第2章微處理器及總線

1、微型計算機原理與接口技術(shù)微型計算機原理與接口技術(shù)莫善軍中山大學(xué)工學(xué)院Tel:(020)39332230課件下載：課件下載：ftp:/ ID:ppt PW:ppt ID:ppt PW:ppt熱動專業(yè)計算機原理2第2章 微處理器與總線本章講述：1 微處理器的特點2 8086的微處理器o 80386微處理器o P43總線熱動專業(yè)計算機原理31 微處理器概述微處理器概述o 馮諾依曼計算機結(jié)構(gòu)：以運算器為核心、以存儲程序原理為基礎(chǔ)運算器運算器輸出設(shè)備輸出設(shè)備控制器控制器輸入設(shè)備輸入設(shè)備存儲器存儲器指令指令驅(qū)動驅(qū)動指令流控制命令數(shù)據(jù)流熱動專業(yè)計算機原理4微型計算機結(jié)構(gòu)存儲器I/O接口輸入設(shè)備I/O接口地址

2、總線地址總線 ABAB輸出設(shè)備CPU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 DBDB控制總線控制總線 CBCBI/O接口AB: Address BusDB: Data BusCB: Control Bus熱動專業(yè)計算機原理5微處理器的一般結(jié)構(gòu)運算器 算術(shù)邏輯運算，由加法器和(ALU) 一些輔助邏輯電路組成 指令流控制控制器 時序控制，產(chǎn)生節(jié)拍定時信號 指令譯碼和操作控制寄存器組 存放臨時數(shù)據(jù)、運算的中 間結(jié)果、運算特征、操作數(shù)地址性能：性能：8位位16位位 32位位(主流主流) 64位位(趨勢趨勢)主主要要部部件件熱動專業(yè)計算機原理6運算器o 運算器由算術(shù)邏輯單元（ALU）、通用或?qū)Ｓ眉拇嫫鹘M及內(nèi)部總線組成。o A

3、LU：加法器、邏輯運算功能部件o 運算器結(jié)構(gòu)： 單總線結(jié)構(gòu) 雙總線結(jié)構(gòu) 三總線結(jié)構(gòu)（In：兩條、Out：一條）熱動專業(yè)計算機原理7控制器o 指令控制：連續(xù)執(zhí)行指令的過程控制。 取指令、譯碼、傳送操作數(shù)、存結(jié)果o 時序控制： 時鐘周期、指令周期o 操作控制：產(chǎn)生控制信號o 控制器組成： 程序計算器（PC） 指令寄存器（IR） 指令譯碼器（ID）熱動專業(yè)計算機原理8微處理器結(jié)構(gòu)：指令執(zhí)行過程地址寄存器AR累加器A數(shù)據(jù)寄存器DR指令寄存器IR指令譯碼器ID時序邏輯電路時序控制信號（控制命令）1011 00000000 01010000 01000000 10001111 0100內(nèi)部總線存儲器012

4、34程序計數(shù)器PC地址MOV AX, 5ADD AX, 8HLT地址總線+1地址譯碼器讀寫控制電路輸出地址輸出地址1011 0000鎖存指令鎖存指令鎖存數(shù)據(jù)鎖存數(shù)據(jù)置初值置初值輸出指輸出指令地址令地址鎖存地址鎖存地址讀寫命令讀寫命令指令譯碼指令譯碼鎖存輸出(取指/譯碼/執(zhí)行)運算器控制器熱動專業(yè)計算機原理9第2章 微處理器與總線本章講述：1 微處理器的特點o 8086的微處理器1）外部引腳2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)3）存儲組織4）工作時序o 80386微處理器o P42總線熱動專業(yè)計算機原理102 8088/8086微處理器微處理器1981年8088微處理器40根外部引線，5V工作電壓8088外部總線8位，

5、8086外部總線6位8088/8086是IBM PC/XT的核心部件，PC技術(shù)發(fā)展的基石o 2.1 特點o 2.2 CPU引腳o 2.3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)熱動專業(yè)計算機原理112.1 8088/8086特點o 采用并行流水線工作方式： 通過設(shè)置指令預(yù)取隊列（通過設(shè)置指令預(yù)取隊列（IPQ）實現(xiàn)）實現(xiàn)o 對內(nèi)存空間實行分段管理： 將內(nèi)存分段并設(shè)置地址段寄存器，以實現(xiàn)將內(nèi)存分段并設(shè)置地址段寄存器，以實現(xiàn)對對1MB空間的尋址?？臻g的尋址。o 支持多處理器系統(tǒng)：8087 FPU執(zhí)行部件執(zhí)行部件取指部件取指部件熱動專業(yè)計算機原理12計算機運算過程取指令取指令指令指令譯碼譯碼取操取操作數(shù)作數(shù)執(zhí)行執(zhí)行指令指令存放存放

6、結(jié)果結(jié)果 CPU執(zhí)行一條指令的過程類似于工廠生產(chǎn)流水線，被分 解為多個小的步驟，稱為指令流水線。原料原料調(diào)度分配調(diào)度分配生產(chǎn)線生產(chǎn)線成品成品倉庫倉庫出廠出廠數(shù)據(jù)和程序指令控制器的調(diào)度分配ALU等 功能部件處理后的數(shù)據(jù)存儲器輸出熱動專業(yè)計算機原理13指令流水線o 指令流水線有兩種運作方式：n串行方式： 取指令和執(zhí)行指令在不同的時刻按順序執(zhí)行。n并行方式： 取指令和執(zhí)行指令可同時執(zhí)行，需要有能并行工作的硬件的支持。熱動專業(yè)計算機原理14o 8086以前的CPU采用串行工作方式串行工作方式取指令取指令1執(zhí)行執(zhí)行1取指令取指令2執(zhí)行執(zhí)行2CPUBUS忙忙 碌碌忙忙 碌碌取指令取指令3執(zhí)行執(zhí)行3忙忙 碌

