微机道理与接口技巧2章.ppt

第二章微型计算机中的微处理器
Intel8086/8088结构
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。
在Intel8080与8085的基础上发展起来的。2.18086/8088CPU的编程结构
传统结构的CPU执行程序时，取指令与执行指令交替进行：
为提高CPU的工作效率，8086／8088CPU采用流水线处理方式，取指令与执行指令同时进行。8086/8088的编程结构分两部分：
1、总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）
2、执行部件 EU（ExecutionUnit）8086CPU的功能结构一、总线接口单元BIU（BusInterfaceUnit）

1、功能：负责与存储器、I/O端口进行数据传送。具体讲：
取指令：总线接口部件从内存中取出指令后送到指令队列。
预取指令。
配合EU执行指令，存取操作数和运算结果。
2、组成
•段地址寄存器（CS、DS、ES、SS）。
•16位指令指针寄存器IP。
•地址加法器(形成20位物理地址),
•6字节（8086）或4字节（8088）的指令队列,
•内部寄存器
•总线控制电路:
3、注:
1）指令队列
8086的指令队列为6个字节,
8088的指令队列为4个字节。
2)指令执行顺序
顺序指令执行：指令队列存放紧接在执行指令后面的那一条指令。
执行转移指令：BIU清除指令队列中的内容，从新的地址取入指 令，立即送往执行单元，然后再从新单元开始重 新填满队列。二、EU（ExecutionUnit）执行单元
1、功能：负责指令执行。
2、组成：
•4个通用寄存器：AX、BX、CX、DX
•4个专用寄存器：BP、SP、SI、DI，
•标志寄存器（PSW）：为16位，存放指令执行结果的特征和处理器
状态，如结果为0，为负，单步执行等。
•算术逻辑单元ALU：
16位加法器。完成8位／16位二进制数的算术逻辑运算。
•EU控制系统：
接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，
对其译码和向EU内各有关部分发出时序命令信号，协调执行指
令规定的操作。由此可见，8086/8088微处理器:
BIU和EU分开，取指和执行可以重迭，大大减少了等待取指所需的时间，提高CPU的利用率。

三、8086／8088处理器的启动和程序执行过程

1、CPU的启动
8086／8088系统中，CPU被启动后，处理器内部的各寄存器和标志寄存器的内容自动设置为：

CSFFFFHDS0000H
SS0000HES0000H
IP0000H指令队列空
FR0000H（禁止中断）

因CS＝FFFFH，IP＝0000，所以8086／8088将从地址FFFF0H开始执行指令。故8086／8088引导程序的入口地址在FFFF0H。2、程序执行过程
设程序的指令代码已存放在存贮器中。
（1）BIU从存贮器中取出一条指令存入指令队列。
（2）EU从指令队列取指令并执行指令。BIU利用
总线空闲时间，从内存取第二条指令或取第
三条指令存入指令队列。
（3）EU执行下一条指令。如果前面一条指令有写
存贮器的要求，则通知BIU把前条指令结果写
到存贮器中，然后再取指令存入指令队列。（4）如指令执行要求读取操作数，由BIU完成。
（5）EU执行再下一条指令，返回（1）处继续执行上述
操作过程。
所以，程序的执行过程就是CPU取指令、分析指令、执行指令，再取指令这样一个循环重复过程。
在指令执行过程中，利用EU分析指令操作码和执行指令时不占用总线操作时间的特点，BIU自动地通过总线读取存贮器中的指令码存入BIU指令队列，从而使BIU与EU并行工作，提高CPU执行指令的速度。

四、8086／8088CPU的总线周期概念

总线周期：BIU通过系统总线对存储器或I／O端口进行一次读
／写操作的过程称为一个总线周期。
8086／8088CPU的一个基本总线周期由4个时钟周期（T1~T4）组成，也称4个T状态。
CPU在每个时钟周期内完成若干个基本操作，具体是：
T1状态：CPU向多路复用总线上发送地址信息指出要寻址
的存储单元或外设端口地址。
T2状态：CPU从总线上撤消地址，使总线的低16位置为高
阻抗状态，为传输数据作准备。T3状态：CPU在总线的高4位继续输出总线周期状态信号。在总
线的低16位出现由CPU写出的数据，或者从存储器或
I／O端口读入的数据。
T4状态：总线周期结束。
TW等待状态：如果存储器或I／O设备不能及时配合CPU传送
数据，这时外设或存储器会通过“READY”信号线在
T3状态启动之前向CPU发数据“未准备好”信号，迫
使CPU在T3状态后插