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1、1,第二章 8086系统结构,2-2 8088/8086的存储器组织,2-3 8086的系统配置及引脚功能,2-4 8086CPU时序,2-1 8086CPU结构,2-1 8086CPU结构,第二章 8086系统结构,一、8086CPU的内部结构,属第三代微处理器 运算能力：数据总线：DB16bit（8086）/8bit（8088）地址总线：AB20bit 内存寻址能力2201MB,3,1.总线接口部件BIU（Bus Interface Unit),组成：16位段寄存器，指令指针，20位地址加法器，总线控制逻辑，6字节指令队列。,作用：负责从内存指定单元中取出指令，送入指令流队列中排队；取出指
2、令所需的操作数送EU单元去执行。,工作过程：由段寄存器与IP形成20位物理地址送地址总线，由总线控制电路发出存储器“读”信号，按给定的地址从存储器中取出指令，送到指令队列中等待执行。,*当指令队列有2个或2个以上的字节空余时，BIU自动将指令取到指令队列中。若遇到转移指令等，则将指令队列清空，BIU重新取新地址中的指令代码，送入指令队列。,*指令指针IP由BIU自动修改，IP总是指向下一条将要执行指令的地址。,2.指令执行部件EU（Exection Unit),组成：通用寄存器，标志寄存器，ALU，EU控制系统等。,作用：负责指令的执行，完成指令的操作。,工作过程：从队列中取得指令，进行译码，
3、根据指令要求向EU内部各部件发出控制命令，完成执行指令的功能。若执行指令需要访问存储器或I/O端口，则EU将操作数的偏移地址送给BIU，由BIU取得操作数送给EU。,3.8086CPU结构的特点：减少了CPU为取指令而等待的时间，提高了CPU的运行速度。,二、8088/8086的寄存器结构,1.通用寄存器组,3.2个控制寄存器,4.4个段寄存器,8088/8086有14个16位寄存器,2.指针/变址寄存器,*4个16位的 数据寄存器（AX，BX，CX，DX）寄存器既可存放数据，也可存放地址。,1.通用寄存器组,*既可作为16位寄存器也可作为8位寄存器使用。（例：AH，AL）8bit寄存器只能存
4、放数据。,*各寄存器隐含用法,*通用性强，对任何指令都具有相同的功能,2.指针及变址寄存器（SP，BP，SI，DI）,*BP，SP寄存器称为指针寄存器，与SS联用。,*DI，SI寄存器称为变址寄存器，与DS联用，在串指令中，SI，DI均为隐含寻址，此时，SI与DS联用，DI与ES联用。,3.指令指针和状态寄存器,（1）指令指针 I P 是一个16位的专用寄存器。当BIU从内存中取出一条指令，自动修改IP，始终指向下一条将要执行的指令在现行代码段中的偏移量。8086/8088中的某些指令执行后会改变IP的内容，但用户不能编写指令直接改变IP 的内容。,*I P是指令地址在代码段内的偏移量（又称偏
5、移地址），IP要与CS配合构成共同物理地址。,（2）状态（标志）寄存器PSW PSW 是一个16位的专用寄存器（6位状态位，3位控制位）存放运算结果的特征。,CF（进位标志）：当运算结果的最高位（D7/D15）出现进位（借位）时，CF=1；PF（奇偶校验标志）：当运算结果中“1”的个数为偶数时，PF=1；AF（辅助进位标志）：当结果的D3向D4（低位字节）出现进位（借位）时，AF=1；ZF（零标志）：当运算结果为零时，ZF=1；SF（符号标志）：当运算结果的最高位D7/D15为1时，SF=1；OF（溢出标志）：当运算结果超过机器所能表示的范围时，OF=1；,DF（方向标志）：在字符串操作时，决
6、定操作数地址调整的方向，DF=1，为递减；IF（中断允许标志）：IF=1，允许CPU响应外部的可屏蔽中断；TF（陷阱标志）：当TF=1，CPU每执行一条指令便自动产生一个内部中断，在中断服务程序中可检查指令执行情况。,4.段寄存器,*CS（代码段寄存器）指向当前的代码段，指令由此段 取出；*SS（堆栈段寄存器）指向当前的堆栈段，栈操作的对象 是该段存储单元的内容；*DS（数据段寄存器）指向当前的数据段，该段中存放程 序的操作数；*ES（附加段寄存器）指向当前的附加段，主要用于字符 串数据的存放，也可以用于一般数据 的存放。,8086/8088按信息存储的不同性质分为四类，分别由四个段寄存器存放
7、该段的首地址，或称为段地址。,2-2 8088/8086的存储器组织,一、存储器地址的分段,矛盾：存储器地址空间1MB，20bit地址线；内部各寄存器和数据总线均为16bit。,1.存储器地址的分段,解决方法：将整个存储器分为若干个逻辑段，每段内地址16bit，即最多地址空间64KB。,允许各逻辑段在整个存储空间浮动，段与段之间可以是连续的，也可以是分开的或重叠的。,每个段的首地址称为“段基值”，“段基值”必须能被16整除（XXXX0H）。,程序执行前，分别对相应的段寄存器CS，DS，SS，ES置“段基值”，若程序长度大于64KB，则可通过对CS送新的“段基值”将程序转移到新段中。,逻辑地址：