7、碌空閑空閑空閑空閑空閑空閑t1t0t2t3t4t56個周期執(zhí)行了3條指令熱動專業(yè)計算機原理15并行工作方式o 8086CPU采用并行工作方式取指令取指令1取指令取指令2取指令取指令3取指令取指令4執(zhí)行執(zhí)行1執(zhí)行執(zhí)行2執(zhí)行執(zhí)行3BUS忙碌忙碌執(zhí)行執(zhí)行4CPUt1t0t2t3t4t5取指令取指令5執(zhí)行執(zhí)行5忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌6個周期執(zhí)行了5條指令熱動專業(yè)計算機原理16并行操作的前提o 取指令部件和指令執(zhí)行部件要能夠并行工作；o 各部件執(zhí)行時間基本相同，否則需再細(xì)分；o 取指令部件取出的指令要能暫存在CPU內(nèi)部某個地方；o 指令執(zhí)行部件在需要時總能立即獲得暫存的指令；o 需要解

8、決轉(zhuǎn)移指令問題。熱動專業(yè)計算機原理17*超級流水線和超標(biāo)量結(jié)構(gòu)o 超級流水線n指令的執(zhí)行步驟分得更細(xì)，流水線長度更長 例如，PIII為14個階段，P4為20個階段n有利于提高主頻n轉(zhuǎn)移分支時的效率？o 解決：分支預(yù)測、推測執(zhí)行o 超標(biāo)量結(jié)構(gòu)n對流水線中的關(guān)鍵“崗位”設(shè)置多個相同的執(zhí)行單元多個工人完成一道工序o P4：倍頻ALU2， FPU2（其中一個為并行FPU）o Athlon XP：ALU6，并行FPU3組熱動專業(yè)計算機原理18指令執(zhí)行速度1條指令條指令4個時鐘周期個時鐘周期1條指令條指令2個時鐘周期個時鐘周期1條指令條指令1個時鐘周期個時鐘周期每個時鐘執(zhí)行兩條指令每個時鐘執(zhí)行兩條指令一個

9、時鐘周期中可以執(zhí)行多條指令一個時鐘周期中可以執(zhí)行多條指令808680386804868058680X86熱動專業(yè)計算機原理198086GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN (S0)ALE (QS0)INTA(QS1)TESTREADYRESET2.2 8088/8086CPU引腳8088GNDA14A13A12A

10、11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCA15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6SS0(HIGH)MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN (S0)ALE (QS0)INTA(QS1)TESTREADYRESET熱動專業(yè)計算機原理20概念o 分時復(fù)用：不同時刻，信號功能不同o 工作模式： 最小工作模式：8088獨立工作 MN/MX=1 最大工作模式：多微處理器協(xié)同工作 MN/MX=0o 三態(tài)：高電平、低電平、高阻o 引線分類：地址線、數(shù)據(jù)線、狀態(tài)線

11、、控制線、電源線熱動專業(yè)計算機原理218086808282868284ACLKRESETREADYMN/MXALEBHEA19A16AD15AD0DENDT/RM/IOWRRDHOLDHLDAINTRINTASTB地址鎖存器（三片）BHE地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線READYRESET+5VDE數(shù)據(jù)收發(fā)器（二片）TOENMI8086最小模式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最小模式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 熱動專業(yè)計算機原理22及有關(guān)電路總線控制器收發(fā)器OE（2個）TOE鎖存器（3個）地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線中斷請求8086最大模式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最大模式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 熱動專業(yè)計算機原理23主要引線oA的變化0-7：地址、數(shù)據(jù)

12、復(fù)用。 AD8-15：地址。 A16-19：地址、狀態(tài)復(fù)用。 A/SoMN/MXo中斷：INTRNMIINTAo讀寫IO/MWRRDo總線控制HOLDHLDA8088GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCA15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6SS0(HIGH)MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN (S0)ALE (QS0)INTA(QS1)TESTREADYRESET熱動專業(yè)計算機原理248086/80888086

13、/8088引腳功能區(qū)別：引腳功能區(qū)別：8088與與8086除了內(nèi)部指令隊列長度不同外，在引腳上除了內(nèi)部指令隊列長度不同外，在引腳上還有三點區(qū)別：還有三點區(qū)別： 1 1、外部數(shù)據(jù)總線的寬度不同。、外部數(shù)據(jù)總線的寬度不同。8086的外部數(shù)據(jù)總線為的外部數(shù)據(jù)總線為16位（位（AD15AD0）；）；8088的外部數(shù)據(jù)總線為的外部數(shù)據(jù)總線為8位（位（AD7AD0）。）。 2 2、第、第28引腳不同。引腳不同。8086的第的第28引腳為引腳為M/IOM/IO，即該引腳，即該引腳信號為高電平，表示對存儲器操作，為低電平則是對信號為高電平，表示對存儲器操作，為低電平則是對I/O端端口操作；口操作；8088的第

14、的第28引腳為引腳為M/IOM/IO，即該引腳信號為高電平，即該引腳信號為高電平，表示對表示對I/O端口操作，為低電平則是對存儲器操作。端口操作，為低電平則是對存儲器操作。 3、第第34引腳不同。引腳不同。8086的第的第34引腳為引腳為BHE/SBHE/S7 7，其功能已，其功能已如前述；如前述；8088的第的第34引腳為引腳為SSOSSO，在最小模式下的功能已如，在最小模式下的功能已如前述，在最大模式該引腳恒為前述，在最大模式該引腳恒為“1”。 熱動專業(yè)計算機原理252.3 8088/8086 CPU功能結(jié)構(gòu)分為兩個部分：分為兩個部分：1、總線接口部件總線接口部件 BIU（Bus Inte

15、rface Unit）2、執(zhí)行部件執(zhí)行部件EU（Execution Unit）功能結(jié)構(gòu)：從程序員和使用者的角度來看的結(jié)構(gòu)。功能結(jié)構(gòu)：從程序員和使用者的角度來看的結(jié)構(gòu)。熱動專業(yè)計算機原理26圖2-1 8086的功能結(jié)構(gòu)圖CHDHDISPBPSI65標(biāo)志 FR3EU控制系統(tǒng)運算寄存器ALU1 24DSSSES總線控制邏輯IPCS內(nèi)部RegBHAHDLCLALBL地址總線20位地址加法 數(shù)據(jù)總線外部總線指令隊列通用寄存器ALU數(shù)據(jù)總線80888086AXBXCXDXBus Interface UnitExecution Unit熱動專業(yè)計算機原理27 數(shù)據(jù)寄存器：AX，BX，CX，DX (16位)

