微機(jī)原理與接口技術(shù)

第2章8086CPU結(jié)構(gòu)與功能微處理器的外部結(jié)構(gòu)微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器的功能結(jié)構(gòu)微處理器的寄存器組織微處理器的存儲器和I/O組織

8086/8088CPU內(nèi)部共有14個16位寄存器，用于提供運算，控制指令執(zhí)行和對指令及操作數(shù)尋址。掌握每個寄存器的作用以及用法，是學(xué)好匯編語言程序設(shè)計的基礎(chǔ)。14個寄存器按其用途可分為三大類：通用寄存器（8個）段寄存器（4個）控制寄存器（2個）2.4微處理器的寄存器組織一.通用寄存器（8個）8個16位通用寄存器分為兩組：地址指針和變址寄存器（４個）數(shù)據(jù)寄存器（4個）2.4微處理器的寄存器組織

16位DXDLDHCXCLCHBXBLBHAXALAH累加器Accumulator基址寄存器BaseRegister計數(shù)器CountRegister數(shù)據(jù)寄存器DataRegister1.數(shù)據(jù)寄存器（4個）2.4微處理器的寄存器組織

2.地址指針和變址寄存器（４個）均為16位，也能存放數(shù)據(jù)均為地址寄存器DISIBPSP堆棧指針寄存器StackPointer基址指針寄存器BasePointer源變址寄存器SourceIndex(源操作數(shù)段內(nèi)偏移)目的變址寄存器DestinationIndex（目的操作數(shù)段內(nèi)偏移）

2.4微處理器的寄存器組織

二.段寄存器堆棧信息數(shù)據(jù)（數(shù)值、字符等）代碼（指令碼）在微機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)存中通常存放著三類信息：指示CPU執(zhí)行何種操作。程序處理的對象或結(jié)果。被保存的返回地址和中間結(jié)果等。代碼段數(shù)據(jù)段堆棧段2.4微處理器的寄存器組織

８０８６／８０８８ＣＰＵ有４個段寄存器。分別是：SSESDSCS代碼段寄存器。指向當(dāng)前的代碼段，指令由此段取出。CodeSegment數(shù)據(jù)段寄存器。指向當(dāng)前的數(shù)據(jù)段。DataSegment附加數(shù)據(jù)段寄存器。指向當(dāng)前的附加數(shù)據(jù)段。ExtraSegment堆棧段寄存器。指向當(dāng)前的堆棧段。StackSegment16位2.4微處理器的寄存器組織

指令指針寄存器相當(dāng)于一般微處理器中的程序計數(shù)器(PC:ProgramCounter)。它始終指向CPU下一條要取指令所在存貯器單元的偏移地址(段地址由CS提供)。

用戶不能更改IP的值,只有CPU執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令,子程序調(diào)用指令和子程序返回指令以及中斷處理時,IP才作相應(yīng)的改變。四.控制寄存器（2個）1.指令指針寄存器(IP:InstructionPointer)(16位)2.4微處理器的寄存器組織

標(biāo)志寄存器相當(dāng)于一般微處理器中的程序狀態(tài)字寄存器(PSW)。16位,但有用的只有9位,其中:2.標(biāo)志寄存器(FLAG)狀態(tài)標(biāo)志:CF,PF,AF,ZF,SF,OF,共6位控制標(biāo)志:TF,IF,DF,共3位如下圖所示：OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AFPF

CF15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

102.4微處理器的寄存器組織

CF(CarryFlag)進(jìn)位標(biāo)志。如果加法時最高位(對字節(jié)操作是D7位，對字操作是D15位)產(chǎn)生進(jìn)位或減法時最高位產(chǎn)生錯位，則CF=1，否則CF=0。狀態(tài)標(biāo)志

反映的是ALU運算后結(jié)果的狀態(tài)

