1、2.1 8086微处理器的结构,2.1.1 8086的功能结构 8086微处理器的内部功能结构由两个独立的工作部件执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）构成 EU由运算器、寄存器组、控制器等组成，负责指令的执行 BIU由指令队列、地址加法器、总线控制逻辑等组成，负责与系统总线打交道,1执行部件EU （1）EU的功能 从BIU的指令队列缓冲器中取出指令，由EU控制器的指令译码器译码产生相应的操作控制信号给各部件 对操作数进行算术运算和逻辑运算，并将运算结果的状态特征保存到状态寄存器FR中 EU不直接与CPU外部系统相连，当需要与主
2、存储器或I/O设备交换数据时，EU向BIU发出命令，并提供给BIU16位有效地址及所需传送的数据 （2）EU的组成。 EU由算术逻辑单元ALU，通用数据寄存器组，地址指针和变址寄存器，标志寄存器，数据暂存寄存器和EU控制器组成,（3）EU的特点 通用数据寄存器AX，BX，CX，DX，既可以作16位寄存器使用，也可以分成高、低8位分别作两个8位寄存器使用 ALU的核心是16位二进制加法器 16位状态标志寄存器（7位未用）存放操作后的状态特征和设置的控制标志。 EU控制器是执行指令的控制电路，实现从队列中取指令、译码、产生控制信号等。 2总线接口部件BIU （1）BIU的功能 BIU从主存取指令送
3、到指令队列缓冲器。, CPU执行指令时，总线接口单元要配合EU从指定的主存单元或外设端口中取数据，将数据传送给EU或把EU的操作结果传送到指定的主存单元或外设端口中 计算并形成访问存储器的20位物理地址 （2）BIU的组成。 BIU由4个16位段寄存器、16位指令指针寄存器、20位物理地址加法器、6字节指令队列及总线控制逻辑组成。 （3）BIU的特点： 指令队列是由6个字节的寄存器组成（8088指令队列由4个字节组成）。 地址加法器是用来产生20位存储器物理地址的。 8086分配20条引脚线分时传送20位地址，16位数据和4位状态信息。,2.1.2 8086的寄存器结构 8086CPU内部设有
4、三组信息寄存器和一个标志寄存器 三组寄存器是：通用数据寄存器组、地址指针和变址寄存器、段寄存器组。另有一个16位的指令指针寄存器IP（Instruction Pointer）。 1通用数据寄存器 EU中设置了四个16位通用寄存器，它们是AX、BX、CX和DX，而且都可以拆成两个独立的8位寄存器使用 2地址指针和变址寄存器 EU中设有两个地址指针寄存器SP、BP和两个变址寄存器SI、DI,表2-1 8086中通用寄存器的一般用法和隐含用法,表2-2 8086中地址寄存器的一般用法和隐含用法,（1）8086的堆栈及堆栈操作有以下特点 双字节操作 堆栈向低地址方向生成。 （2）BP、BX都被称为基址
5、指针，但两者用法不同 （3）由于大多数算术和逻辑运算中又可以使用BP、SP和变址寄存器，因而也将这4个寄存器归入通用寄存器组 3段寄存器 8086CPU中有4个段寄存器，用于存放当前程序所用的各段的起始地址，也称为段的基地址。它们分别为： （1）代码段寄存器CS（Code Segment） （2）数据段寄存器DS（Data Segment）。 （3）堆栈段寄存器SS（Stack Segment）。 （4）附加段寄存器ES（Extended Segment）。,4指令指针寄存器和标志寄存器 （1）指令指针寄存器IP 指令指针寄存器IP是一个16位的表示地址指针的寄存器 （2）标志寄存器FR（Fl