16、8個通用寄存器 變址寄存器：SI，DI 算術(shù)邏輯運算部件ALU 16 位加法器，用于對寄存器和指令操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運算位加法器，用于對寄存器和指令操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運算. 標(biāo)志寄存器FR（PSW） 9個標(biāo)志位，其中個標(biāo)志位，其中6個條件標(biāo)志位用于存放結(jié)果狀態(tài)個條件標(biāo)志位用于存放結(jié)果狀態(tài). 運算寄存器 EU控制系統(tǒng)（1）組成AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL（8位）指示器：指示器： SP，BP接收接收從從BIU的的指令隊列中取來的指令代碼指令隊列中取來的指令代碼，譯碼并向譯碼并向 EU 內(nèi)各有關(guān)部分內(nèi)各有關(guān)部分發(fā)出時序命令信號發(fā)出時序命令信號，協(xié)調(diào)執(zhí)行指令規(guī)定的操作協(xié)調(diào)執(zhí)行指令

17、規(guī)定的操作。負(fù)責(zé)全部指令的執(zhí)行；向BIU輸出（地址及結(jié)果）數(shù)據(jù)；對Reg及PSW進(jìn)行管理。（2）功能1. EU（ Execution Unit，含有含有ALU及部分及部分Reg.）熱動專業(yè)計算機原理282. BIU （Bus Interface Unit，8086/8088同外部設(shè)備的接口部件）同外部設(shè)備的接口部件）完成所有外部總線的操作，提供總線控制信號。具體地說，完成： 取指、指令排隊、讀寫操作數(shù)、地址轉(zhuǎn)換（將兩取指、指令排隊、讀寫操作數(shù)、地址轉(zhuǎn)換（將兩個個16位地址相加位地址相加 20位物理地址），總線控制。位物理地址），總線控制。代碼段Reg：CS 堆棧段Reg：SS 數(shù)據(jù)段Reg：D

18、S 附加段Reg：ES （1）組成 指令指針寄存器IP（下一條要取的指令在當(dāng)前代 碼段內(nèi)的偏移量）4個段寄存器 指令隊列Queue 20位地址加法器 總線控制邏輯 內(nèi)部通信寄存器 （2）功能熱動專業(yè)計算機原理29（3）指令隊列 BIU使用指令隊列實現(xiàn)流水線操作。 當(dāng)指令隊列中有2個或2個（1個）以上的字節(jié)空間，且EU未申請讀寫存儲器，則BIU順序預(yù)取后續(xù)指令代碼 Queue。熱動專業(yè)計算機原理30 （1）若是運算操作：操作數(shù) 暫存器 ALU； 運算結(jié)果 經(jīng)“ALU總線” 相應(yīng)Reg、 并置PSW 。 （2）若從外設(shè)取數(shù)：EU BIU 訪問MEM 或 I/O 內(nèi)部通信寄存器 向“ALU數(shù)據(jù)總線”

19、傳 送 數(shù)據(jù)。3. EU的工作過程的工作過程從BIU指令隊列中取指 譯碼電路分析 相應(yīng)控制命令 控制數(shù)據(jù)經(jīng)過“ALU數(shù)據(jù)總線”的流向：熱動專業(yè)計算機原理312.3 （續(xù)）內(nèi)部寄存器（續(xù)）內(nèi)部寄存器執(zhí)行環(huán)境包括內(nèi)存（地址空間）1.8個通用數(shù)據(jù)寄存器2.4個段寄存器3.標(biāo)志寄存器（EFLAGES）4.IP指令指針寄存器等。寄存單元熱動專業(yè)計算機原理32寄存器概要寄存器概要熱動專業(yè)計算機原理33控制寄存器控制寄存器8位寄存器位寄存器 IP FLAG CS DS SS ES 代碼段寄存器代碼段寄存器 數(shù)據(jù)段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器 堆棧段寄存器堆棧段寄存器 附加段寄存器附加段寄存器 AH AL BH BL

20、CH CL DH DL AX BX CX DX SP BP SI DI 累加器累加器 基地址寄存器基地址寄存器 計數(shù)器計數(shù)器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器 基地址寄存器基地址寄存器 源變址寄存器源變址寄存器 目的變址寄存器目的變址寄存器 (PC) 指令指針寄存器指令指針寄存器(PSW) 狀態(tài)標(biāo)志寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器 段寄存器段寄存器16位寄存器位寄存器通用寄存器通用寄存器寄存器組（寄存器組（Register Set）寄存器的配置寄存器的配置熱動專業(yè)計算機原理341通用寄存器八個32位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP用于處理以下項： 邏輯和算術(shù)操作的

21、操作數(shù)； 用于地址計算的操作數(shù)； 內(nèi)存指針。熱動專業(yè)計算機原理35熱動專業(yè)計算機原理36（1）數(shù)據(jù)寄存器o AX：累加器n 所有I/O指令都通過AX（AL）與接口傳送信息;n 中間運算結(jié)果也多放于AX（AL）中；n 乘除法指令的一個操作數(shù)必須在AX（AL）中。o BX：基址寄存器n 在間接尋址間接尋址中用于存放操作數(shù)的基地址。o CX：計數(shù)寄存器n 用于在循環(huán)指令或串操作指令中存放計數(shù)值。o DX：數(shù)據(jù)寄存器n 在間接尋址間接尋址的I/O指令中存放I/O端口地址；n 在32位乘除法運算時，存放高16位數(shù)。例如：若例如：若(AX)1234H, 則則(AH)12H, (AL)34H熱動專業(yè)計算機原

22、理37（2）地址指針寄存器o SP（stack pointer）：堆棧指針寄存器，存放棧頂偏移地址。o BP（base pointer）：基址指針寄存器，存放內(nèi)存段內(nèi)偏移地址。o SP和BP也可以存放數(shù)據(jù)熱動專業(yè)計算機原理38（3）變址寄存器o SI（source index）：源地址寄存器。o DI（destination index）：目的變址寄存器。o 常用于串操作，變址尋址方式中索引指針。熱動專業(yè)計算機原理392段寄存器段寄存器（CS、DS、SS、ES）保存16位段選擇子。一個段選擇子是標(biāo)志內(nèi)存中一個段的特殊指針。為訪問在內(nèi)存中的具體段，此段的段選擇子必須存在于適當(dāng)?shù)亩渭拇嫫髦小?CS

