1、80x86微處理器的結構2、存儲器組織從8086到pentium(8086:16位，8088:準16位)執行部件（EU）總線接口部件（BIU）微處理器的結構微機原理微處理器的結構8086微處理器的基本框圖微機原理微處理器的結構功能：負責與M、I/O端口傳送數據。總線接口部件要從內存取指令送到指令隊列；

CPU執行指令時，要配合執行部件從指定的內存單元或者外設端口中取數據，將數據傳送給執行部件；或把執行部件的操作結果傳送給指定的M或I/O口。

通過總線從內存取指令和操作數--指令隊列--EU--執行完畢--BIU--內存。總線接口單元微機原理微處理器的結構組成

4個段地址寄存器（CS、DS、ES、SS），

16位指令指針寄存器IP，

20位的地址加法器(16d段地址+偏移地址＝物理地址), 6字節（8086）或4字節（8088）的指令隊列,

總線控制電路:處理器與外界總線聯系的轉接電路。 包括三組總線：

20位地址總線，16位雙向數據總線，一組控制總線。總線接口單元微機原理微處理器的結構指令隊列8086的指令隊列為6個字節,8088的指令隊列為4個字節。執行指令的同時從內存中取下一條或幾條指令，取來的指令放在指令隊列中，使BIU具有預取指令的功能，是一種先進先出（FIFO）的數據結構。指令執行順序順序指令執行：指令隊列存放緊接在執行指令后面的那一條指令。執行轉移指令：BIU清除指令隊列中的內容，從新的地址取入指 令，立即送往執行單元，然后再從新單元開始重 新填滿隊列。總線接口單元微機原理微處理器的結構功能：負責指令執行。組成：4個通用寄存器：AX、BX、CX、DX;4個專用寄存器：BP、SP、SI、DI， 標志寄存器（PSW）9個標志位算術邏輯單元:16位加法器，用于對寄存器和指令操作數進行算術或邏輯運算，EU控制系統：接受從總線接口單元的指令隊列中取來的指令代碼，對其譯碼和向EU內各有關部分發出時序命令信號，協調執行指令規定的操作。 執行單元微機原理微處理器的結構8086/8088微處理器:BIU和EU分開，取指和執行可以重迭，大大減少了等待取指所需的時間，提高CPU的利用率。重迭操作技術：一方面提高了整個執行速率，另一方面降低了與之相配的存儲器的存取速度的要求。執行單元微機原理微處理器的結構8086、8088共有14個16位寄存器8個通用寄存器：AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI4個段寄存器：CS,SS,DS,ES指令指針：IP標志寄存器：FR編程結構微機原理微處理器的結構

8086的寄存器結構AX、BX、CX、DX作為通用寄存器。用來暫存計算過程中所用到的8位或16位的操作數或 操作數的地址或指令，結果或其它信息。訪問形式: 可以用16位的訪問;或者可以用字節（8位）形式訪問,高8位記作:AH、BH、CH、DH低8位記作:AL、BL、CL、DL通用寄存器微機原理微處理器的結構AX——（Accumulator）作為累加器。 它是算術運算的主要寄存器， 所有I/O指令都使用這一寄存器與外部設備交換數據。 例：INAL,20H OUT30H,AXBX——Base用作基址寄存器使用。 在計算內存儲器地址時，經常用來存放基址。 例： MOVAX,[BX+03H]通用寄存器微機原理微處理器的結構CX—Count可以作計數寄存器使用。 在循環LOOP指令和串處理指令中用作隱含計數器。DX—Data可以作為數據寄存器使用。一般在雙字長乘除法運算時，把DX和AX組合在一起存放一個雙字長(32位)數，DX用來存放高16位;對某些I/O操作DX可用來存放I/O的端口地址（口地址256）。例：MULBX;(AX)(BX)(DX)(AX)

例:INAL,DX通用寄存器微機原理微處理器的結構地址指針與變址寄存器：

SP、BP、SI、DI四個16位寄存器。 以字為單位在運算過程中存放操作數， 經常用以在段內尋址時提供偏移地址。

段地址:只取段起始地址高16位值。偏移地址:指在段內某內存單元物理地址相對段起始地址的偏移值。 …

高16位值0000B通用寄存器微機原理微處理器的結構地址指針寄存器(SP、BP)SP（stackpointer）——

堆棧指針寄存器用來指示棧頂的偏移地址,必須與SS段寄存器聯合使用確定實際地址。BP（basepointer）——

基址指針寄存器可以與SS寄存器聯合使用來確定堆棧段中某一存儲器單元地址。通用寄存器微機原理微處理器的結構8086系統存儲器與總線連接堆棧和指針設:(SS)=3F00H,(SP)=0060H堆棧和指針如下圖：堆棧是內存開辟的一個特殊數據區，一端固定，一端浮動，嚴格按照后進先出的工作原則。數據總線地址總線D7~D01MX8位存儲體A19~A000000HFFFFFHA19~10............a1a0棧底4EFFFH3F060H(SP)=60H3F000H(SS)=3F00H變址寄存器(SI、DI)SI—SourceIndexRegister源變址寄存器。

