微机原理与接口技术 第3章 8086微型计算机系统.ppt

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1、第3章8086微型计算机系统本章主要内容8086微处理器的工作模式及引脚特性28086微型计算机系统的总线时序4半导体存储器的分类18086微处理器的结构18086微型计算机系统38086是Intel系列的16位微处理器，采用HMOS工艺制造，有16根数据线和20根地址线，封装在40脚双列直插组件（DIP）中。8086工作时，使用单一的+5V电源，时钟频率为5MHz，引脚信号与TTL电平兼容。3.18086微型计算机系统的总线时序8086可寻址的内存地址空间达220，即1MB；8086可寻址的I/O地址空间达216，即64KB；Int

2、el公司在推出8086的同时一年，还推出了一款准16位的CPU——8088。8088与8086相比：内部结构基本相同，两者的软件也完全兼容。8086的数据总线是16位的；8088的数据总线是8位的。3.18086微型计算机系统的总线时序3.1.18086微处理器的结构8086由执行部件EU（ExecutionUnit）和总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）两部分组成，这两个部件的操作是并行的。EU负责指令的执行；BIU负责CPU与存储器、I/O设备之间的数据传送。EUBIU指令队列3.1.18086微处理器的结构1、

3、执行部件EUEU组成：算术逻辑单元（ALU），可完成8位或16位操作数进行算术或逻辑运算；8个16位通用寄存器（AX、BX、CX、DX、SI、DI、SP和BP）；标志寄存器；控制电路。EU功能：负责指令的执行，即：从总线接口部件BIU的指令队列取得指令，执行之后向BIU送回运算结果，并把运算结果的状态特征保存到标志寄存器中。2、总线接口部件BIUBIU组成：4个16位段寄存器（DS、CS、ES、SS）；指令指针寄存器（IP）；20位的地址加法器；6字节指令队列缓冲器；内部暂存器和总线控制逻辑。BIU功能：负责CPU与存储器、I/O设备

4、之间的数据传送。具体包括：取指令送指令队列，配合EU从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给EU，或者把EU的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。2、总线接口部件BIU1）段寄存器8086采用存储器地址分段的方法来解决在16位字长的计算机里提供20位地址的问题。段寄存器就是专门存放段地址的寄存器，每个段寄存器的值可以确定一个段的起始地址，而各段有不同的用途。8086中有4个16位段寄存器，它们是：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）。2、总线接口部件BIU2）指令指针寄

5、存器IP指令指针寄存器IP提供下一条要取出的指令所在存储单元的16位偏移地址。2、总线接口部件BIU3）地址加法器8086CPU采用段地址、段内偏移地址两级存储器寻址方式，由一个20位地址加法器根据16位段地址和16位段内偏移地址计算出20位的物理地址PA（PhysicalAddress）。其计算方法是：将CPU中的16位段寄存器内容左移4位（×16）与16位的逻辑地址（又称偏移地址）在地址加法器内相加，得到所寻址单元的20位物理地址。根据寻址方式的不同，偏移地址可以来自指令指针寄存器（IP）或其它寄存器。假设（CS）=FE00H，（

6、IP）=0400H，那么下一条要取出的指令所在内存单元的20位物理地址PA=FE00H×10H+0400H=FE400H。2、总线接口部件BIU4）内部暂存器用于内部数据的暂存，该部分对用户透明，在编程时可不予理会，用户无权访问。2、总线接口部件BIU5）指令队列缓冲器8086有6字节指令队列缓冲器；8088有4字节指令队列缓冲器；缓冲器采用“先进先出”策略，暂时存放BIU从存储器中预取的指令。在执行指令的同时，可以从内存中取出下一条或下几条指令放到缓冲器中，一条指令执行完后，可立即执行下一条指令，从而解决了以往CPU取指令期间，运算

7、器的等待问题。2、总线接口部件BIU6）总线控制逻辑总线控制逻辑发出总线控制信号，实现存储器的读/写控制和I/O的读写控制。它将CPU内部总线与外部总线相连，是CPU与外部电路进行数据交换的路径。总线控制逻辑控制8086通过20条引脚线分时传送20位地址线、16位数据和4位状态信息。3、BIU和EU的工作过程8086的总线BIU和EU在很多时候可以并行工作，使得取指令、指令译码和执行指令这些操作构成操作流水线。当指令队列中有两个空字节，且EU没有访问存储器和I/O接口的要求时，BIU会自动把指令取到指令队列中。3、BIU和EU的工作过

8、程当EU准备执行一条指令时，它会从指令队列前部取出指令执行。在执行指令的过程中，如果需要访问存储器或者I/O设备，那么EU会向BIU发出访问总线的请求，以完成访问存储器或者I/O接口的操作。如果此时BIU正好处于空闲状态