23、：code segment DS：data segment SS：stack segment ES：extra segment熱動專業(yè)計算機原理40熱動專業(yè)計算機原理41 3.控制寄存器o IP（instruction pointer）：指令指針寄存器，存放指令偏移地址o FLAGS（PWS）：標(biāo)志寄存器或程序狀態(tài)字，指令執(zhí)行過程（算術(shù)、邏輯運算）的狀態(tài)。熱動專業(yè)計算機原理42“指令指針I(yè)P又稱程序計數(shù)器PC”。給二者劃了等號。真的如此嗎？ 1)程序計數(shù)器PC：根據(jù)馮諾依曼機思想：“用指令事先編好的程序連續(xù)存放在內(nèi)存程序區(qū)中，靠地址+1的方法連續(xù)取指執(zhí)行”。在八位機8080CPU中是采用先取指

24、后執(zhí)行的串行操作的原理，而其中執(zhí)行地址+1指令尋址的部件就是程序計數(shù)器PC。那么在程序的執(zhí)行過程中，PC始終是指向下一條要執(zhí)行的指令始終是指向下一條要執(zhí)行的指令。 結(jié)論：PC中的地址就是需要轉(zhuǎn)移、循環(huán)、調(diào)用子程序和中斷子程序等操作時的斷點。 2)指令指針I(yè)P：十六位機8086CPU中分為兩個功能部件，即總線接口部件BIU和執(zhí)行部件EU，BIU負(fù)責(zé)取指令，EU負(fù)責(zé)譯碼執(zhí)行。并且當(dāng)BIU執(zhí)行指令排隊棧中的六個字節(jié)裝滿后，（8088CPU是4個字節(jié)），EU開始從指令排隊棧的出棧口，取指令進(jìn)行譯碼執(zhí)行，同時BIU并行操作向入棧口補充一條取指令命令。指令指針指令指針I(yè)P則是指向下則是指向下個條要取指的指

25、令，而不是個條要取指的指令，而不是EU要執(zhí)行的指令要執(zhí)行的指令。而斷點則應(yīng)該是要執(zhí)行的指令內(nèi)存地址，而不是IP內(nèi)的下一條要取指的指令地址，而且（IP）比斷點超前了六個字節(jié)（8088CPU超前四個字節(jié)）。 結(jié)論：IP中并不是需要作轉(zhuǎn)移、循環(huán)、調(diào)用子程序、中斷子程序等操作時的斷點。熱動專業(yè)計算機原理43IP指針變化o ip指針的改變并不是每次增加1，而是每次增加本指令的長度。 如果你想知道ip如何指向下一條指令，那是微程序級的事情，每一條指令在執(zhí)行過程中，硬件自動計算出下一條指令的地址，ip并沒指向什么別的地方。 o 可以用另一種觀點來理解加1 比如在c中 int *x=NULL; x+; 實際上

26、這時x加了4（if sizeof(int)=4),可是在邏輯上加了1。 熱動專業(yè)計算機原理44 8086/8088標(biāo)志寄存器的格式及各位的功能標(biāo)志寄存器的格式及各位的功能 1514131211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCF狀態(tài)標(biāo)志狀態(tài)標(biāo)志方向標(biāo)志中斷標(biāo)志跟蹤標(biāo)志Trace Flag控制標(biāo)志控制標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志奇偶標(biāo)志半進(jìn)位標(biāo)志零標(biāo)志符號標(biāo)志溢出標(biāo)志FLAGS：標(biāo)志寄存器熱動專業(yè)計算機原理45專題討論：標(biāo)志寄存器標(biāo)志的含義o 標(biāo)志寄存器和程序狀態(tài)字的含義 指令執(zhí)行過程（算術(shù)、邏輯運算）的狀態(tài)。o 6個狀態(tài)標(biāo)志o 3個控制標(biāo)志46標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器FR 作用：作用：存放

27、ALU的操作結(jié)果的特征標(biāo)志，這種標(biāo)志可作為條 件，用于判斷是否控制程序轉(zhuǎn)移。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志CF（Carry Flag）：）：當(dāng)結(jié)果的最高位（D15 或D7）產(chǎn)生一個進(jìn)位 或借位，則CF=1，否則CF=0。溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志OF（Overflow Flag）：）：當(dāng)帶符號數(shù)的運算結(jié)果超出2n-1 2n-11 時，溢出，OF=1，否則OF=0。 符號標(biāo)志符號標(biāo)志SF（Sign Flag）：）： 結(jié)果的最高位（D15 或D7）為1，則SF=1，否 則 SF=0。零標(biāo)志零標(biāo)志ZF（Zero Flag）：）： 若運算的結(jié)果為0，

28、則ZF=1，否則ZF=0。奇偶標(biāo)志奇偶標(biāo)志PF（Parity Flag）：）：若運算結(jié)果的低8位中1的個數(shù)為偶數(shù)，則 PF=1，否則，PF=0。輔助進(jìn)位標(biāo)志輔助進(jìn)位標(biāo)志AF(Auxiliary Flag)：在進(jìn)行8位或16位數(shù)運算時，由低4位向 高4位(D3向D4)有進(jìn)位或借位，則AF=1，否則AF=0。狀狀態(tài)態(tài)標(biāo)標(biāo)志志控控制制標(biāo)標(biāo)志志方向標(biāo)志方向標(biāo)志DF（Direction Flag）：）： DF=1 ，串操作時地址自動減量； DF=0，串操作時地址自動增量。中斷允許標(biāo)志中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt Enable Flag）：）：IF=1，允許CPU接收外部中斷 請求，IF=0，屏蔽

29、外部中斷請求。追蹤標(biāo)志追蹤標(biāo)志TF（Trace Flag）：）： TF=1，使處理進(jìn)入單步方式，以便于調(diào)試。47（1）狀態(tài)標(biāo)志FLAGS寄存器的狀態(tài)標(biāo)志（位0、2、4、6、7和11）指示算術(shù)指令，例如ADD、SUB、MUL和DIV指令的結(jié)果的一些特征。狀態(tài)標(biāo)志的功能如下：狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF48 進(jìn)位標(biāo)志CF（Carry Flag）當(dāng)結(jié)果的最高位（字節(jié)操作時的D7或字操作時的Dl5、雙字操作的D31）產(chǎn)生一個進(jìn)位或借位，則C1，否則為0。這個標(biāo)志主要用于多字節(jié)數(shù)的加、減法運算。移位和循環(huán)指令也能夠把存儲器或寄存器中的最高位（左移時）或最低