DI—DestinationIndex目的變址寄存器。使用場合：常用于變址尋址。一般與DS聯用，用來確定數據段中某一存儲單元的地址，SI,DI具有自動增量和自動減量功能.例：MOVAX,[SI] 通用寄存器微機原理微處理器的結構在串處理指令中，SI、DI作為隱含的源變址和目的變址寄存器分別達到在數據段和附加段中尋址的目的。如右圖。例： …… MOVSI,2000H MOVDI,3000H MOVCX,100H CLD...... MOVSB

…….

串處理指令執行示意圖段寄存器:4個16位段寄存器CS、DS、SS、ES。用來識別當前可尋址的四個段，不可互換的使用。CS—CodeSegmentRegister代碼段寄存器,用來識別當前代碼段（程序一般放在代碼段）。DS—DataSegmentRegister數據段寄存器,用來識別當前數據段寄存器。SS—StackSegmentRegister堆棧段寄存器，用來識別當前堆棧段。ES—ExtraSegmentRegister附加段寄存器，用來識別當前附加段。段寄存器微機原理微處理器的結構IP—InstructionPointer指令指針寄存器用來存儲代碼段中的偏移地址;16位，為指令計數，具有自動加1功能，指向下一個內存單元，使指令能按順序執行。程序運行過程中IP始終指向下一次要取出的指令偏移地址。IP要與CS寄存器相配合才能形成真正的物理地址。指令指針寄存器微機原理微處理器的結構PSW—（ProcessorStatesWordProgram）程序狀態字寄存器，16位寄存器。由條件碼標志FLAG、控制標志構成。只用了其中9位,6位條件碼標志,3位控制標志。控制寄存器微機原理微處理器的結構標志寄存器微機原理微處理器的結構條件碼包括6位：CF、PF、AF、ZF、SF、OF。OF（OverflowFlag）溢出標志（一般指補碼溢出）OF=1：在運算過程中，如操作數超過了機器表示的范圍稱為溢出。OF=0：在運算過程中，如操作數未超過了機器能表示的范圍稱為不溢出。 字節允許范圍-128—+127， 字運算范圍-32768—+32767標志寄存器微機原理微處理器的結構SF（SignFlag）符號標志

SF=1：記錄運算結果的符號為負。

SF=0：記錄運算結果的符號為正。ZF（ZeroFlag）零標志

ZF=1：運算結果為0。

ZF=0：運算結果不為0。CF（CarryFlag）進位標志

CF=1：記錄運算時從最高有效位產生進位值。

CF=0：記錄運算時從最高有效位不產生進值。標志寄存器微機原理微處理器的結構AF（AuxiliaryCarryFlag）輔助進位標志

AF=1：記錄運算時第3位（半個字節）產生進位值。

AF=0：記錄運算時第3位（半個字節）不產生進位值。PF(ParityFlag)奇偶標志

PF=1:結果操作數低8位中有偶數個1。

PF=0:結果操作數低8位中有奇數個1。標志寄存器微機原理微處理器的結構對控制標志位進行設置后,對其后的操作起控制作用。控制標志位包括3位:TF、IF、DF

。跟蹤（陷阱）標志TF、中斷標志IF、方向標志DF

。TF(TrapFlag)跟蹤(陷阱)標志位

TF=1,每執行一條指令后，自動產生一次內部中斷，使CPU處于單步執行指令工作方式，便于進行程序調試，用戶能檢查程序。

TF=0,CPU正常工作，不產生陷阱。控制標志微機原理微處理器的結構IF(InteruptFlag)中斷標志位IF=1,允許外部可屏蔽中斷。CPU可以響應可屏蔽中斷請求IF=0,關閉中斷。CPU禁止響應可屏蔽中斷請求。IF的狀態對不可屏蔽中斷和內部軟中斷沒有影響。DF(DirectionFlag)方向標志位DF=1,每次串處理操作后使變址寄存器SI和DI減量，使串處理高地址向低地址方向處理。DF=0,每次串處理操作后使變址寄存器SI和DI增量,使串處理從低地址向高地址方向處理。DF方向標志位是在串處理指令中控制處理信息的方向用的。微機原理微處理器的結構控制標志控制信息：由系統程序或用戶程序根據需要用指令來設置的。狀態信息：由中央處理器，根據計算結果自動設置的，機器提供了設置狀態信息指令，必要時，程序員可以用這些指令來建立狀態信息。標志寄存器微機原理微處理器的結構標志: 運算結果最高位為0 ∴SF=0