AF(AuxiliaryCarryFlag)輔助進(jìn)位標(biāo)志。如果在加法時D3位有進(jìn)位或減法時D3位有借位,則AF=1，否則AF=0。這個標(biāo)志位用于實現(xiàn)BCD碼算術(shù)運算結(jié)果的調(diào)整。2.4微處理器的寄存器組織

ZF(ZeroFlag)零標(biāo)志位。

如果運算結(jié)果各位都為零，則ZF=1，否則ZF=0。

SF(SignFlag)符號標(biāo)志。

它總是和結(jié)果的最高位(字節(jié)操作時是D7，字操作時是D15)相同，因為在補(bǔ)碼運算時最高位是符號位，所以運算結(jié)果為負(fù)時，SF=1，否則SF=0.2.4微處理器的寄存器組織

OF(OverflowFlag)溢出標(biāo)志。

在加或減運算中結(jié)果超出8位或者16位有符號數(shù)所能表示的數(shù)值范圍(-128∽+127或-32768∽+32767)時，產(chǎn)生溢出，OF=1，否則OF=0。

PF(ParityFlag)奇偶標(biāo)志。如果操作結(jié)果的低8位中含有偶數(shù)個1，PF=1，否則PF=0。2.4微處理器的寄存器組織

例1:若CPU執(zhí)行5439H+476AH加法運算指令:那么,指令執(zhí)行后有:SF=1，ZF=0，PF=1，AF=1，CF=0，OF=10101010000111001B0100011101101010B1001101110100011B+2.4微處理器的寄存器組織

例2:若CPU執(zhí)行543AH-FE00H減法運算指令;那么,指令執(zhí)行后有:SF=0，ZF=0，PF=1，AF=0，CF=1，OF=00101010000111010B1111111000000000B0101011000111010B-2.4微處理器的寄存器組織

控制標(biāo)志

用來控制CPU的操作特征（運行狀態(tài)）

DF(DirectionFlag)

方向控制標(biāo)志?？捎芍噶钪?/清0CLD；DF=0

在進(jìn)行字符串操作時,CPU每執(zhí)行一條串操作指令,對源或(與)目的操作數(shù)的地址會自動進(jìn)行一次調(diào)整,其調(diào)整準(zhǔn)則為0，自動遞增（SI,DI）。STD；DF=1DF=1，自動遞減（SI,DI）。2.4微處理器的寄存器組織

IF(InterruptEnableFlag)CLI；IF=0，CPU處于關(guān)中斷狀態(tài)。1時,CPU能響應(yīng)外部可屏蔽中斷請求;當(dāng)IF=

IF對外部非可屏蔽中斷請求以及CPU內(nèi)部的中斷不起作用.可由指令置1/清0:外部可屏蔽中斷允許標(biāo)志。STI；IF=1，CPU處于開中斷狀態(tài)。0時,CPU不能響應(yīng)外部可屏蔽中斷請求。2.4微處理器的寄存器組織

TF(TrapFlag)陷井標(biāo)志。

沒有專門的置1/清0指令。當(dāng)TF=1時，CPU每執(zhí)行完一條指令便自動產(chǎn)生一個內(nèi)部中斷(類型為1)，轉(zhuǎn)去執(zhí)行一個中斷服務(wù)程序，用戶可以借助中斷服務(wù)程序來檢查每條指令執(zhí)行的情況，稱為單步工作方式，常用于程序的調(diào)試。2.4微處理器的寄存器組織

一.存儲器地址空間和數(shù)據(jù)存儲格式8086/8088的存儲器都是以字節(jié)(8位）為單位組織的。有20條地址總線，字節(jié)（1ＭB）。每個字節(jié)對應(yīng)一個唯一的地址，地址范圍為０～-1（用16進(jìn)制表示為00000～FFFFFH）2.5微處理器的存儲器和I/O組織存儲器二進(jìn)制地址十六進(jìn)制地址0000000000000