6、ag Register） 标志寄存器也称为程序状态字PSW（Program Status Word）寄存器，它是一个16位的标志寄存器，但仅使用其中的9位,D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 位号,标志 寄存器,图2-2 8086CPU标志寄存器,2.1.3 8086的工作模式和引脚特性 1芯片引脚特性的描述 （1）引脚的功能：即引脚信号的定义 （2）信号的有效电平：指控制引脚使用有效时的逻辑电平 （3）信号的流向：芯片与其他部件的联系全靠在引脚上传送信息，这些信息可能自芯片向外输出，也可能从外部输入到芯片，还可能是双向的
7、 （4）引脚的复用：在芯片的设计中，有时为以少量引脚提供更多的功能，会采用引脚复用的做法 （5）三态能力：“三态”能力是指有些引脚除了能正常输出或输入高、低电平外，还能输出高阻状态,28086的工作模式 8086设计了两种工作模式最小模式和最大模式 最小模式，就是系统中的CPU只有8086单独一个处理器 最大模式是相对最小模式而言的，适用于中、大型规模的8086系统 38086的引脚特性 （1）最小模式140引脚的功能定义 （2）最大模式2431引脚的功能定义,2.2 8086的系统组成和总线时序,2.2.1 8086的系统组成 1系统组成的特点 （1）MN/MX端接VCC或GND，决定工作在
8、最小模式或最大模式 （2）8084A为时钟发生器，外接15MHz振荡源，经8284A三分频后，得5MHz主频送到8086系统时钟端CLK。除此之外，8284A还将外部的复位信号RESET和就绪信号READY实现同步后发给8086相应引脚 （3）用3片8282作地址锁存器，在T1时锁存地址/数据复用线上的地址A19A0和BHE信号,（4）当系统所连的存储器和外设较多时，需要增加数据总线的驱动能力 （5）系统组成还必须有其他的一些，如半导体存储器RAM和ROM，外部设备的I/O接口，中断控制管理部件等组件 2最小模式系统组成,3最大模式系统组成,图2-5 8086最大模式典 型的总线部件配置,4存
9、储器组织与分段,5I/O组织 微机I/O端口有两种编址方式： （1）统一编址 （2）独立编址 2. 2. 2 8086的总线时序 1最小模式下的读/写总线周期,（1）最小模式下的总线读操作,（2）最小模式下的总线写周期操作,（3）总线空闲状态 2最大模式下的读/写总线周期,T1 T2 T3 T4,2.3 高档微处理器,2.3.1 80386微处理器 180386的主要特点 （1）采用全32位结构，其内部寄存器、ALU和操作是32位，数据线和地址线均为32位 （2）提供32位外部总线接口，最大数据传输率为32MB/s，具有自动切换数据总线宽度的功能 （3）具有片内集成的存储器管理部件MMU，可支
10、持虚拟存储和特权保护，虚拟存储器空间可达64太字节TB（246字节） （4）具有实地址方式、保护方式和虚拟8086方式3种工作方式 （5）采用了比8086更先进的流水线结构，使其能高效、并行地完成取指、译码、执行和存储管理功能,280386的内部结构,分段部件SU和分页部件PU统称为存储器管理部件MMU（Memory Management Unit）。 总线接口部件BIU是微处理器与系统的接口 指令预取部件IPU的职责是从存储器预先取出指令 执行部件EU由控制部件、数据处理部件和保护测试部件组成 分段部件SU的作用是应执行部件的请求，把逻辑地址转换成线性地址 分页部件PU的作用是把由分段部件产生的线性地址转换成物理地址，并且要检验访问是否与页属性相符合,图2-14 80386功能结构简图,380386内部寄存器 （1）通用寄存器 （2）段寄存器 （3）系统地址寄存器。 （4）指令指针和标志寄存器 （5）控制寄存器 （6）调试寄存器 （7）测试寄存器 480386的三种工作方式 （1）实地址方式 （2）保护虚拟地址方式 （3）虚拟8086方式 （4）实地址方式与虚拟8086方式的主要区别,580386的存储器管理 80386在保护虚拟地址方式下，采用分段、分页两级综合的存储管理， 用分段管理组织其逻辑地址空间的结构， 用分页管理来管理其物理存储,