30、位（右移時）放入標(biāo)志CF中。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF49 輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（Auxitiary Carry Flag）在字節(jié)操作時，則由低半字節(jié)（一個字節(jié)的低4位）向高半字節(jié)有進(jìn)位或借位，則AF1，否則為0。這個標(biāo)志用于十進(jìn)制算術(shù)運算指令中。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF50 溢出標(biāo)志OF（Overflow Flag）在算術(shù)運算中，帶符號數(shù)的運算結(jié)果超出了8位、16位帶符號數(shù)能表達(dá)的范圍，即在字節(jié)運算時+127或128，在字運算時+32767或32768此標(biāo)志置位，否則復(fù)位。一個任選的溢出中斷指令

31、，在溢出情況下能產(chǎn)生中斷。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF51 符號標(biāo)志SF（Sign Flag）它的值與運算結(jié)果的最高位相同。即結(jié)果的最高位（字操作時為D15）為1，則SF1；否則，SF0。 由于在X86系列結(jié)構(gòu)微處理器中，符號數(shù)是用補碼表示的，所以S表示了結(jié)果的符號，SF=0為正，SF=1為負(fù)。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF52 奇偶標(biāo)志PF（Parity Flag）若操作結(jié)果中“1”的個數(shù)為偶數(shù)，則PF1，否則PF0。這個標(biāo)志可用于檢查在數(shù)據(jù)傳送過程中是否發(fā)生錯誤。 狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（

32、PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF53 零標(biāo)志ZF（Zero Fiag）若運算的結(jié)果為0，則ZF1，否則ZF0在這些狀態(tài)標(biāo)志中，只有進(jìn)位標(biāo)志CF能用指令STC（設(shè)置進(jìn)位位）、CLC（清除進(jìn)位位）和CMC（進(jìn)位位取反）直接進(jìn)行修改。也可以用位操作指令（BT、BTS、BTR和BTC）拷貝規(guī)定位至CF標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF54這些狀態(tài)標(biāo)志允許單算術(shù)操作以產(chǎn)生三種不同數(shù)據(jù)類型的結(jié)果：無符號整數(shù)、符號整數(shù)和BCD整數(shù)。若算術(shù)操作的結(jié)果作為無符號整數(shù)對待，CF標(biāo)志指示超出范圍（進(jìn)位或借位）；若作為符號整數(shù)（2的補碼值）對待，OF標(biāo)志指示

33、是否超出范圍；若作為BCD數(shù)對待，AF標(biāo)志指示進(jìn)位或借位。 狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF55SF標(biāo)志指示符號整數(shù)的符號。ZF標(biāo)志指示符號整數(shù)或無符號整數(shù)是否為0。當(dāng)執(zhí)行多精度整數(shù)算術(shù)運算時，CF用于與帶進(jìn)位加（ADC）和帶借位減（SBB）指令一起產(chǎn)生適當(dāng)?shù)倪M(jìn)位或借位。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF56（2）控制標(biāo)志EFLAGS寄存器的控制標(biāo)志（位8、9、10）指示程序和機器運行的狀況?？刂茦?biāo)志的功能如下： 方向標(biāo)志D（Direction Flag） 若用指令置DF1，則引起串操作指令為自動減量指令，也

34、就是從高地址到低地址或是“從右到左”來處理串；若使DF0，則串操作指令就為自動增量指令。STD和CLD指令分別地設(shè)置和清除 DF 標(biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF57 中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enable Flag）若指令中置IF1，則允許CPU去接收外部的可屏蔽的中斷請求；若使IF0，則屏蔽上述的中斷請求；對內(nèi)部產(chǎn)生的中斷不起作用。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF58 追蹤標(biāo)志TF（Trace Flag）置IF標(biāo)志，使處理進(jìn)入單步方式，以便于調(diào)試。在這個方式下，CPU在每條指令執(zhí)行以后

35、，產(chǎn)生一個內(nèi)部的中斷，允許程序在每條指令執(zhí)行完以后進(jìn)行檢查。狀態(tài)標(biāo)志寄存器（狀態(tài)標(biāo)志寄存器（PSW）CFPFAFZFSFTFIFDFOF59Flash演示60 例例: :指出80 x86CPU執(zhí)行如下指令后，標(biāo)志寄存器中各狀態(tài)標(biāo)志位的值：(1) MOV AX,32C5H (2) MOV AX,0E453H(1) MOV AX,32C5H (2) MOV AX,0E453H ADD AX,546AH ADD AX,0C572H ADD AX,546AH ADD AX,0C572H 解解 : （1）0011001011000101 （2）1110010001010011 + 01010100011

36、01010 + 1100010101110010 1000011100101111 1010100111000101所以， OF=1 SF=1 ZF=0 OF=1 SF=0 ZF=0 AF=0 PF=0 CF=0 AF=0 PF=1 CF=16180 x86 / Pentium 全系列微處理全系列微處理器的標(biāo)志寄存器器的標(biāo)志寄存器ID VIPVIF AC VM RFNTIOPODAPC31 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 98765432101IOP0ITSZPentium / Pentium II80486SX / 80486DX80386DX8028

37、68086 / 8088熱動專業(yè)計算機原理622.4 存儲器組織存儲器組織o 8086可訪問1MB的存儲空間（為什么？）n哪個寄存器能夠放得下20位的地址？n用分段分段的方法解決。o 段是存儲器中的一塊區(qū)域n段起始于存儲器內(nèi)16字節(jié)整倍數(shù)的邊界處。o 段首地址的最低4位一定為0o 用段和偏移的組合訪問存儲單元n每個段最大為64KB，最小為16B（為什么？）n所有存儲單元的地址都由段地址加偏移地址組成n段地址被裝入段寄存器中以供尋址使用n偏移地址用于在64KB存儲器段內(nèi)選擇任一單元熱動專業(yè)計算機原理63o 8086有20條地址引線，它的直接尋址能力為2201M字節(jié)。o 在一個8086組成的系統(tǒng)中

38、，可以有多達(dá)1M字節(jié)的存儲器。這1M字節(jié)邏輯上可以組織成一個線性矩陣。地址從00000H到FFFFFH。o 給定一個20位的地址，就可以從這1M字節(jié)中取出所需要的指令或操作數(shù)。o 在8086內(nèi)部，這20位地址是如何形成的呢? 8086內(nèi)部的ALU能進(jìn)行16位運算，有關(guān)地址的寄存器如SP、IP，以及BP、SI、DI等也都是16位的，因而8086對地址的運算也只能是16位。這就是說，對于8086來說，各種尋址方式，尋找操作數(shù)的范圍最多只能是64K字節(jié)。 熱動專業(yè)計算機原理64分段存儲o 整個1M字節(jié)存儲器以64K為范圍分為若干段。在尋址一個具體物理單元時，必須要由一個基地址再加上由SP或IP或BP

