2.1　概　述

視頻二維碼（掃碼觀看）

一、微處理器及8088/8086CPU

1微處理器

2程序和指令

程序：具有一定功能的指令的有序集合。

指令：由人向計算機發出的、能夠為計算機所識別的命令。

3指令執行的一般過程

取指令→指令譯碼→讀取操作數→執行指令→存放結果

取指部件，分析部件，執行部件

4順序執行和并行流水線

順序執行方式：各功能部件交替工作，按順序完成指令的執行過程。

并行流水線方式：各功能部件并行工作。

順序工作方式

并行流水線工作方式

58088/8086 CPU的特點

68088CPU的兩種工作模式

8088可工作于兩種模式下

最小模式為單處理器模式。

最大模式為多處理器模式。

兩種工作模式的選擇方式

8088是工作在最小還是最大模式由MN/MX(———)引線的狀態決定。

MN/MX(———)＝0——工作于最大模式

MN/MX(———)＝1——工作于最小模式

二、8088/8086的引線及功能

1主要引線——最小模式下的8088引線

地址線和數據線：

AD₀～AD₇：低8位地址和低8位數據信號分時復用。在傳送地址信號時為單向，傳送數據信號時為雙向。

A₁₆～A₁₉：高4位地址信號，與狀態信號分時復用。

A₈～A₁₅：8位地址信號。

主要的控制和狀態信號：

WR(———)：寫信號；

RD(———)：讀信號；

IO/M(＿)：為“0”表示訪問內存，為“1”表示訪問接口；

DEN(————)：低電平有效時，允許進行讀/寫操作；

DT/R(＿)：數據收發器的傳送方向控制；

ALE：地址鎖存信號；

RESET：復位信號。

例：

當WR(———)＝1，RD(———)＝0，IO/M(＿)＝0時，表示CPU當前正在進行讀存儲器操作。

READY信號：

中斷請求和響應信號：

INTR：可屏蔽中斷請求輸入端

NMI：非屏蔽中斷請求輸入端

INTA(—————)：中斷響應輸出端

總線保持信號：

HOLD：總線保持請求信號輸入端。當CPU以外的其他設備要求占用總線時，通過該引腳向CPU發出請求。

HLDA：總線保持響應信號輸出端。CPU對HOLD信號的響應信號。

28088和8086CPU引線功能比較

數據總線寬度不同：8088的外部總線寬度是8位，8086為16位。

訪問存儲器和輸入輸出控制信號含義不同：8088——IO/M(＿)＝0表示訪問內存；8086——IO/M(＿)＝1表示訪問內存。

其他部分引線功能的區別。

三、8088/8086的內部結構

1組成

8088/8086內部由兩部分組成：

2執行單元

運算器

功能→指令的執行

指令譯碼

指令執行→在ALU中完成

暫存中間運算結果→在通用寄存器中

保存運算結果特征→在標志寄存器FLAGS中

3總線接口單元

功能：

從內存中取指令到指令預取隊列；

指令預取隊列是并行流水線工作的基礎；

負責與內存或輸入/輸出接口之間的數據傳送；

在執行轉移程序時，BIU使指令預取隊列復位，從指定的新地址取指令，并立即傳給執行單元執行。

結論：

指令預取隊列的存在使EU和BIU兩個部分可同時進行工作，從而：

提高了CPU的效率；

降低了對存儲器存取速度的要求。

四、內部寄存器

內部寄存器的類型：含14個16位寄存器，按功能可分為三類

1通用寄存器

數據寄存器（AX，BX，CX，DX）

地址指針寄存器（SP，BP）

變址寄存器（SI，DI）

數據寄存器

8088/8086含4個16位數據寄存器，它們又可分為8個8位寄存器，即：

AX→AH，AL

BX→BH，BL

CX→CH，CL

DX→DH，DL

數據寄存器特有的習慣用法

AX：累加器。所有I/O指令都通過AX與接口傳送信息，中間運算結果也多放于AX中；

BX：基址寄存器。在間接尋址中用于存放基地址；

CX：計數寄存器。用于在循環或串操作指令中存放計數值；

DX：數據寄存器。在間接尋址的I/O指令中存放I/O端口地址；在32位乘除法運算時，存放高16位數。

地址指針寄存器

SP：堆棧指針寄存器，其內容為棧頂的偏移地址；

BP：基址指針寄存器，常用于在訪問內存時存放內存單元的偏移地址。

BX與BP在應用上的區別

作為通用寄存器，二者均可用于存放數據；

作為基址寄存器，用BX表示所尋找的數據在數據段；用BP則表示數據在堆棧段。

變址寄存器

SI：源變址寄存器

DI：目標變址寄存器

變址寄存器在指令中常用于存放數據在內存中的地址。

2控制寄存器

IP：指令指針寄存器，其內容為下一條要執行指令的偏移地址。

FLAGS：標志寄存器，存放運算結果的特征

6個狀態標志位（CF，SF，AF，PF，OF，ZF）

3個控制標志位（IF，TF，DF）

狀態標志位（1）

CF（Carry Flag）：進位標志位。加（減）法運算時，若最高位有進（借）位則CF＝1

PF（Parity Flag）：奇偶標志位。運算結果的低8位中“1”的個數為偶數時PF＝1

AF（Auxiliary Carry Flag）：輔助進位標志位。加（減）操作中，若Bit3向Bit4有進位（借位），AF＝1

