文档介绍：第二章第二章 80x86 80x86 微处理器微处理器合肥工业大学计算机与信息学院合肥工业大学计算机与信息学院 2012-02 2012-02 微型计算机原理及其应用 2 第二章第二章 80x86 80x86 微处理器微处理器 微处理器的基本结构 Intel8086 微处理器 8086 中的程序状态字和堆栈 8086 系统的组成 8086 系统时钟和总线周期 80386 微处理器* 80486 微处理器* Pentium 处理器* 3 1. 算术逻辑单元 ALU 2. 控制器 3. 总线与总线缓冲器 4. 寄存器阵列 微处理器的基本结构微处理器的基本结构 4 数学问题的求解可分解为算术和逻辑运算实现。?在算术运算中,若符号数采用补码表示,则减法可用加法实现;乘除法可通过多次的加减和移位实现。?在逻辑运算中,只要具备“与”、“或”、“非”、“异或”等功能的部件就能实现各种复杂的逻辑运算。?所以,在不考虑数据信息表示方式的情况下,计算机只要具备加法、“与”、“或”、“非”等运算和移位操作功能, 就能实现各种算术运算和逻辑运算。算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit , ALU) ?是一个对二进制数进行算术和逻辑运算的部件。 算术逻辑单元算术逻辑单元 ALU ALU 5 ALU 的主要功能?硬件实现基本运算?加、减、求补、与、或、非、异或、移位、 BCD 码运算的十进制调整等。?乘除法运算?中低档的 8位微处理器:乘除法运算是通过软件编程实现的,它由加、减、移位功能组合完成。?高档的 8位微处理器和 16 位以上的微处理器:专用的乘除法指令,其乘除法运算功能也由硬件电路来完成。?浮点运算?在8位或 16 位微处理器中,所有数都采用定点数表示,浮点数由两个定点数组成,浮点运算采用软件编程实现。?高性能微处理器中集成了专门的浮点处理器,并有专门的浮点运算指令。 算术逻辑单元算术逻辑单元 ALU ALU 6 算术逻辑单元算术逻辑单元 ALU ALU ALU 的构成与工作原理☆核心: 加法器(与门+ 或门电路) ?加法运算?减法运算:补码表示?加法?乘除运算:用移位操作实现?数据经内部总线进入 DR ? DR 的待运算数据和 FR 的进位标志(CF) 输入 ALU ?结果送 DB 或 DR ,同时将运算结果的状态送 FR 保存。 DR FR 内部总线内部总线 7 1. 算术逻辑单元 ALU 2. 控制器 3. 总线与总线缓冲器 4. 寄存器阵列 微处理器的基本结构微处理器的基本结构 8 控制器控制器任务:取指令、指令译码和指令执行。?操作命令的发布、程序和原始数据的输入、 CPU 内部信息处理、结果输出、外设与主机之间的信息交换等。至少包括指令部件、时序部件和微操作控制电路。☆☆☆操作数 9 指令部件?程序计数器 PC ?工作原理: 计算机运行程序时, PC 指针首先指向要执行程序的首地址,开始取指令操作,取出指令后, PC 指针的内容就自动增加, 指向下一条指令的首地址。 控制器控制器操作数 10 指令部件(续) ?指令寄存器 IR ?存放当前执行指令内容,包括操作码和操作数两部分。?操作码通过指令译码器译码,得到相关的操作命令; ?操作数则表示指令执行时需要的数据或存放数据的地址。 控制器控制器操作数