文档介绍：第 3 章
8086微处理器
教学重点
8086/8088的编程结构
引脚信号
工作模式
8086/8088的总线操作与时序
8086/8088的I/O组织
教学要求
理解微处理器的内、外部逻辑结构
了解8086/8088的功能结构
理解各个寄存器组织方式和I/O组织方式
理解存储器的地址空间与寻址的概念
了解数据的存储格式,理解存储器分段的概念
熟练掌握物理地址的形成方法
掌握信息的分段存储与段寄存器之间的关系
理解8086/8088的引脚定义和两种系统组织方式(最大模式和最小模式)
理解时序的概念
了解8086/8088的典型总线时序及其分析方法
第3章 8086微处理器
8086微处理器的编程结构
8086的外部结构
8086CPU的基本操作时序
8086微处理器的编程结构
8086的功能部件
8086的总线周期的概念
8086的功能部件
从功能上8086分为两部分,即总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)和执行部件EU(Execution Unit)。
总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O端口传送数据。
执行部件的功能就是负责指令的执行。
8086 CPU编程结构图
指令队列缓冲器
外部
总线
∑
ALU
地址加法器
器
4
3
2
1
5
6
运算寄存器
标志
执行部分控制电路
执行部件(EU)
总线接口部件(BIU)
AH
BH
CH
DH
AL
BL
CL
DL
SP
BP
DI
SI
CS
DS
SS
ES
IP
内部暂存器
输入/输出
控制
电路
20位
16位
通用
寄存器
16位
8位
总线接口部件BIU
总线接口部件由下列各部分组成:
四个段地址寄存器,即
CS——16位的代码段寄存器,
DS——16位的数据段寄存器,
ES——16位的扩展段寄存器,
SS—一16位的堆栈段寄存器;
16位的指令指针寄存器IP;
20位的地址加法器;
6字节的指令队列;
输入输出控制电路。
执行部件EU
执行部件由下列几个部分组成:
四个通用寄存器,即AX、BX、CX、DX;
四个专用寄存器,即基数指针寄存器BP,堆栈指针寄存器SP,源变址寄存器SI,目的变址寄存器DI;
标志寄存器PSW;
算术逻辑单元ALU。
BIU和EU的动作管理和协调工作
BIU和EU作为CPU的两大部件,虽然不是同步工作的,但是它们相互配合,并行工作,提高了效率。
具体表现为:
每当8086的BIU的6指令队列中有2个为空的时候,BIU会自动从内存中取出下面的指令的字节放到指令队列中。
EU在执行指令的时候总是从BIU的指令队列的前部取出将要执行的指令,然后用几个时钟周期去执行。
在执行指令的过程中,如果指令需要访问内存或者端口,则EU请求BIU进入总线周期,从而完成访问。如果请求时,BIU正好空闲,那么BIU会马上响应请求;如果此时BIU正忙着取指令,那么访问内存和端口的请求必须要BIU完成指令的读取后方可被响应。
当指令队列已满,并且EU没有对BIU的内存和端口访问请求时,BIU进入空闲状态,这其实是BIU对EU的等待。
在执行各种控制转移指令时,下面要执行的指令不是程序中紧接着的指令了,但是指令队列中已经将那些指令装入了指令队列,而这些指令是没有用的。此时,BIU会将指令队列清空,接着往指令队列中装入转向目标地址处的指令。