1、第2章 8088/8086系统硬件结构,2.1 8088CPU的功能结构 2.2 8088与8086微处理器的差别,2.1 8088CPU的功能结构,2.1.1 8088CPU的内部寄存器8088CPU内部共有14个16位的寄存器，其中包括4个16位的数据寄存器AX、BX、CX、DX；2个16位的指针寄存器SP、BP；2个16位的变址寄存器SI、DI；2个16位的控制寄存器IP、F及4个16位的段寄存器CS、DS、ES、SS，如图2.1所示。,图2.1 8088CPU内部寄存器结构,1.通用寄存器组通用寄存器组包括4个数据寄存器AX、BX、CX、DX；2个指针寄存器SP、BP及2个变址寄存器S
2、I、DI。4个数据寄存器用来存放16位数据，也可以将每个数据寄存器分为2个8位的寄存器，用于存放8位数据。此时，AX可分为AH及AL；BX可分为BH及BL；CX分为CH及CL；DX分为DH及DL，它们可作为8位寄存器单独使用。这样既可以进行16位的算术运算和逻辑运算，也可以进行8位的算术运算和逻辑运算，这是8088指令系统的一个特点。,两个指针寄存器中的SP是堆栈指针寄存器，它和堆栈段寄存器一起就可以确定堆栈在内存中的位置。BP是基数指针寄存器，通常用来存放基地址，使得8088的寻址更加灵活。两个变址寄存器：SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，均用于指令的变址寻址。SI通常指向源操作数，
3、而DI通常指向目的操作数。,不仅4个数据寄存器可以任意参加算术运算和逻辑运算，而且BP，SP，SI，DI也可以任意参加算术运算和逻辑运算，因而称以上寄存器为通用寄存器。为了充分地利用这些通用寄存器，在某些指令中又对其中的寄存器作了特殊的约定，使这些寄存器在通用的基础上附加了一点特殊性。这些特殊的约定虽然增加了掌握指令的难度，但是当学完指令系统后会发现，这点难度是不大的，是容易克服的。,例如，虽然通用寄存器都可作为累加器使用，但在某些算术运算中(如乘法运算、除法运算、十进制调整等)，还是指定了以AX作为累加器，这就使AX与其它的通用寄存器有所区别，因而在8088中，把AX称为累加器。由于在变址寻
4、址中，指定BX为基址寄存器，因此，BX便被称为基址寄存器#.在循环控制或重复操作的指令中，常把循环或重复的次数放在CX或CL中，因而称CX为计数寄存器。在乘法、除法中，乘积或被除数超过16位时，总是用DX与AX存放，故DX便被称为数据寄存器。,对于SI和DI寄存器也有类似的情况，即在专用的串操作指令中，指定SI作为源串的地址指针，DI作为目标串的地址指针，并在串指令执行时，自动地改变SI或DI的值，因而称SI、DI为变址寄存器。SP作为堆栈栈顶元素的指针，不能指向栈顶以外的元素，为此，增加了一个基址指针寄存器BP，使它可以指向由SS作为堆栈段基址的栈中的任意位置。BP与SP具有不同的概念和用途
5、,我们要注意将它们区别开来。,2.专用寄存器组专用寄存器组包括作为控制寄存器使用的指令指针寄存器IP和状态标志寄存器F，此外还有4个用于实现1MB存储器寻址的段寄存器CS、DS、SS、ES。以上寄存器都是16位的寄存器。8088指令中给出的地址最多只有16位，而与寻址有关的寄存器也是16位的，由于16位地址最多只能寻址64KB。,4个段基地址CS、DS、ES、SS仅仅指出了段从哪个地址开始，但还不能决定正在使用的具体的存储单元的地址，因此我们把正在使用的存储单元的地址与所在段的基地址的偏移量称为段内偏移量或者称为有效地址EA，真正的物理地址是由段寄存器值左移4位与段内偏移量相加后的结果，如图2
6、.2所示。,图2.2 8088生成物理地址的过程,例如取指令时，CS值为2000H，而IP值为3500H，则被取指令的物理地址为：20000H CS左移4位) 3500H 段偏移23500H 物理地址又如SS值为7900H，已知栈顶元素的物理地址为7B450H，则堆栈指针SP的值为：7B450H) 79000H2450H即SP值为2450H.,1MB是16个64KB存储器的总和，但这并不意味着1MB只能包括16个逻辑段。因为这些段既可以首尾相连，可以相互间隔开。也可以相互重叠或者部分重叠，只要不影响程序的正常执行(例如不会取错指令或数据等)即行，所以，逻辑段个数可能多于16个也可能少于16个。
