第二章微處理器結(jié)構(gòu)

第二章微處理結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)重點(diǎn)8086微處理器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)8086微處理器的存儲器組織微處理器結(jié)構(gòu)目錄第一節(jié)8086微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第二節(jié)8086微處理器的引腳功能第三節(jié)8086微處理器的總線時(shí)序第四節(jié)從8086到PentiumIII微處理器結(jié)構(gòu)第一節(jié)8086微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)一,總線結(jié)構(gòu)二,執(zhí)行部件和總線接口部件三,8086的編程結(jié)構(gòu)四,8086系統(tǒng)中的存儲組織及物理地址的形成微處理器結(jié)構(gòu)一,總線結(jié)構(gòu)組成:地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線微處理器結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)總線(雙向):是微處理器向內(nèi)存儲器、I/O接口傳送數(shù)據(jù)的通路。地址總線(單向):是微處理器向內(nèi)存儲器、I/O接口傳送地址信息的通路。控制總線(雙向):是微處理器向內(nèi)存儲器、I/O接口傳送命令信號以及接受外界向微處理器傳送狀態(tài)信號等的通路。微處理器結(jié)構(gòu)二,執(zhí)行部件和總線接口部件總線接口部件(BIU)和執(zhí)行部件(EU)能獨(dú)立運(yùn)行，在一條指令的執(zhí)行過程中，就可取下一條指令送入指令隊(duì)列，實(shí)現(xiàn)流水操作，提高指令運(yùn)行速度，因?yàn)镋U與BIU可實(shí)現(xiàn)并行操作。微處理器結(jié)構(gòu)總線接口部件(BIU):負(fù)責(zé)從存儲器預(yù)取指令和數(shù)據(jù)，以及所有EU需要的總線操作，實(shí)現(xiàn)CPU與存儲器和外設(shè)之間信息傳遞。BIU主要由指令隊(duì)列、指令指針寄存器、段寄存器、地址形成邏輯（地址加法器，形成20位的物理地址）、總線控制邏輯組成。微處理器結(jié)構(gòu)執(zhí)行部件(EU):是控制和執(zhí)行指令，主要由算術(shù)邏輯部件ALU、EU控制系統(tǒng)(EU控制部件)、8個(gè)16位寄存器和一個(gè)標(biāo)志寄存器組成。通用寄存器:AX(AH、AL),BX(BH、BL),CX(CH、CL),DX(DH、DL),SP,BP,SI,DI控制寄存器:標(biāo)志寄存器微處理器結(jié)構(gòu)8086微處理器的基本框圖微處理器結(jié)構(gòu)8086微處理器程序執(zhí)行步驟從內(nèi)存儲器中取出一條批令，分析操作作碼；讀出一個(gè)操作數(shù)(如要指令需要操作數(shù));執(zhí)行的令；將結(jié)果寫入內(nèi)存儲器(如果批令需要)。微處理器結(jié)構(gòu)三,8086的編程結(jié)構(gòu)寄存器:共有14個(gè)十六位寄存器。寄存器序號寄存器代碼寄存器名稱通用寄存器1AH(高8位)AXAL(低8位)累加器2BH(高8位)BXBL(低8位)基址寄存器3CH(高8位)CXCL(低8位)計(jì)數(shù)寄存器4DH(高8位)DXDL(低8位)數(shù)據(jù)寄存器5SP堆棧指針寄存器6BP基址指針寄存器7SI源變址寄存器8DI目的變址寄存器段寄存器9CS代碼段寄存器10DS數(shù)據(jù)段寄存器11SS堆棧段寄存器12ES附加段寄存器控制寄存器13IP指令指針寄存器14FR標(biāo)志寄存器微處理器結(jié)構(gòu)通用寄存器:共有4個(gè)十六位寄存器。寄存器序號寄存器代碼寄存器名稱通用寄存器1AH(高8位)AXAL(低8位)累加器2BH(高8位)BXBL(低8位)基址寄存器3CH(高8位)CXCL(低8位)計(jì)數(shù)寄存器4DH(高8位)DXDL(低8位)數(shù)據(jù)寄存器AX:的默認(rèn)用法有：AX為十六位累加器，AL為八位累加器；在I/O指令中必須用AX或AL；AX與DX配合組成32位數(shù)據(jù)，DX中存放高16位數(shù)據(jù)等；BX:常做為基地址寄存器；CX:在串操作或用循環(huán)指令（如LOOP等）中的循環(huán)計(jì)數(shù)必須選用CX；DX:作為數(shù)據(jù)寄存器，在I/O端口操作中存放端口地址，與AX配合形成32位數(shù)據(jù)。

寄存器隱含使用的默認(rèn)搭配必須認(rèn)真記住，才不致于違反語法規(guī)則微處理器結(jié)構(gòu)通用寄存器:指針寄存器寄存器序號寄存器代碼寄存器名稱指針、變址寄存器(通用寄存器)5SP堆棧指針寄存器6BP基址指針寄存器指針寄存器:堆棧指針（SP）和基址指針（BP）通常用來作為十六位地址指針。SP是指向堆棧段棧頂存儲單元的偏移量，且總是指向棧頂，進(jìn)棧與出棧的操作（字操作）皆由SP來指明偏移地址，堆棧指針SP就是這樣的隱含使用。BP用作地址指針時(shí)，默認(rèn)的也是堆棧段，用BP作地址指針可以對堆棧中任何字節(jié)存儲單元或字單元進(jìn)行操作，這與SP所不同之處。但BP指明的存儲單元可允許段跨越。微處理器結(jié)構(gòu)通用寄存器:變址寄存器寄存器序號寄存器代碼寄存器名稱指針、變址寄存器(通用寄存器)7SI源變址寄存器8DI目的變址寄存器變址寄存器:SI，DI皆為十六位寄存器，用法有三：在串操作指令中，源串操作數(shù)必須用SI來提供偏移量，目的串操作數(shù)必須用DI提供偏移量。對于串操作指令，SI、DI的作用絕對不能互換，此情況下，SI、DI才是名副其實(shí)的源變址寄存器與目的變址寄存器，必須嚴(yán)格按規(guī)定使用SI、DI。在串指令以外的多數(shù)情況下，源和目的變址寄存器，可由用戶隨意選用，被用來作地址寄存器，在變址尋址中SI、DI的內(nèi)容作為段內(nèi)偏移量的組成部分。