8、允许在程序中编排的地址；,2.20位物理地址的形成,物理地址：信息在存储器中实际存放的地址；从00000H-FFFFFH，是CPU访问存储器的实际地址,对给定的任一存储单元，有两部分逻辑地址：段基址（段地址）由CS，DS，SS，ES决定 段内偏移量（段内有效地址）（该单元相对于段基址的距离）,15,3.逻辑地址的来源；,16,1.问题的提出：,二、8086存储器的分体结构,8位机（MCS-51、8088）的存储器地址空间和数据存储格式以字节(8bit)为单位组织存储器地址空间，访问一次存储器，获得一个字节的数据。而8086CPU的数据总线为16位，CPU除了可以对一个字节寻址外，还必须能进行一
9、个字的读写。即：如何组织数据存储格式使CPU访问一次存储器，获得一个字的数据。,17,硬件条件：,（1）将1M的存储空间分成两个存储体：偶地址和奇地址存储体,（2）将数据总线的低8位与偶地址存储体数据线相连，数据总线的高8位与奇地址存储体数据线相连。,18,19,存储器二个连续字节组成一个字，一个字中的每一个字节都有各自的字节地址。存入时以低位字节在低地址，高位字节在高地址的次序存放，字单元的地址以低位地址表示。若要求8086在一个总线周期访问一个整字（16位）时，则该字的地址为偶地址（“对准好”的字）。如果则该字的地址为奇地址（“未对准好”的字），则8086要用两个连续的总线周期访问一个整字
10、，每个周期访问一个字节。,数据存放格式条件：,20,堆栈是利用RAM区中某一指定区域(由用户规定)，用来暂存数据或地址的存储区。堆栈段是由段定义语句在内存中定义的一个段，段基址由SS指定。,堆栈存取数据的原则是“先进后出”，存取数据的方法是压入(PUSH)和弹出(POP)。,堆栈区的栈底是固定的最高地址，其栈顶根据堆栈数据的压入或取出的变化不断改变。栈顶是堆栈区的最低地址，用堆栈指针SP指示。,每执行一条PUSH指令，SP(SP)2，向堆栈压入16bit数据。每执行一条POP指令，从堆栈弹出16bit数据，SP(SP)2。,三、堆栈的概念,21,1、MOV SP，0100H2、PUSH AX3
11、、PUSH BX4、POP AX5、POP BX,例：执行压栈和出栈的过程,22,2-3 8086的系统配置及引脚功能,特点：系统中存储器芯片，I/O芯片不多；地址总线由AD0AD15，A16/S3 A19/S6通过8282锁存器构成；数据总线直接由AD0AD15构成（也可加总线驱动8286）；控制总线由CPU的控制线提供，构成一小型、单处理机系统。,8086CPU是16位处理器，采用40引脚的DIP封装。40条引脚信号按功能可分为4部分：地址总线，数据总线，控制总线以及其他（时钟、电源）。,23,24,25,系统控制信号由总线控制器8288提供，用于多处理机和协处理机结构中。,8086最大组
12、态系统配置图,8288为总线控制器，输入8086的总线状态信号，输出总线命令和控制信号。,8089为总线裁决器，用于裁决哪个处理器拥有对总线的使用权。,26,27,共用信号线,28,三、8088的引脚与8086的不同之处,29,2-4 8086CPU时序,一.指令周期、总线周期、时钟周期,指令周期（Instruction Cycle)：执行一条指令所需要的时间。（一个指令周期由一个或若干个总线周期组成）总线周期（Bus Cycle)：CPU完成对存储器或I/O端口一次访问所需的时间；时钟周期（Clock Cycle)：时钟频率的倒数,是CPU的时间基准（T状态);（若8086的主频为5MHZ，
13、一个时钟周期为200ns）,30,一个总线周期一般由四个T组成。T1：输出地址；T2、T3：传送数据。若存储器或外设速度慢，可插入等待周期Tw。,若一个总线周期后不执行下一个总线周期，即总线上无数据传输操作，系统总线处于空闲状态，此时执行空闲周期。,31,存储器读时序,32,2、T1上升沿ALE=0锁存地址信号A19A0，,33,具有等待状态的存储器读时序,8086在T3状态的的前沿采样READY线，若发现其为低，则在T3周期结束后，插入一个Tw状态。以后在每个Tw周期的前沿采样READY线，只有在发现它为高电平时，才在这个Tw结束后进入T4周期。,具有等待状态的存储器读时序,34,2.存储器写周期,存储器写时序,AD15 AD0：在T2T4期间CPU送上欲输出的数据，而无高阻态；,存储器写时序与存储器读时序相似，其不同点在于：,35,2、T1上升沿 ALE=0锁存地址信号A19A0,5、T4结束 写周期结束,36,复位时序,3.系统复位,当8086在RESET引线上检测到一个脉冲的正沿时，停止正在进行的所有操作，处于初始化状态，直到RESET信号变低。,系统复位，各寄存器的状态：,