7、此外，段寄存器如何与偏移量形成相应的物理地址，这在8088中有个基本约定。正常情况下一般按这个基本约定形成所需的物理地址，但也允许有特例情况，被称为段超越，即不用约定的段基址，而是用可修改的段基址与某偏移量来形成所需的物理地址，见表2.1。,表2.1 段寄存器使用约定,专用寄存器组中的指令寄存器IP只能与CS寄存器相互结合，才能形成指令的真正的物理地址。标志寄存器F则用来反映系统的状态及指令执行的结果，8088的F使用了9个标志位，各位有不同的意义,如图2.3所示。,图2.3 标志寄存器的结构,(1)进位标志CF当指令执行的结果在最高位出现进位或借位时，CF1；否则CF0。8088中，字节操作
8、的最高位为D7；字操作的最高位为D15。在执行加、减、比较、移位等指令时，将根据结果改变CF标志位的状态。(2)奇偶标志PF当指令执行的结果中1的个数为偶数时，PF1；否则PF0。在执行逻辑运算的指令时，将根据结果改变PF标志位的状态。,(3)辅助进位标志AF当指令执行的结果，若低半字节(低4位)向高半字节进位或借位时，AF1；否则AF0。该标志常用于十进制数运算结果的调整，以得到十进制的结果。(4)零标志位ZF当指令执行的结果为0时，ZF1；否则ZF0。(5)符号标志位SF当运算结果的最高位(字节操作时为D7位，字操作时为D15位)为1时，SF1；否则SF0。因SF与结果的最高位一致，故可用
9、SF值反映结果是正或负。,2.1.2 8088CPU的两大功能结构8088CPU的两大功能结构为总线接口单元BIU(BusInterfaceUnit)和指令执行单元EU(ExecutionUnit),如图2.4所示。U单元负责指令的执行，由算术逻辑单元ALU、标志寄存器F、通用寄存器及EU控制器等组成，主要进行16位的各种运算及有效地址的计算。EU不与计算机系统总线(外部总线)相关，而从BIU中的指令队列取得指令。这个指令队列中，存放着BIU预先由存储器中取出的若干个字节的指令(8088为4个字节，8086为6个字节长队列)。,图2.4 8088CPU内部结构,1.EUEU单元负责指令的执行，
10、由算术逻辑单元ALU、标志寄存器F、通用寄存器及EU控制器等组成，主要进行16位的各种运算及有效地址的计算。EU不与计算机系统总线(外部总线)相关，而从BIU中的指令队列取得指令。这个指令队列中，存放着BIU预先由存储器中取出的若干个字节的指令(8088为4个字节，8086为6个字节长队列)。,2. BIUBIU单元用来实现EU的所有总线操作。它由地址加法器，段寄存器CS、DS、SS、ES，指令指针IP，指令队列缓冲器和总线控制逻辑组成。BIU负责CPU与存储器或外部设备之间的信息交换。将取指令部分和执行指令部分分开的好处是，在EU执行指令的过程中，BIU可以取出多条指令放入指令流队列中。当E
11、U执行完一条指令后，就可以立即执行下一条指令，从而减少了CPU为取指令而等待的时间，提高了运算的速度。这是8088CPU的一大优点。,在8088以前的8位微处理器中，程序的执行过程如图2.5所示，它是由取指令和执行指令这两个动作的反复循环来完成的。由于取指令与执行指令是串行工作的，因而取指令期间，CPU不能执行指令，只能等待取指令的完成。,图2.5 8位微机指令执行过程,在8088中，由于BIU和EU是分开独立工作的，所以取指令和执行可以同时进行，它的执行过程如图2.6所示。从图2.6可以看到，8088的这种结构减少了等待取指令所需的时间，提高了CPU的利用率，不仅提高了指令执行的速度，同时又
12、可以降低对存储器的存取速度的要求。这种取指令和执行的重叠操作技术，在以前，只有在大型机中才使用。,图2.6 EU与BIU并行工作情形,2.2 8088与8086微处理器的差别,1.结构区别8086的指令队列长度为6个字节，当队列空闲两个字节时，BIU自动从存储器取出指令字节，存入指令队列中；而8088的指令队列为4个字节长，当队列空闲一个字节时，BIU就自动取指令字节，并存到指令队列中去。,2. 端脚上的区别8088对外数据总线为8位，故仅分时复用地址线的低8位，即AD0AD7这8条为地址/数据线。A8A15专门用于地址线。8086对外数据总线为16位，故与16位的地址线分时复用，即AD0AD15这16条均为地址/数据线。,
