計算機(jī)硬件技術(shù)基礎(chǔ)-張桂新Chapter2-1

第二章8086/8088微處理器第一節(jié)

8086/8088微處理器的結(jié)構(gòu)第二節(jié)

8086/8088的尋址方式第三節(jié)

8086/8088的指令系統(tǒng)第四節(jié)

DOS操作系統(tǒng)簡介第一節(jié)

8086/8088微處理器的結(jié)構(gòu)一、簡介二、8086/8088的編程結(jié)構(gòu)

1.總線接口部件

2.執(zhí)行部件

3.工作原理三、8086/8088的寄存器組四、8086/8088的存儲器組織

1.內(nèi)存物理地址的形成

2.內(nèi)存單元內(nèi)容的存放及表示五、8086/8088的I/O組織一、8086/8088簡介

Intel系列的16位CPU雙列直插式封裝40根引腳工作頻率為4.77MHz~10MHz工作電源+5V

8088

8086:對外有16根數(shù)據(jù)線，20根地址線可尋址的內(nèi)存單元數(shù)220=1M內(nèi)存地址范圍00000~FFFFFH8088:內(nèi)部寄存器、運算部件及內(nèi)部操作均按16位設(shè)計,除對外數(shù)據(jù)線為8根外，其余與8086基本相同。為與當(dāng)時已有的8位外設(shè)接口芯片兼容。

IBMPC、IBPPC/XT采用8088CPU

8088二、8086/8088的編程結(jié)構(gòu)

編程結(jié)構(gòu)：指從程序員和使用者的角度看到的結(jié)構(gòu)。與芯片內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)和實際布局有區(qū)別。某CPU芯片內(nèi)部實物圖1.總線接口部件BIU

（BusInterfaceUnit)

→運輸部門2.執(zhí)行部件EU(ExecuteUnit)

→加工部門3.工作原理DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器總線接口控制電路AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組BIUABDBCB地址加法器指令隊列PSW標(biāo)志寄存器EU運算器8088編程結(jié)構(gòu)DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器總線接口控制電路AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組BIUABDBCB地址加法器指令隊列PSW標(biāo)志寄存器EU運算器1.總線接口部件BIU

構(gòu)成部分

4個16位段寄存器：

CS，DS，ES，SS16位IP指令指針寄存器地址加法器

4字節(jié)的指令隊列

(8086的指令隊列為6字節(jié))DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器PSW標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組指令隊列總線接口控制電路運算器地址加法器8088編程結(jié)構(gòu)BIUEU

主要功能負(fù)責(zé)與存儲器、I/O接口傳遞數(shù)據(jù)具體完成：

1)從內(nèi)存取指令，送到指令隊列;

2)配合執(zhí)行部件從指定的內(nèi)存單元或I/O端口取數(shù)據(jù);

3)將執(zhí)行部件的操作結(jié)果送到指定的內(nèi)存單元或I/O端口。2．執(zhí)行部件EU構(gòu)成部分：

8個16位寄存器：

AX、BX、CX、DXSP、BP、DI、SI1個標(biāo)志寄存器PSW1個算術(shù)邏輯運算部件ALU主要功能執(zhí)行部件負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。(包括算術(shù)、邏輯運算，控制命令等)DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器PSW標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組指令隊列總線接口控制電路運算器地址加法器8088編程結(jié)構(gòu)BIUEU3.工作原理

計算機(jī)的工作過程是：取指令,執(zhí)行指令CPU總線內(nèi)存DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器PSW標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組指令隊列總線接口控制電路運算器地址加法器、、、指令1指令2指令3指令4、、、數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3、、、地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址譯碼器總線接口部件和執(zhí)行部件可并行工作，提高工作效率。指令的提取和執(zhí)行分別由BIU和EU完成。BIU和EU相互獨立又相互配合1)當(dāng)指令隊列有一個空字節(jié)時，

BIU自動把指令取到指令隊列中2)執(zhí)行部件總是從指令隊列前部提出指令去執(zhí)行。3)如果在執(zhí)行指令的過程中，需要訪問內(nèi)存或I/O端口，