39、或SI或DI等可由CPU處理的16位偏移量來形成實際的20位物理地址。o 這個基地址就是由代碼段寄存器CS、堆棧段寄存器SS、數(shù)據(jù)段寄存器DS以及附加段寄存器ES中的一個來形成的。在形成20位物理地址時，段寄存器中的16位數(shù)會自動左移4位，然后與16位偏移量相加。 熱動專業(yè)計算機原理65段和偏移o 設(shè)段起始地址=60000Ho 段地址o 偏移地址n0FFFFH6A000H12H60000H6 0 0 0段寄存器偏移地址A000H 0 0 0 0段地址段地址(16位位)段起始地址段起始地址 熱動專業(yè)計算機原理66.00213H00212H00211H00210H0020FH0020EH0020D

40、H0020CH0020BH0020AH00209H00208H00207H00206H00205H00204H00203H00202H00201H00200H段基值段基值(0021H)段基值段基值(0020H)偏移量偏移量(13H)物理地址物理地址偏移量偏移量(03H)邏輯地址邏輯地址物理地址編碼圖物理地址編碼圖 熱動專業(yè)計算機原理67物理地址和邏輯地址o 物理地址: 存儲單元的硬件地址物理地址=段地址16 (或段地址左移4位)+偏移地址o 邏輯地址: 段和偏移形式的地址n邏輯地址用于匯編語言程序設(shè)計n以下地址都是邏輯地址的例子：o 2500H:0100Ho 段地址A000Ho 偏移地址000

41、1H熱動專業(yè)計算機原理68段基址段基址0 0 0 00 0 0 03 2 1 03 2 1 015 015 0偏移地址偏移地址基址加法器基址加法器物理地址物理地址0 015150 01919 物理地址的形成物理地址的形成.20000H20000H25F60H25F60H25F61H25F61H25F62H25F62H25F63H25F63H2000H2000H段基址段基址邏邏輯輯地地址址段內(nèi)偏移地址段內(nèi)偏移地址5F62H5F62H邏輯地址與物理地址邏輯地址與物理地址物理地址與邏輯地址的關(guān)系圖熱動專業(yè)計算機原理69存儲器分段存儲器分段高地址高地址低地址低地址段基址段基址段基址段基址段基址段基址段

42、基址段基址最大最大64KB段段i-1段段i段段i+1有效地址有效地址EAEA：正在使用的存儲單元的地址與所在段的基：正在使用的存儲單元的地址與所在段的基地址的偏移量稱為地址的偏移量稱為段內(nèi)偏移量段內(nèi)偏移量或者稱為有效地址或者稱為有效地址EAEA。熱動專業(yè)計算機原理70邏輯地址邏輯地址與物理地址與物理地址n段基地址段基地址和和段內(nèi)段內(nèi)偏移偏移組成了組成了邏輯地址邏輯地址 段地址段地址 偏移地址偏移地址(偏移量偏移量) 格式為：段地址格式為：段地址:偏移地址偏移地址 60002H00H12H60000H0 0 0 0段基地址（段基地址（16位）位）段首地址段首地址 物理地址物理地址=段基地址段基地

43、址16+偏移地址偏移地址熱動專業(yè)計算機原理71o例例 設(shè)代碼段寄存器CS的內(nèi)容為4232H，指令指針寄存器IP的內(nèi)容為0066H，即CS4232H，IP0066H，則訪問代碼段存儲單元的物理地址計算如下：4 2 3 20 0 6 64 2 3 20 0 6 60段基值段基值偏移量偏移量左移左移4位位物理地址物理地址邏輯地址邏輯地址 4 2 3 8 6+）熱動專業(yè)計算機原理內(nèi)容回顧o 8086微處理器結(jié)構(gòu)寄存器組（名稱、功能）分段存儲（原因、原理）熱動專業(yè)計算機原理738位寄存器位寄存器 IP FLAG CS DS SS ES AH AL BH BL CH CL DH DL AX BX CX D

44、X SP BP SI DI 16位寄存器位寄存器控制寄存器控制寄存器 代碼段寄存器代碼段寄存器 數(shù)據(jù)段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器 堆棧段寄存器堆棧段寄存器 附加段寄存器附加段寄存器 累加器累加器 基地址寄存器基地址寄存器 計數(shù)器計數(shù)器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器 基地址寄存器基地址寄存器 源變址寄存器源變址寄存器 目的變址寄存器目的變址寄存器 (PC) 指令指針寄存器指令指針寄存器(PSW) 狀態(tài)標(biāo)志寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器 段寄存器段寄存器通用寄存器通用寄存器寄存器組（寄存器組（Register Set）寄存器的配置寄存器的配置熱動專業(yè)計算機原理74例1：o 已知CS=1055H

45、，DS=250AH ES=2EF0H，SS=8FF0H 數(shù)據(jù)段中某操作數(shù)偏移地址=0204Hn各段首地址=?n畫出各段在內(nèi)存中的分布n該操作數(shù)的物理地址=?o 這個例子說明：n段與段可以不連續(xù)n段之間可以重疊10550H250A0H2EF00H8FF00HDS段段ES段段SS段段 CS段段熱動專業(yè)計算機原理75默認(rèn)段和偏移寄存器o 8086規(guī)定了訪問存儲器段的規(guī)則：n此規(guī)則定義了段地址寄存器和偏移地址寄存器的組合方式，其默認(rèn)規(guī)則如下表：段地址 默認(rèn)偏移地址用于訪問CSIP指令SSSP、BP堆棧中的數(shù)據(jù)DSBX、DI、SI、8位或16位數(shù)數(shù)據(jù)段中的數(shù)據(jù)ES串指令的DI目標(biāo)串操作數(shù)熱動專業(yè)計算機原

