微机原理_第2章微处理器_微机原理地址-优快云博客

8086简介
Intel系列的第三代16位（字长，由加法器、寄存器、数据总线的位数决定，第1章中1.2.2有说明）微处理器
  采用了HMOS高密度工艺，集成度达每片4万多只晶体管
  单一+5V电源，主频为5M Hz /10M Hz
内部和外部的数据总线宽度都是16位
  地址总线宽度20位，可寻址空间达2^20，即1MB

2^10——1KB 2^20——1MB 2^30——1GB 2^40——1TB

8088设计目标是为了与Intel的8位外围接口芯片直接兼容。

8088和8086的内部结构基本相同，两者的软件也完全兼容；最主要的区别是外部数据总线：8086是16位数据总线，8088是8位数据总线。

2.1.1 8086的功能结构

前言总结

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（运算器由算术逻辑单元（ALU）、累加器、状态寄存器、通用寄存器组等组成）、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。

8086CPU的内部功能结构框图

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<见本章2.1.2的4.指令指针寄存器和标志寄存器，FR为标志寄存器>中。
        EU不直接与CPU外部系统相连，当需要与主存储器或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（偏移地址）及所需传送的数据。

（2）EU的组成
说法一：
        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。
        说法二：
        EU由运算器、寄存器组、控制器等组成，负责指令的执行。

（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；地址指针BP、SP和变址寄存器SI、DI都是16位寄存器，一般用来存放地址信息。
        ALU的核心是16位二进制加法器。其功能：一是进行算术/逻辑运算，二是按指令的寻址方式提供给BIU所需要操作对象的16位（偏移）地址，让BIU对内存储器或I/O空间寻址，传输操作对象。
        16位状态标志寄存器FR（7位未用）存放操作后的状态特征和设置的控制标志<见本章2.1.2的4.指令指针寄存器和标志寄存器>。

        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负责完成CPU与存储器或I/O设备之间的数据传送。它的具体功能为以下三个方面：
①BIU从主存（外面存储器）取指令送到指令队列缓冲器。
②CPU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。
③计算并形成访问存储器的20位物理地址<8086有20根地址线>。

（2）BIU的组成
BIU由4个16位段寄存器（CS、DS、SS、ES）、16位指令指针寄存器（IP）、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）先进先出
        地址加法器是用来产生20位存储器物理地址的，物理地址 = 16×段地址 + 偏移地址 = 段地址 <<4 + 偏移地址（二进制）。
        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。

EU和BIU两部分在很多时候可以并行工作

        使取指令、指令译码、执行指令构成作业流水线。
        每当指令队列中出现空字节，且EU没有访问存储器和接口的要求时，BIU自动从存储器读出指令代码，存于指令队列，供EU执行。
        在一条指令执行的过程中，就可以预取下一条（或多条）指令，从而减少了8086CPU为取指令而等待的时间，提高了CPU的运行速度。
        在以后的几代微处理器中，对内部结构的改进主要由此入手，将指令的执行过程进一步分解，尽可能使每一步骤都能同时执行，由此提高微处理器的执行速度。

2.1.2 8086的寄存器结构【14个寄存器，必须掌握】

8086CPU内部设有三组信息寄存器和一个标志寄存器，即：通用数据寄存器组（AX/BX/CX/DX）、地址指针（SP/BP）和变址寄存器（SI/DI）、段寄存器组（CS/DS/SS/ES）、16位的指令指针寄存器IP和标志寄存器FR。
它们用于暂存CPU操作过程中需要的指令地址、数值计算的数据和数据处理的中间结果。

1．通用数据寄存器（AX/BX/CX/DX）

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。
四个寄存器（8位或16位）：存放计算过程中所用到的操作数、结果或其他信息。
        AX：累加器(Accumulator)，算术计算的主要寄存器，所有的I/O指令都使用这一寄存器与外部设备传送信息。
        BX：通用寄存器，在计算存储器地址时，用作基址(Base)寄存器。
        CX：通用寄存器，在循环和串处理指令中用作隐含的计数器(Counter)。
        DX：通用寄存器，数据(Data)寄存器，一般在作双字长运算时把DX和AX组合在一起存放一个双字长数，用来存放高位字，也可用来存放I/O的端口地址。

8086中通用寄存器的一般用法和隐含用法

2．地址指针（SP/BP）和变址寄存器（SI/DI）

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。

指针及变址寄存器（4个16位寄存器）
指针寄存器
SP （Stack Pointer）堆栈指针寄存器（存放栈顶的偏移地址）
BP （Base Pointer）基址指针寄存器（堆栈区中的一个基址地址）
变址寄存器
SI （Source Index）源变址寄存器
DI （Destination Index）目的变址寄存器

8086中地址寄存器的一般用法和隐含用法