EU會請求BIU去完成存取操作。DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器PSW標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組指令隊列總線接口控制電路運算器地址加法器8088編程結(jié)構(gòu)BIUEU由于有指令隊列的存在，在EU執(zhí)行指令的同時，BIU可取指令，即BIU和EU可處于并行工作狀態(tài)。

取指

取指

取指取指取數(shù)取指

等待

執(zhí)行

執(zhí)行執(zhí)行等待執(zhí)行時間8088的工作原理：BIUEU三、8086/8088的寄存器組共有14個16位寄存器,

其中：

AX、BX、CX、DX

又可分成兩個8位寄存器。其它10個只能作為16位寄存器。DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器總線接口控制電路AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組BIUABDBCB地址加法器指令隊列PSW標(biāo)志寄存器EU運算器8088編程結(jié)構(gòu)DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器總線接口控制電路AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組BIUABDBCB地址加法器指令隊列PSW標(biāo)志寄存器EU運算器

狀態(tài)標(biāo)志寄存器PSW(ProcessorStatusWord)16位寄存器，包含9個標(biāo)志各標(biāo)志在標(biāo)志寄存器中的位置如下：

用了其中的9位，其它7位在8086/8088中無意義。

9個標(biāo)志按其作用分狀態(tài)標(biāo)志和控制標(biāo)志兩類

狀態(tài)標(biāo)志：OF、SF、ZF、AF、PF、CF

共6個記錄指令運行過程或運算結(jié)果的狀態(tài)信息。常作為后續(xù)轉(zhuǎn)移指令的控制條件，又稱為條件碼。控制標(biāo)志:DF、IF、TF

共3個

作用是控制CPU的操作。各狀態(tài)標(biāo)志的含義：CF：進(jìn)位標(biāo)志(CarryFlag)

反應(yīng)運算過程中，最高位是否產(chǎn)生進(jìn)位/借位。

(最高位，對字節(jié)操作指D7位,對字操作指D15位)

加法，最高有效位有進(jìn)位CF＝1，否則CF＝0

減法，最高有效位有借位CF＝1，否則CF＝0AF：輔助進(jìn)位標(biāo)志(AuxiliaryCarryFlag)

反應(yīng)運算過程中，對字節(jié)操作D3位是否產(chǎn)生進(jìn)位。對字操作D7位有進(jìn)位或借位時，AF＝1，否則AF＝0。ZF：零標(biāo)志(ZeroFlag)

反應(yīng)運算結(jié)果是否為0。

運算結(jié)果為0時，ZF＝1，否則ZF＝0SF：符號標(biāo)志(SignFlag)

反應(yīng)運算結(jié)果的符號位。對字節(jié)操作SF＝D7

對字操作SF＝D15OF：溢出標(biāo)志(OverflowFlag)

反應(yīng)運算過程中是否產(chǎn)生溢出。產(chǎn)生溢出，OF＝1，否則為0。PF：奇偶標(biāo)志(ParityFlag)

反應(yīng)運算結(jié)果中“1”的個數(shù)情況。有偶數(shù)個“1”時，PF＝1,否則PF＝0。

10110101被加數(shù)8位

+

10001111加數(shù)8位進(jìn)位1

111111

01000100和8位PSW標(biāo)志寄存器運算器標(biāo)志寄存器運算器被加數(shù)加數(shù)和進(jìn)位例

8位二進(jìn)制加法如下，給出各狀態(tài)標(biāo)志位的值

最高位D7位產(chǎn)生進(jìn)位:CF=1D3位產(chǎn)生進(jìn)位:AF=1相加的結(jié)果為44H,不為0:ZF=0結(jié)果的最高位為0:SF=0兩負(fù)數(shù)相加結(jié)果為正，溢出:OF=1結(jié)果中有2個1，偶數(shù)個1:PF=1100111各控制標(biāo)志作用(以后用到再介紹)：DF：方向標(biāo)志在串操作指令中控制地址變化的方向。當(dāng)DF＝1時，地址遞減；當(dāng)DF＝０時，地址遞增。IF：中斷標(biāo)志當(dāng)IF＝1時，允許CPU響應(yīng)可屏蔽中斷申請。當(dāng)IF＝０時，禁止CPU響應(yīng)可屏蔽中斷申請。TF：跟蹤標(biāo)志為調(diào)試程序設(shè)置的一個控制標(biāo)志。當(dāng)TF＝1時，CPU按單步方式執(zhí)行指令。四、8086/8088的存儲器組織

1.