46、理76代碼段代碼段數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段堆棧段堆棧段CSCSIPIPDSDSSI,DI或BXSI,DI或BXSSSSSP或BPSP或BP段寄存器和其他寄存器組合指向存儲單元示意圖段寄存器和其他寄存器組合指向存儲單元示意圖熱動專業(yè)計算機原理77例2：o 設(shè)當(dāng)前執(zhí)行的程序中某條指令的物理地址為5A1F6H，則程序所在的段的段地址=？當(dāng)前CS的內(nèi)容為多少？n 解：（有多個解，求出任意一個即可） 5A1F6H=5A10H10H+00F6H 所以，段地址=5A10H，CS的內(nèi)容為5A10H 想一想，還有哪些解？思考題：設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)段位于存儲器的思考題：設(shè)當(dāng)前數(shù)據(jù)段位于存儲器的A8000H到到B7FFFH的地址空間，

47、的地址空間， 問問DS的內(nèi)容應(yīng)是什么才能訪問該數(shù)據(jù)段的所有存儲單元？的內(nèi)容應(yīng)是什么才能訪問該數(shù)據(jù)段的所有存儲單元？64k=64*1024=65536=10000H，B7FFFH-10000H=A7FFFH熱動專業(yè)計算機原理78 其他 部件 AX BX CS IP 指令流隊列 執(zhí)行控制器 輸入輸出 控制電路 地址加法器 20 位地址總線 數(shù)據(jù)總線 CPU 內(nèi)存 B8 23 01 BB 03 00 89 D8 01 DB 20000 20001 20003 20004 20005 20006 20007 20008 20009 20002 Mov AX 0123H 機器碼 B82301Mov BX

48、 0003H 機器碼 BB0300Mov AX BX 機器碼 89D8Add AX BX 機器碼 01DB20000000200000123B8 23 0100030006BB 03 000008BB 03 0089 D8 01010010000389 D8DB 01 DB 0003 0006CPU和內(nèi)存協(xié)同工作熱動專業(yè)計算機原理79第2章 微處理器與總線本章講述：1 微處理器的特點o 8086的微處理器1）外部引腳2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)3）存儲組織4）工作時序o 80386微處理器o P42總線熱動專業(yè)計算機原理802.5 CPU工作時序o 時序：微處理器各引腳在時間上的工作關(guān)系。o 時鐘周期：CPU

49、每個時鐘脈動持續(xù)的時間。由時鐘發(fā)生器產(chǎn)生，是計算機內(nèi)部最小的時間單位，用Ti表示。o 總線周期：CPU與內(nèi)存或接口間通過總線進(jìn)行一次讀（或）寫的過程持續(xù)時間，一個總線周期包括多個時鐘周期。即：CPU完成一次訪問內(nèi)存(或接口)操作所需要的時間。 一個總線周期至少包括4個時鐘周期。在在5MHz的工作頻率時，一個標(biāo)準(zhǔn)總線周期為的工作頻率時，一個標(biāo)準(zhǔn)總線周期為0.8s。熱動專業(yè)計算機原理81及有關(guān)電路總線控制器收發(fā)器OE（2個）TOE鎖存器（3個）地址總線數(shù)據(jù)總線控制總線中斷請求8086最大模式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最大模式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 熱動專業(yè)計算機原理82微處理器的一般工作過程o 一個程序工作例o （求

50、解291+3）取指令取指令1取操作數(shù)取操作數(shù)1取指令取指令2執(zhí)行指令執(zhí)行指令2Mov AX 0123H 機器碼 B82301Mov BX 0003H 機器碼 BB0300Mov AX BX 機器碼 89D8Add AX BX 機器碼 01DB熱動專業(yè)計算機原理83 其他 部件 AX BX CS IP 指令流隊列 執(zhí)行控制器 輸入輸出 控制電路 地址加法器 20 位地址總線 數(shù)據(jù)總線 CPU 內(nèi)存 B8 23 01 BB 03 00 89 D8 01 DB 20000 20001 20003 20004 20005 20006 20007 20008 20009 20002 Mov AX 012

51、3H 機器碼 B82301Mov BX 0003H 機器碼 BB0300Mov AX BX 機器碼 89D8Add AX BX 機器碼 01DB20000000200000123B8 23 0100030006BB 03 000008BB 03 0089 D8 01010010000389 D8DB 01 DB 0003 0006CPU和內(nèi)存協(xié)同工作熱動專業(yè)計算機原理84CPU的一個基本總線周期oT1周期nCPU向存儲器或I/O發(fā)送地址nCPU向地址/數(shù)據(jù)分離器（地址鎖存器）發(fā)送ALE信號oT2周期n給存儲器或I/O發(fā)送寫入的數(shù)據(jù)n測試READY引腳狀態(tài)，以決定是否插入等待周期n發(fā)出RD或WR

52、信號oT3周期n等待存儲器或I/O存取數(shù)據(jù)完成n使數(shù)據(jù)在CPU與存儲器或I/O之間傳輸oT4周期n寫入數(shù)據(jù) T T1 1T T2 2T T3 3TwaitTwaitT T4 4熱動專業(yè)計算機原理85o TW等待狀態(tài)：如果存儲器或IO設(shè)備不能及時配合CPU傳送數(shù)據(jù)，這時外設(shè)或存儲器會通過“READY”信號線在T3狀態(tài)啟動之前向CPU發(fā)數(shù)據(jù)“未準(zhǔn)備好”信號，迫使CPU在T3狀態(tài)后插入等待狀態(tài)TW。當(dāng)存儲器或IO端口有足夠的時間來完成讀寫操作時，就發(fā)出“準(zhǔn)備好”（Ready）信號，使CPU脫離TW狀態(tài)繼續(xù)工作。o T1空閑狀態(tài)：如果在一個總線周期之后，不立即執(zhí)行下一個總線周期，或者當(dāng)指令隊列是滿的，

53、執(zhí)行部件EU又沒有訪問總線的要求，這時BIU就處于空閑狀態(tài)?？臻e狀態(tài)，可以包含一個或幾個時鐘周期。o 圖2.4為一個典型的總線周期時序。熱動專業(yè)計算機原理86總線周期間的空閑狀態(tài)T4TWT3T2T1T1T1T4T3T2T1TWT4T3T2T1等待存儲器I/O接口響應(yīng)而插入的等待狀態(tài)總線周期有閑狀態(tài)的總線周期時序圖2.4 8086/8088 CPU的典型總線周期時序熱動專業(yè)計算機原理87READY信號信號(輸入輸入)：用于協(xié)調(diào)用于協(xié)調(diào)CPU與存儲器、與存儲器、I/O接口之間的速度差異接口之間的速度差異READY信號由存儲器或信號由存儲器或I/O接口發(fā)出。接口發(fā)出。READY=0時，時，CPU就在

