第2章Intel8086微處理器的結(jié)構(gòu)18086CPU是16位微處理器，即CPU內(nèi)外數(shù)據(jù)總線為16位，一個(gè)總線周期可以傳送一個(gè)字（16位）數(shù)據(jù)。8088CPU是準(zhǔn)16位微處理器，CPU內(nèi)部數(shù)據(jù)總線為16位，外部數(shù)據(jù)總線為8位，一個(gè)總線周期只能傳送一個(gè)字節(jié)（8位）。兩者的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本上是相同的，其地址引腳為20位，可尋址1MB主存空間。8086/8088CPU采用較先進(jìn)的指令流水線結(jié)構(gòu)，將取指令與執(zhí)行指令的功能分別交給兩個(gè)獨(dú)立的部件實(shí)現(xiàn)，即總線接口部件（BIU）與執(zhí)行部件（EU）。2一、執(zhí)行單元與總線接口單元（8086CPU)注：8086CPU數(shù)據(jù)總線16位，指令隊(duì)列為6個(gè)字節(jié)；8088CPU數(shù)據(jù)總線8位，指令隊(duì)列為4個(gè)字節(jié)。3（一）總線接口單元BIU（BusInterfaceUnit）功能：負(fù)責(zé)與Memory、I/O端口傳送數(shù)據(jù)。取指令時(shí)，從存儲(chǔ)器指定地址取出指令送入指令隊(duì)列排隊(duì)。執(zhí)行指令時(shí)，根據(jù)EU命令對(duì)指定存儲(chǔ)器單元或I/O端口存取數(shù)據(jù)。

組成：4個(gè)段地址寄存器（CS、DS、ES、SS）16位指令指針寄存器IP20位的地址加法器(16d

段地址+偏移地址＝物理地址)6字節(jié)（8086）或4字節(jié)（8088）的指令隊(duì)列總線控制電路:處理器與外界總線聯(lián)系的轉(zhuǎn)接電路。包括三組總線：20位地址總線，8位（8086）/16位（8086）雙向數(shù)據(jù)總線，一組控制總線。4（二）執(zhí)行單元EU（

ExecutionUnit）

執(zhí)行部件的功能就是負(fù)責(zé)從指令隊(duì)列取指令并執(zhí)行，執(zhí)行部件由下列幾個(gè)部分組成:（1）4個(gè)數(shù)據(jù)寄存器，即AX、BX、CX、DX；（2）4個(gè)指針、變址寄存器：SP，BP，DI，SI；（3）標(biāo)志寄存器FR；（4）算術(shù)邏輯單元ALU。5（三）流水線工作方式8086/8088取指部分與執(zhí)行部分是分開的。在一條指令的執(zhí)行過(guò)程中可以取出下一條（或多條）指令，指令在指令隊(duì)列中排隊(duì)；在一條指令執(zhí)行完成后,就可以立即執(zhí)行下一條指令，減少CPU為取指令而等待的時(shí)間，提高CPU的利用率和整個(gè)運(yùn)行速度。8086/8088微處理器:BIU和EU分開，取指和執(zhí)行可以重迭，大大減少了等待取指所需的時(shí)間，提高CPU的利用率。6圖2-38086的執(zhí)行順序7大家應(yīng)該也有點(diǎn)累了，稍作休息大家有疑問(wèn)的，可以詢問(wèn)和交流8二、8086/8088的寄存器結(jié)構(gòu)AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDIIPFLAGSCSDSSSES通用寄存器組累加器基址寄存器計(jì)數(shù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器堆棧指針基址指針源變址寄存器目的變址寄存器指令指針標(biāo)志寄存器代碼段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器堆棧段寄存器附加段寄存器數(shù)據(jù)寄存器地址指針、變址寄存器控制寄存器段寄存器15870AXBXCXDX9二、8086/8088的寄存器結(jié)構(gòu)1、通用寄存器 ：

數(shù)據(jù)寄存器、地址指針寄存器、變址寄存器數(shù)據(jù)寄存器包括:AX、BX、CX、DX地址指針寄存器包括:SP、BP變址寄存器包括:SI、DI2、段寄存器：CS、SS、DS、ES3、控制寄存器：IP、FLAGS10圖2-58086通用寄存器11（1）數(shù)據(jù)寄存器AX：（Accumulator）作為累加器。它是算術(shù)運(yùn)算的主要寄存器，所有I/O指令都使用這一寄存器與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)。BX：Base用作基址寄存器使用。在計(jì)算內(nèi)存儲(chǔ)器地址時(shí)，經(jīng)常用來(lái)存放基址。CX：Count可以作計(jì)數(shù)寄存器使用。 在循環(huán)LOOP指令和串處理指令中用作隱含計(jì)數(shù)器。DX：Data可以作為數(shù)據(jù)寄存器使用。一般在雙字長(zhǎng)乘除法運(yùn)算時(shí)，把DX和AX組合在一起存放一個(gè)雙字長(zhǎng)(32位)數(shù)，DX用來(lái)存放高16位;對(duì)某些I/O操作DX可用來(lái)存放I/O的端口地址（口地址