內(nèi)存物理地址的形成

2.

內(nèi)存單元內(nèi)容的存放及表示1.內(nèi)存物理地址的形成取指令、取數(shù)、存數(shù)時，都要訪問內(nèi)存，

被訪問內(nèi)存單元的地址由CPU提供。DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器PSW標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組指令隊列總線接口控制電路運算器地址加法器、、、指令1指令2指令3指令4、、、數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3、、、地址總線AB數(shù)據(jù)總線DB控制總線CB地址譯碼器

8086/8088有20根地址線，可尋址220=1M個內(nèi)存單元，而CPU內(nèi)部寄存器均為16位，故：

20位的地址需由一個附加部件完成。這個部件就是地址加法器。DSESSSCSIP數(shù)據(jù)暫存器PSW標(biāo)志寄存器執(zhí)行部件控制電路指令譯碼器AXBXCXDXAHBHCHDHSIDIBPSPALBLCLDL寄存器組指令隊列總線接口控制電路運算器地址加法器8088編程結(jié)構(gòu)BIUEU地址加法器的工作原理

可表示為：

物理地址PA=段地址＋偏移地址

=(段寄存器)×16+偏移地址

=(段寄存器)×10H+偏移地址即段寄存器的內(nèi)容左移4位，加上偏移地址物理地址PA=段地址＋偏移地址

=(段寄存器)×10H+偏移地址段寄存器有4個：DS、ES、CS、SS

偏移地址由IP、SP、BX、BP、SI、DI

或一個8位或16位二進(jìn)制數(shù)得到。這種存儲器管理方式叫分段編址。物理地址PA=段地址＋偏移地址

=(段寄存器)×10H+偏移地址或段寄存器的內(nèi)容左移4位，加上偏移地址例：某內(nèi)存單元的段地址由DS、偏移地址由BX給出。若(DS)=2000H,(BX)=1000H，計算其物理地址。

PA=(DS)×10H+(BX)=2000H×10H+1000H=21000H要點：(段地址由16位的段寄存器給出，可將段地址直接用16位表示)物理地址20位，段地址20位，偏移地址16位。物理地址PA=段地址＋偏移地址

=(段寄存器)×10H+偏移地址由16位段寄存器決定有216=64K個段值

由16位偏移地址決定每個段的大小為0~64K

每個段最大64K，但不一定是64K，可據(jù)需要分配。用()表示內(nèi)存單元的內(nèi)容：(21000H)=0FH(2000：1000H)

=0FH(DS：BX)

=0FH內(nèi)存單元物理地址的幾種表示方法：

PA＝21000H

＝2000：1000H

＝DS：BX…...0FhFFh56h…...21000H內(nèi)存DS:BX2000:1000H

每個內(nèi)存單元有唯一的物理地址，但可由不同的段地址和偏移地址構(gòu)成。(實驗二內(nèi)容)例

某內(nèi)存操作的段值由DS給出，偏移值由BX給出。若(DS)=1000H，(BX)=0150H，

則：PA=(DS)×10H+(BX)=1000H×10H+0150H=10150H若(DS)=1010H，(BX)=0050H，

則：PA=(DS)×10H+(BX)=1010H×10H+0050H=10150H…...12h34h56h…...10150H內(nèi)存10151H10152H物理地址相同，就選中同一單元2．內(nèi)存單元內(nèi)容的存放及表示表示為：(01000H

)=1EH(01001H

)=2FH…...1E2F3C…...01000H內(nèi)存01001H01002H一個內(nèi)存單元可以存放一個字節(jié)信息

8086/8088是16位CPU，可對內(nèi)存進(jìn)行字節(jié)或字操作例

將字?jǐn)?shù)據(jù)1234H寫入從02000H開始的內(nèi)存單元