qs微机原理第02章.pdf

第二章8086/8088微处理器
BUPT

主要内容

„8086/8088微处理器结构/工作原理

„8086/8088CPU的引脚信号和工作模式

„8086/8088的寄存器结构

„8086/8088存储器及I/O的组织

„8086/8088系统总线操作时序
8学时
2.18086/8088微处理器的编程结构
BUPT

„8086/8088微处理器是Intel公司推出的第
三代CPU芯片，它们的内部结构基本相同，
都采用16位结构进行操作及存储器寻址，两
种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件
（DIP）中。

ƒ8088微处理器与8086微处理器
的主要区别是：对外的数据
线只有8位，目的是为了方便
地与8位I/O接口芯片相兼容。
8088的内部结构
地址20位
加法∑
BUPTAHAL器
BHBL
CHCL8位
CS
通用DHDL
„DS
寄存器SP
SS输入/输出
BP
ES控制电路
SI外部总线
IP
DI
内部暂存器
16位

执行部分
1234
ALU控制电路8位
指令队列

标志寄存器

总线接口部件（
执行部件（EU)BIU)返回
2.18086/8088微处理器的编程结构
BUPT

从功能上来看，8086/8088CPU可分为两部分:

„执行部件EU（ExecutionUnit)
功能：负责指令的执行。
组成：包括①ALU(算术逻辑单元)、②通用寄存器组和③标志寄存
器等，主要进行8位及16位的各种运算。

„总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）
功能：负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作:完成取指令,送指
令队列，配合执行部件的动作;从内存单元或I/O端口取操作数，
或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。
组成：它由①段寄存器（DS、CS、ES、SS）、②16位指令指针寄存器IP
（指向下一条要取出的指令代码）、③20位地址加法器（用来产生
20位地址）和④6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。
2.18086/8088微处理器的编程结构
BUPT
8086/8088BIU的特点
„①8086/8088的指令队列分别为6/4个字节，在执
行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，
放在指令队列中，可以提高CPU的工作效率。
„②地址加法器用来产生20位物理地址。
8086/8088可用20位地址寻址1M字节的内存空间，
而CPU内部的寄存器都是16位，因此需要由一个
附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就
是20位的地址加法器。
„例如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取
指令代码的物理地址为0FE400H。
2.18086/8088微处理器的编程结构
BUPT
BIU与EU按以下流水线技术原则协调工作：
①每当8086的指令队列中有两个空字节，或8088的指令队列中
有一个空字节时，BIU就会自动把指令取到指令队列中。
②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前
部取出指令的代码。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O
端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作；
如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令
字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应
EU发出的访问总线的请求。
③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入
空闲状态。
④在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令
的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消
除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令
代码。
2.18086/8088微处理器的编程结构
BUPT

„BIU与EU两者的工作是不同步的，正是这种既
相互独立又相互配合的关系，使得
8086/8088可以在执行指令的同时，进行取
指令代码的操作，也就是说BIU与EU是一种
并行工作方式，改变了以往计算机
取指令→译码→执行指令
的串行工作方式，大大提高了工作效率，同
时降低了对存储器存取速度的要求，这正是
8086/8088获得成功的原因之一。

demo
2.2CPU引脚/工作模式/系统总线的形成
BUPT
GND140VCC
A14239A15
8088/8086A13338A16/S3
A12437A17/S4
CPU的引脚A11536A18/S5
A10635A19/S6
A97808834SS0(HIGH)
A8833MN/MX
AD7932RD
AD61031HOLD(RQ)/GT0)
AD51130HLDA(RQ1/GT1)
AD41229WR(LOCK)
AD31328M/IO(S2)
AD21427