54、就在T3后插入后插入TW周期，插入的周期，插入的TW個數(shù)取決于個數(shù)取決于READY何時變?yōu)楦唠娖?。何時變?yōu)楦唠娖健釀訉I(yè)計算機原理88數(shù)據(jù)寫入存儲器時的總線操作寫總線周期由ALE信號將地址鎖存到地址鎖存器DEN=0并且DT/R=1時打開總線緩沖器，將其放到系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線上此信號與M/IO信號共同構(gòu)成存儲器寫控制信號，將數(shù)據(jù)寫入存儲器熱動專業(yè)計算機原理89數(shù)據(jù)從存儲器讀出的總線操作讀總線周期DEN=0并且DT/R=0時打開總線緩沖器，將其放到CPU總線上，供CPU讀入 較完整較完整的讀總線的讀總線周期周期此信號與M/IO信號共同構(gòu)成存儲器讀控制信號由ALE信號將地址鎖存到地址鎖存器熱動專業(yè)計算機

55、原理90例例：o 當(dāng)WR=1，RD=0，IO/M=0時，表示CPU當(dāng)前正在進(jìn)行讀存儲器操作。熱動專業(yè)計算機原理91第2章 微處理器與總線本章講述：1 微處理器的特點o 8086的微處理器1）外部引腳2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)3）存儲組織4）工作時序o 80386微處理器1）改進(jìn)2）內(nèi)部結(jié)構(gòu)、內(nèi)部寄存器3）工作模式o P42總線熱動專業(yè)計算機原理923 80386微處理器微處理器主要特性：o全32位結(jié)構(gòu)(ALU、BUS、Reg)，可處理8/16/32位數(shù)據(jù)o物理尋址空間232字節(jié)（4GB）o外部數(shù)據(jù)總線傳輸率為33MB/so片內(nèi)集成MMU，支持段式或頁式虛擬存儲管理和特權(quán)保護(hù)n虛存空間64TB，1MB或4GB

56、/段，16384段/任務(wù)n4級特權(quán)層：一般OS為0、1、2級，用戶程序為3級o實地址方式、虛擬8086方式和保護(hù)方式o硬件支持多任務(wù)，一條指令可完成任務(wù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時間17uso更先進(jìn)的流水線結(jié)構(gòu)：16字節(jié)指令隊列o時鐘速度：1633MHz熱動專業(yè)計算機原理933.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)分三個部分：o 總線接口單元（BIU）n與存儲器和接口間的數(shù)據(jù)傳送o 中央處理單元（CPU）n指令預(yù)取部件、指令譯碼部件、執(zhí)行部件n指令譯碼和執(zhí)行o 存儲器管理單元（MMU）n段管理部件、頁管理部件n地址轉(zhuǎn)換、虛存管理內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)熱動專業(yè)計算機原理9480386 的功能部件指令預(yù)取部件 IPU指令譯碼部件IDU指令16

57、字節(jié)指令預(yù)取隊列指令譯碼器譯碼指令隊列執(zhí)行部件 EUALU64位移位加法器8個32位通用寄存器控制和保護(hù)測試分段部件邏輯地址線性地址線性地址分頁部件線性地址物理地址物理地址物理地址總線接口部件BIU總線請求判優(yōu)數(shù)據(jù)和地址驅(qū)動控制信號驅(qū)動協(xié)處理器控制操作數(shù)和結(jié)果邏輯地址指令字節(jié)存儲器接口協(xié)處理器譯好碼的指令CPUBIUMMU熱動專業(yè)計算機原理953.2 外部引線132條o D0D31 ：雙向，32位數(shù)據(jù)總線 ；o A2A31 ：輸出，30位地址總線；o BE0BE3 ：字節(jié)選通輸出，與：字節(jié)選通輸出，與30位地址線結(jié)位地址線結(jié)合可相當(dāng)于合可相當(dāng)于32位地址；位地址；o W/R：輸出，寫/讀控制信

58、號；o D/C：輸出，數(shù)據(jù)傳送周期/控制周期；o BS16：輸入，有效則總線寬度為16位；o ADS：輸出，地址信號有效；o NA：輸入，下一地址請求信號；o 其他信號與8086基本一致熱動專業(yè)計算機原理96熱動專業(yè)計算機原理973.3 內(nèi)部寄存器組o 共34個內(nèi)部寄存器8個通用寄存器（個通用寄存器（32/16/8位）位）6個段寄存器（個段寄存器（16位）位）指令指針（指令指針（32/16位）位）標(biāo)志寄存器（標(biāo)志寄存器（32/16位）位）4個系統(tǒng)地址寄存器（個系統(tǒng)地址寄存器（32+20位位/16位）位）控制寄存器控制寄存器調(diào)試和測試寄存器調(diào)試和測試寄存器熱動專業(yè)計算機原理98通用寄存器組（32

59、/16/8位）o EAXo EBXo ECXo EDXo ESIo EDIo EBPo ESP低低16位可分為兩個位可分為兩個8位寄存器位寄存器低低16位可作為獨立的寄存器位可作為獨立的寄存器注：注：32位尋址時，這位尋址時，這8個個32位寄位寄存器全部可用于提供偏移地址。存器全部可用于提供偏移地址。熱動專業(yè)計算機原理99指令指針及標(biāo)志寄存器（32位）o 指令指針EIPo 標(biāo)志寄存器EFLAGS（增加了4個標(biāo)志位） IOPL位于13、12位，指定I/0操作處于哪個特權(quán)級；（10、01、11） NT當(dāng)前任務(wù)是否嵌套于另一任務(wù)； RF調(diào)試結(jié)束，下一條指令后恢復(fù)程序的執(zhí)行； VM是否工作于虛擬808

60、6方式EFLAGS熱動專業(yè)計算機原理10080 x86 / Pentium 全系列微處理器的標(biāo)志寄存器全系列微處理器的標(biāo)志寄存器ID VIPVIF AC VM RFNTIOPODAPC31 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 98765432101IOP0ITSZPentium / Pentium II80486SX / 80486DX80386DX802868086 / 8088熱動專業(yè)計算機原理101段寄存器（16位）o CSo DSo ESo SSo FSo GS每個每個16位位段寄存器對應(yīng)一個段寄存器對應(yīng)一個64位位的高速緩沖段描述符的高速緩沖段描述