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1、微机原理与接口技术本科课程第第2讲讲第2章 8086系统结构本章介绍以下内容8086/8088概述8086CPU的内部结构8086的存储器组织8086CPU的引脚及其功能8086系统配置8086CPU时序2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第2页2.1 8086/8088微处理器概述nIntel 8086和Intel 8088溯源nIntel 8086/8088的基本技术指标n主频：4.77MHzn16位的内部体系结构n数据线16位/8位n20位地址线n16位I/O端口地址线n其他早期微处理器的制造工艺限制引脚数限制芯片面积限制器件速度限制16位微处理器的基本特点引脚功能复用单总线累加器
2、结构。可控三态电路总线分时复用早期微处理器结构特点2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第3页2.2 8086CPU的内部结构n两大部件组成n总线接口部件BIUn（Bus Interface Unit）n执行部件EUn（Execution Unit）n参看8086/8088结构图2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第4页8088的结构框图2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第5页8086的结构框图2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第6页8088应用在IBM PC机上n20世纪70年代末，IBM正式决定参与迅速增长的个人计算机市场n1981年8月12日推出了PCnPC 的
3、CPU芯片采用8088处理器nPC的前驱产品是DataMaster，它的CPU是8085nPC 的其他参数：n操作系统：Dos 1.0n IBM与微软签订了编程语言和操作系统供货合同n两个5英寸软驱n单面5英寸软磁盘，每个容量160KB数据2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第7页 总线接口部件BIUn负责与存储器、I/O端口之间传送数据n构成n四个段寄存器：CS,ES,DS,SSn20位地址加法器n指令队列n8088芯片：4字节n8086芯片：6字节n总线控制逻辑n16位指令指针（程序计数器）2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第8页执行部件EUn负责指令译码、执行与数据处理n构
4、成nEU控制逻辑n暂存器n算术逻辑运算单元ALUn寄存器组n标志寄存器2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第9页8086/8088的寄存器结构n通用寄存器组AX,BX,CX,DXn指针和变址寄存器nSP(Stack Pointer)堆栈指示器nBP(Base Pointer)基址指示器nSI (Source Index Pointer)源变址指示器nDI (Destination Index Pointer)目标变址指示器n段寄存器CS,DS,SS,ESn指令指针寄存器IPn标志寄存器n状态标志：SF,ZF,CF,AF,PF,OFn控制标志：DF,IF,TF2010年3月1日南京大学计算
5、机系第2讲 第10页8086内部寄存器的组成2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第11页标志寄存器与累加寄存器AXAX寄存器有充当外设接寄存器有充当外设接口寄存器的特殊用途口寄存器的特殊用途2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第12页逻辑段n逻辑段（有时也简称段）是内存储器中的一块连续区域。n逻辑段是x86处理器存储管理的基本概念n8086/8088对存储器的一次访问都是在一个段中完成的。n被访问的存储单元地址通过段的首地址和偏移量两个参数决定。内存区域内存区域存储单元存储单元段段A段段A内存区域内存区域段首地址段首地址段长度段长度段偏移量段偏移量2010年3月1日南京大学计算机系
6、第2讲 第13页多个逻辑段n对于Intel 8086/8088处理器而言n程序运行至少有一个段，即代码段CS。n运行时最多4个段nCS,代码段nDS,数据段nES,附加段nSS,堆栈段n程序运行时段的位置和大小可以动态改变nWindows运行时存在多个逻辑段CSSSESDS运行时刻1内存中的段结构CSSSESDS运行时刻2内存中的段结构2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第14页8086/8088存储器分段结构图2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第15页物理地址的形成2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第16页物理地址计算示例2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第17
7、页标志位计算练习n下面两个加法运算之后，6个状态标志位的值是什么？例1例22010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第18页PSW中标志位的符号表示2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第19页标志位计算例1n例1标志位计算题的汇编程序源代码（200502FR.asm）n第1加数=2345h，第2加数=3219h，结果和=555Ehn结果标志位参看下图2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第20页标志位计算例2n例2标志位计算题的汇编程序源代码（200502FR.asm）n第1加数=5439h，第2加数=456Ah，结果和=99A3hn结果标志位参看下图2010年3月1日南京大学计算机
8、系第2讲 第21页8086/8088堆栈结构n堆栈区是一个逻辑段，称为堆栈段。n段基址由堆栈寄存器SS值指定n堆栈段的基址就是栈底n栈顶由堆栈指针寄存器SP值指定n堆栈区的最大容量由最大栈顶指针SP值决定2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第22页nSS=0C000HnSP=1000Hn执行指令行指令nPUSH AXnPUSH BXnPOP CX堆栈操作示意图十六进制数的最左边十六进制数的最左边如果是如果是AF则必须在则必须在它的左边增加一个它的左边增加一个0！2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第23页8086总线周期n指令周期指令周期n指令周期由若干个机器周期指令周期由若干个机
9、器周期组成成n机器周期机器周期n总线周期周期n时钟周期周期nCPU的基本时间计量单位n基本总线周期n4个时钟周期组成n4个时钟周期分别称为4个状态nT1状态，T2状态，T3状态，T4状态n参看总线周期时序图2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第24页典型的BIU总线周期2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第25页8086总线周期序列2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第26页小 结q微处理器主要技术指标q8086/8088内部结构v总线接口部件BIU 执行部件EUq8086/8088寄存器v通用寄存器，指针寄存器，段寄存器，指令指针寄存器v存储器分段使用v物理地址的计算v标志
10、寄存器（PSW,FR）标志寄存器的标志位定义q8086/8088堆栈结构q8086总线周期2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第27页第2讲思考题n微处理器有哪些主要技术指标？nEU和BIU各负责什么工作？它们之间有什么联系？n请描述8086/8088总线接口部件和执行部件的动作管理机制n存储器逻辑段是怎么一回事？n8086CPU中有哪些寄存器？各有什么用途？n8086 的总线周期中哪些状态？各自执行什么操作？n8086的寄存器中，哪些是用户不可访问的？n简要解释下列名词的意义：IP、SP、BP、段寄存器、状态标志、控制标志、物理地址、逻辑地址。2010年3月1日南京大学计算机系第2讲
11、第28页第1次习题布置（1）1名词解释三态输出门，数据双向收发器，锁存器，指令周期，双核处理器，外频28086/8088处理器的EU和BIU部件的作用各是什么？它们之间有什么联系？38086/8088有哪些段寄存器？它们各表示什么？2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第29页第1次习题布置（2）4要完成下述运算或控制，用什么标志位判断?其值是什么?(1)比较两数是否相等。(2)两数运算后结果是正数还是负数?(3)两数相加后是否溢出?(4)采用偶校验方式，判定是否要补“1”?(5)两数相减后比较大小。(6)中断请求信号能否响应?2010年3月1日南京大学计算机系第2讲 第30页第1次习题布置（3）5已知段地址和偏移地址分别为2A06H和0B0A2H，此存储单元的物理地址是什么?6若当前SS=4A04H，SP=0820H，说明堆栈段在存储器中的物理地址。若此时入栈30个字节，SP内容是什么?若再出栈8个字节，SP为什么值?（说明：如果是16进制数，则在数的最后加H标记，否则为10进制数。)