運算結果本身≠0 ∴ZF=0

低8位中1的個數為奇數個 ∴PF=0

最高位沒有進位 ∴CF=0

第三位向第四位無進位 ∴AF=0

次高位向最高位沒有進位，最高位向前沒有進位,∴OF=0例1：執行兩個數的加法，分析對標志位的影響。微機原理微處理器的結構運算結果最高位為1 SF=1運算結果本身不為0 ZF=0最高位向前無進位 CF=0 次高位向最高位產生進位，而最高位向前沒有進位OF=1結果低8位含偶數個1 PF=1第三位向第四位有進位 AF=1在絕大多數情況下，一次運算后并不影響所有標志，程序也并不需要對所有的標志作全面的關注。一般只是在某些操作后，對其中某個標志進行檢測。例2：執行兩個數的加法，分析對標志位的影響。微機原理微處理器的結構例：1、10110001＋11001100＝

2、2345H+3219H=(16位相加) 3、23451H+3219H=

1、10110001＋11001100＝ 則CF=1,PF=1,AF=0,ZF=0,SF=0,OF=12、2345H+3219H=(16位相加)

則CF=0,PF=1,AF=0,ZF=0,SF=0,OF=03、23451H+3219H=

則CF=0,PF=1,AF=0,ZF=0,SF=0,OF=0微機原理微處理器的結構1、80x86微處理器的結構2、存儲器組織存儲單元的地址和內容

存儲器位編號：

8086字長16位，由二個字節組成，位編號如下：

高位字節MSB（8～15位） 低位字節LSB（0～7位）

存儲器組織微機原理微處理器的結構

內存單元的地址和內容存儲單元地址微機原理微處理器的結構......11001111B......物理地址內容00000H00001H00002H00006HFFFFFH機器字長是16位，大部分數據以字節為單位表示，一個字存入存儲器占有相繼的二個單元：低位字節存入低地址，高位字節存入高地址。字單元的地址采用它的低地址來表示。例：字單元:（0004H）=1234H,

字節單元:（0004H）=34H

微機原理微處理器的結構存儲單元內容存儲器分段

CPU只能進行16位運算，尋址范圍<＝64K，對于1M空間只能分段，將段起始地址放在段寄存器，稱為段基址，段起始地址必須能被16整除。信息在1M空間內的實際地址稱為物理地址。為20位，由16位段基址左移4位，再加上16位段內偏移量也即由這兩部分邏輯地址相加。存儲器組織微機原理微處理器的結構存儲器分段

例： CS=2010H，IP=3550H (邏輯地址) 20100H＋3550H=23650H (物理地址)

取指令 CS+IP 物理地址 堆棧操作 SS+SP

操作數 DS+16位偏移量 數據塊移動 ES+DI存儲器組織微機原理微處理器的結構有20條地址線，可直接尋址1M，地址范圍00000H—FFFFFH，每個地址可放一個字節，相鄰兩地址可放一個字（低位在前，高位在后）。存儲器特性：存儲器的內容是取之不盡的。即從某個單元取出其內容后，該單元仍保持原來的內容不變，可以重復取出；只有存入信息后，原有的內容自動消失。存儲器組織微機原理微處理器的結構存儲器地址分段：8086有20條地址總線，直接尋址能力為220=1M字節。用16進制數表示1M字節的地址范圍應為00000H~FFFFFH。 （1）8086內部20位物理地址形成 （2）邏輯地址與物理地址微機原理微處理器的結構存儲器組織存儲器地址分段

8086地址總線是20位的，CPU中的寄存器是16位的，

20位地址無法用16位寄存器表示，必須分段。程序員在編制程序時把存儲器劃分成段。段內地址16位,每個段的大小最大可達64KB；實際可以根據需要來確定段大小，可以是1，100，1000，在64K范圍內的任意字節數。IBMPC機對段的起始地址有限制，即段不能從任意地址開始： 必須從任一小段（paragraph）的首地址開始。微機原理微處理器的結構存儲器組織物理地址：在1M字節存儲器里，每個存儲單元都有一個唯一的20位地址作為該存儲單元的物理地址。

CPU訪問存儲器時，必須先確定所要訪問的存儲單元的物理地址才能取出（或存入）該單元中的內容。20位物理地址