狀態標志位（2）

ZF（Zero Flag）：零標志位。當運算結果為零時ZF＝1

SF（Sign Flag）：符號標志位。當運算結果的最高位為1時，SF＝1

OF（Overflow Flag）：溢出標志位。當算術運算的結果超出了有符號數的可表達范圍時，OF＝1

控制標志位

TF（Trap Flag）：陷井標志位，也叫跟蹤標志位。TF＝1時，使CPU處于單步執行指令的工作方式。

IF（Interrupt Enable Flag）：中斷允許標志位。IF＝1使CPU可以響應可屏蔽中斷請求。

DF（Direction Flag）：方向標志位。在數據串操作時確定操作的方向。

3段寄存器

CS：代碼段寄存器，存放代碼段的段基地址。

DS：數據段寄存器，存放數據段的段基地址。

ES：附加段寄存器，存放數據段的段基地址。

SS：堆棧段寄存器，存放堆棧段的段基地址。

段寄存器的值表明相應邏輯段在內存中的位置。

內部寄存器小結

全部為16位寄存器，只有4個數據寄存器分別可分為2個8位寄存器。

所有16位寄存器中：

①全部通用寄存器中，只有AX和CX中的內容一定為參加運算的數據，其余通用寄存器中的內容可能是數據，也可能是存放數據的地址；

②SP中的內容通常為堆棧段的棧頂地址；

③段寄存器中的內容為相應邏輯段的段地址；

④IP中的內容為下一條要取的指令的偏移地址；

⑤FLAGS中有9位標志位。

五、存儲器尋址

1內存單元的編址（1）

每個內存單元在整個內存空間中都具有惟一的地址：物理地址

每個內存單元的地址碼都由兩部分組成：

段（基）地址：16位

段內地址：16位相對地址或偏移地址

存儲器的編址（2）

段基地址：決定存儲單元在內存中的位置

相對地址（偏移地址）：決定該存儲單元相對段內第一個單元的距離邏輯段的起始地址稱為段首：段首的偏移地址為0，每個邏輯段內的第一個單元

存儲器的編址（3）

存儲器的編址（4）

·物理地址：內存單元在整個內存空間中的惟一地址。

2實地址模式下的存儲器地址變換

內存物理地址由段基地址和偏移地址組成

物理地址＝段基地址×16＋偏移地址

例：

例：

設某操作數存放在數據段，DS＝250AH，數據所在單元的偏移地址＝0204H。則該操作數所在單元的物理地址為：250AH×16＋0204H＝252A4H。

3存儲器的保護模式

保護模式：支持多任務的工作模式，提供了多任務保護機制；內存段的訪問受到限制，不能再隨意存取數據段。

保護模式下的內存訪問：不再直接從段寄存器中獲得段基地址，段基地址存放在內存的段描述符表中，由段描述符寄存器給出段描述符表的基地址，段寄存器中僅存放段選擇符。

保護模式下的存儲器地址變換：

4堆棧及堆棧段的使用

堆棧：內存中一個特殊區域，用于存放暫時不用或需要保護的數據。常用于響應中斷或子程序調用。

例：

已知SS＝1000H，SP＝0100H

則：堆棧段的段首地址＝10000H

棧頂（偏移）地址＝0100H

若該段最后一個單元地址為10200H，則：棧底偏移地址＝0200H

視頻二維碼（掃碼觀看）

5實模式下的存儲器尋址小結

每個內存單元在整個內存空間中都具有惟一地址

每個內存單元的地址都由兩部分組成：段基地址　段內相對地址（偏移地址）。段基地址決定了邏輯段在內存中所占的區域，改變段基地址，則改變了邏輯段的位置。

一個邏輯段的默認長度為64KB，最小長度值為16B。邏輯段可以有多個，但只有4種類型。在一個程序模塊中，每種類型的邏輯段最多只能有一個。

六、總線時序

時序：CPU各引腳信號在時間上的關系

總線周期：CPU完成一次訪問內存（或接口）操作所需要的時間。

一個總線周期至少包括4個時鐘周期。

七、8088系統總線

主要內容：

總線的基本概念和分類；

總線的工作方式；

常用系統總線標準。

1概述

總線：

是一組導線和相關的控制、驅動電路的集合。是計算機系統各部件之間傳輸地址、數據和控制信息的通道。

2總線分類

3總線的系統結構

單總線結構

多總線結構

面向CPU的雙總線結構

存儲器與I/O接口間無直接通道

現代微機中的多總線結構

4總線的基本功能

數據傳送

仲裁控制

出錯處理

總線驅動

5常用系統總線

ISA（8/16位）

PCI（32/64位）

AGP（加速圖形端口，用于提高圖形處理能力）

PCI-E（PCI Express）：目前最新的系統總線標準，采用串行方式傳輸數據，依靠高頻率來獲得高性能。

6總線的主要性能指標

總線帶寬（B/S）：單位時間內總線上可傳送的數據量

總線位寬（bit）：能同時傳送的數據位數

總線的工作頻率（MHz）：總線帶寬＝（位寬/8）×（工作頻率/每個存取周期的時鐘數）

7兩種工作模式下的總線連接

8088可工作于兩種模式下

最小模式為單處理器模式，控制信號較少，一般可不必接總線控制器。

最大模式為多處理器模式，控制信號較多，須通過總線控制器與總線相連。

最小模式下的總線連接示意圖

最大模式下的總線連接示意圖