器),指令队列为4个字节；16位的ALU数据总线和8位指令队列总线用于EU 内部和EU与BIU之间的通信。

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1.执行部件EU 组成： 1个16位的算术逻辑单元(ALU) 8个16位的通用寄存器 1个16位的状态标志寄存器 1个数据暂存寄存器 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 指令译码器译码后，根据指令要求向EU内部各部 件发出控制命令以完成指令的功能 执行指

令所得结果或执行指令所需的数据，必须 由EU向BIU发出命令，然后再对存储器或I/O接口 进行读/写操作8

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2.总线接口部件BIU

组成： 4个16位段地址寄存器 1个16位指令指针寄存器IP 1个6/4字节指令队列缓冲器 1个20位地址加法器 总线控制电路 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。 取指令时，从存储器指定位置取出指令送入指 令队列排队 执行指令时，根据EU命令对指定存储单元和I/O 端口存取数据9

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3.CPU内部工作过程

对于EU: 取指令、译码、执行指令 必须访问内存和I/O设备时，请求BIU进入总线 周期 全部的算术和逻辑运算

按指令寻址方式计算16位偏移地址并送入BIU中 形成20位实际地址 若取指时指令队列为空，进入等待

一旦有指令，EU立即取出执行10

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对于BIU:

一旦指令队列中出现2/1个空字节且EU没有要求 访问总线，则BIU自动执行总线操作，填满队列 为止 当EU执行转移、调用和返回指令时，BIU清除原 队列内容并从新地址重新开始取指令，获取的第 一条指令将直接送EU执行，随后取来的指令填充 队列 当队列已满且EU无访问总线操作，BIU进入空闲 状态

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CPU的EU和BIU操作 是分开执行的，且按并 行方式重叠操作，EU执 行的指令已由BIU预先取 出，实现了流水线操作 技术，提高了CPU的利 用率，同时降低了CPU 对存储器速度的要求。 EU和BIU之间是通过 指令队列相互联系的。 指令队列可以被看成一 个RAM区，EU对其执行 读操作，BIU对其执行写 操作。

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3.1.3 8086/8088CPU的寄存器结构8086/8088CPU中可供编程使用的有14个16位 寄存器，按其用途可分为3类：通用寄存器、段寄 存器和控制寄存器组。AH BH CH DH SP BP SI DI IP FLAGS CS DS SS ES AL BL CL DL 累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 数据寄存器 通用寄存器 地址指针和 变址寄存器

堆栈指针寄存器 基址指针寄存器 源变址寄存器 目的变址寄存器指令指针寄存器 标志寄存器 代码段寄存器 数据段寄存器 堆栈段寄存器 附加段寄存器

控制寄存器

段寄存器

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1.通用寄存器组 通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存 器两组。

数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX,一般 用来存放16位数据，其中每一个又可根据需要将高8位和低8 位分成独立的 …… 此处隐藏：1118字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……