0000

0000

000000001000020000300000000

0000

0000000100000000

0000

0000001100000000

0000

00000010FFFFEFFFFF11111111

1111

1111

111111111111

1111

11111110≈≈……2.5微處理器的存儲器與I/O組織

字?jǐn)?shù)據(jù)在存儲器中存放的格式如圖所示字單元的地址一個字單元一個字節(jié)單元

高字節(jié)低字節(jié)D15～D8D7～D0字?jǐn)?shù)據(jù)在存儲器中存放格式示意圖2.5微處理器的存儲器與I/O組織

二.存儲器的分段和物理地址的形式1．為什么要分段2．怎么分段2.5微處理器的存儲器與I/O組織

2．物理地址(PA)的形成邏輯地址的表示格式為:段地址:偏移地址2.5微處理器的存儲器與I/O組織

已知某存儲單元的邏輯地址,怎樣求該單元的物理地址PA:

物理地址=段地址10H+段內(nèi)偏移地址其中段地址有段寄存器提供：CS——

提供當(dāng)前代碼（程序）段的段地址DS——

提供當(dāng)前數(shù)據(jù)（程序）段的段地址ES——

提供當(dāng)前附加數(shù)據(jù)段的段地址SS——

提供當(dāng)前堆棧段的段地址2.5微處理器的存儲器與I/O組織

②段內(nèi)偏移地址由下列地址寄存器提供：BXBPSIDICPU對存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)讀/寫操作時，由這些寄存器以某種尋址方式向存儲器提供段內(nèi)偏移地址。CPU取指令時，由IP提供所取指令代碼所在單元的偏移地址。

IP

SP

堆棧操作時，提供堆棧段的段內(nèi)偏移地址2.5微處理器的存儲器與I/O組織

例1：某單元的邏輯地址為4B09H:5678H，則該存儲單元的物理地址為：

物理地址（PA）=段地址10H+EA

=4B09H10H+5678H=4B090H+5678H=50708H2.5微處理器的存儲器與I/O組織

三.信息的分段存儲與段寄存器的關(guān)系

特別要指出的是，用戶用8086/8088匯編語言編寫程序時，要把程序中的不同信息安排在不同的段，也就是說，用戶源程序匯編后在存儲器中存放是按照不同的信息放在不同的邏輯段。而程序中的信息包括：數(shù)據(jù)信息程序（代碼）信息堆棧信息2.5微處理器的存儲器與I/O組織

其中，代碼信息存放在代碼段，其地址由CS:IP提供。

堆棧信息存放在堆棧段，其地址由SS:SP提供。

數(shù)據(jù)信息通常情況下，存放在數(shù)據(jù)段（段地址由DS提供），當(dāng)然也可以存放在附加數(shù)據(jù)段（段地址由ES提供），其段內(nèi)偏移地址依據(jù)尋址方式的不同來求得。2.5微處理器的存儲器與I/O組織

8086/8088CPU各種類型訪問存儲器時，其地址成分的來源見下表所示。2.5微處理器的存儲器與I/O組織

…………………………堆棧段信息數(shù)據(jù)段信息代碼段信息CS:IPDS:依據(jù)尋址方式求得EASS:SP找到第一個能被16整除的地址開始安排數(shù)據(jù)段信息。找到第一個能被16整除的地址開始安排代碼段信息。此單元地址必須能被16整除。2.5微處理器的存儲器與I/O組織

一.我們已經(jīng)說明，I/O設(shè)備包括與外界通信和存儲大容量信息用的各種外部設(shè)備。由于這些外部設(shè)備的復(fù)雜性和多樣性，特別是速度比CPU低得多，因此I/O設(shè)備不能直接和總線相連接。I/O接口是保證信息和數(shù)據(jù)在CPU和I/O設(shè)備之間正常傳送的電路。2.5微處理器的存儲器與I/O組織

二.8086/8088CPU共有20條地址線，對存儲器和I/O端口的尋址采用獨立編址的方式，其關(guān)系如下：I/O接口與CPU之間的通信是利用稱為I/O端口的寄存器來完成的，一個I/O端口有一個唯一的I/O地址與之對應(yīng)。2.5微處理器的存儲器與