SI、DI兩寄存器除作地址寄存器外，同BP類似，也可以作為通用數(shù)據(jù)寄存器使用，存放操作數(shù)和運(yùn)算結(jié)果。微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:IP指令指針寄存器。寄存器序號寄存器代碼寄存器名稱控制寄存器13IP指令指針寄存器14FR標(biāo)示寄存器控制寄存器:IP指令指針寄存器，指示代碼段指令的偏移地址。IP寄存器是一個(gè)專用寄存器，用戶不能直接訪問。IP與其它計(jì)算機(jī)和微處理器中程序計(jì)數(shù)器PC的作用類同，它是指令的地址指針。它用來存放代碼段中的偏移地址。在程序運(yùn)行的過程中，它始終指向下一條指令的首地址，稱為當(dāng)前IP，它與CS寄存器聯(lián)用確定下一條指令的物理地址。當(dāng)這一地址送到存儲器后，控制器可以取得下一條要執(zhí)行的指令，而控制器一旦取得這條指令就馬上修改IP的內(nèi)容，使它指向下一條指令的首地址?？梢姡?jì)算機(jī)就是用IP寄存器來控制指令序列的執(zhí)行流程的，因此IP寄存器是計(jì)算機(jī)中很重要的一個(gè)控制寄存器。微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。寄存器序號寄存器代碼寄存器名稱控制寄存器13IP指令指針寄存器14FR標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器(PSW寄存器):存放ALU執(zhí)行完算術(shù)和邏輯運(yùn)算后的狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志的寄存器。反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。標(biāo)志作用:存放ALU執(zhí)行完算術(shù)和邏輯運(yùn)算后的狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志的寄存器。反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式。狀態(tài)標(biāo)志—用來記錄程序運(yùn)行結(jié)果的狀態(tài)信息，許多指令的執(zhí)行都將自動地改變它（CF、OF、AF、SF、ZF、PF）?？刂茦?biāo)志—可由用戶根據(jù)需要用指令進(jìn)行設(shè)置，用于控制處理器的具體工作方式（DF、IF、TF）。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。進(jìn)位標(biāo)志CF:運(yùn)算結(jié)果的最高有效位有進(jìn)位（加法）或借位（減法）時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志置1，即CF=1；否則CF=0。例如(以8位運(yùn)算為例):3AH+7CH＝B6H 沒有進(jìn)位：CF=0AAH+7CH＝（1）26H 有進(jìn)位：CF=1OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。符號標(biāo)志SF:運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF=1；否則SF=0。例如(以8位運(yùn)算為例):3AH+7CH＝B6H 最高位D7＝1：SF=186H+7CH＝00H 最高位D7＝0：SF=0OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。奇偶標(biāo)志PF:當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為零或偶數(shù)時(shí)，PF=1；否則PF=0。例如(以8位運(yùn)算為例):3AH+7CH＝B6H＝10110110B結(jié)果中有5個(gè)1，是奇數(shù)，則PF=0注意：PF標(biāo)志僅反映最低8位中“1”的個(gè)數(shù)是偶或奇，即使是進(jìn)行16位字操作。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。輔助進(jìn)位標(biāo)志AF:運(yùn)算時(shí)D3位（低半字節(jié)）有進(jìn)位或借位時(shí)，AF=1；否則AF=0。例如:3AH+7CH＝B6H D3向前有進(jìn)位：AF=1零標(biāo)志ZF:若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果為0，則ZF=1；否則ZF＝0OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。溢出標(biāo)志OF:若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果有溢出，則OF=1；否則OF＝0。例如:3AH+7CH＝B6H 產(chǎn)生溢出：OF=1AAH+7CH＝(1)26H 沒有溢出：OF=0OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。方向標(biāo)志DF:用于串操作指令中，控制地址的變化方向:設(shè)置DF＝0，串操作后存儲器地址自動增量；設(shè)置DF＝1，串操作后存儲器地址自動減量OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。中斷允許標(biāo)志IF:用于控制外部可屏蔽中斷是否可以被處理器響應(yīng)：設(shè)置IF＝1，則允許中斷；設(shè)置IF＝0，則禁止中斷。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)控制寄存器:FR標(biāo)志寄存器。陷阱標(biāo)志TF:用于控制處理器是否進(jìn)入單步執(zhí)行方式：設(shè)置TF＝0，處理器正常工作；設(shè)置TF＝1，處理器每執(zhí)行一條指令就中斷一次。OF111512DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0控制標(biāo)志反映結(jié)果狀態(tài)反應(yīng)運(yùn)算過程微處理器結(jié)構(gòu)段寄存