256）。1．通用寄存器12（2）地址指針與變址寄存器SP、BP、SI、DI

四個(gè)16位寄存器。以字為單位在運(yùn)算過(guò)程中存放操作數(shù)，經(jīng)常用以在段內(nèi)尋址時(shí)提供偏移地址。SP（stackpointer）——堆棧指針寄存器用來(lái)指示棧頂?shù)钠频刂?必須與SS段寄存器聯(lián)合使用確定實(shí)際地址。BP（basepointer）——基址指針寄存器可以與SS寄存器聯(lián)合使用來(lái)確定堆棧段中某一存儲(chǔ)器單元地址。變址寄存器(SI、DI)SI——SourceIndexRegister源變址寄存器。DI——DestinationIndex目的變址寄存器。使用場(chǎng)合：常用于變址尋址。一般與DS聯(lián)用，用來(lái)確定數(shù)據(jù)段中某一存儲(chǔ)單元的地址。串操作中，[DS:SI]尋址源操作數(shù)，[ES:DI]尋址目的操作數(shù),SI、DI具有自動(dòng)增量和自動(dòng)減量功能.1．通用寄存器132．段寄存器段寄存器（CS、DS、SS和ES）保存16位段基址。①CS（代碼段寄存器）：代碼段用來(lái)存放程序的指令代碼序列，CS用來(lái)存放當(dāng)前代碼段段首址的高16位，即段基值。②DS（數(shù)據(jù)段寄存器）：數(shù)據(jù)段用來(lái)存放程序的有關(guān)數(shù)據(jù)，DS用來(lái)存放數(shù)據(jù)段的段基值。③SS（堆棧段寄存器）：堆棧段用來(lái)存放按后進(jìn)先出順序存取的信息，SS用來(lái)存放堆棧段的段基值。④ES（附加段寄存器）：附加段常用來(lái)存放運(yùn)行結(jié)果或輔助數(shù)據(jù)，ES用來(lái)存放附加段的段基值。14圖2-6在分段存儲(chǔ)模式中的段寄存器153．FLAGS寄存器共有9個(gè)標(biāo)志位16標(biāo)志寄存器---狀態(tài)標(biāo)志位用來(lái)記錄程序中運(yùn)行結(jié)果的狀態(tài)信息，作為后續(xù)條件轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移控制條件。狀態(tài)標(biāo)志位（條件碼）包括6位：CF、PF、AF、ZF、SF、OF。① OF（OverflowFlag）溢出標(biāo)志（一般指帶符號(hào)數(shù)的補(bǔ)碼溢出）OF=1：在帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算過(guò)程中，結(jié)果超過(guò)了機(jī)器表示的范圍，稱為溢出。OF=0：在帶符號(hào)數(shù)運(yùn)算過(guò)程中，結(jié)果未超過(guò)機(jī)器表示范圍，稱為無(wú)溢出。字節(jié)允許范圍-128—+127，字運(yùn)算范圍-32768—+32767。② SF（SignFlag）符號(hào)標(biāo)志SF=1：記錄運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)為負(fù)。SF=0：記錄運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)為正。③ ZF（ZeroFlag）零標(biāo)志ZF=1：運(yùn)算結(jié)果為0。ZF=0：運(yùn)算結(jié)果不為0。17標(biāo)志寄存器--狀態(tài)標(biāo)志位④ CF（CarryFlag）進(jìn)位標(biāo)志CF=1：記錄運(yùn)算時(shí)從最高有效位產(chǎn)生進(jìn)位或借位。CF=0：記錄運(yùn)算時(shí)從最高有效位不產(chǎn)生進(jìn)位/借位。⑤AF（AuxiliaryCarryFlag）輔助進(jìn)位標(biāo)志AF=1：記錄運(yùn)算時(shí)D3位（半個(gè)字節(jié)）產(chǎn)生進(jìn)位或借位。AF=0：記錄運(yùn)算時(shí)D3位（半個(gè)字節(jié)）不產(chǎn)生進(jìn)位或借位。⑥PF(ParityFlag)奇偶標(biāo)志PF=1:結(jié)果操作數(shù)低8位中有偶數(shù)個(gè)1。PF=0:結(jié)果操作數(shù)低8位中有奇數(shù)個(gè)1。用來(lái)為機(jī)器中傳送信息時(shí)可能產(chǎn)生的誤碼提供檢驗(yàn)條件。18標(biāo)志寄存器--控制標(biāo)志位對(duì)控制標(biāo)志位進(jìn)行設(shè)置后,對(duì)其后的操作起控制作用?？刂茦?biāo)志位包括3位:TF、IF、DF。跟蹤（陷阱）標(biāo)志TF、中斷標(biāo)志IF、方向標(biāo)志DF。TF(TrapFlag)跟蹤(陷阱)標(biāo)志位TF=1,每執(zhí)行一條指令后，自動(dòng)產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷，使CPU處于單步執(zhí)行指令工作方式，便于進(jìn)行程序調(diào)試，用戶能檢查程序。TF=0,CPU正常工作，不產(chǎn)生陷阱。IF(InteruptFlag)中斷標(biāo)志位IF=1,允許外部可屏蔽中斷。CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求。IF=0,關(guān)閉中斷。CPU禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請(qǐng)求。IF的狀態(tài)對(duì)不可屏蔽中斷和內(nèi)部軟中斷沒(méi)有影響。DF(DirectionFlag)方向標(biāo)志位DF=1,每次串處理操作后使變址寄存器SI和DI減量，使串處理從高地址向低地址方向處理。DF=0,每次串處理操作后使變址寄存器SI和DI增量,使串處理從低地址向高地址方向處理。DF方向標(biāo)志位是在串處理指令中控制處理信息的方向用的。19

例如，在字節(jié)運(yùn)算時(shí)：MOV AL,64HADD AL,64H即

D7位向前無(wú)進(jìn)位，故運(yùn)算后CF

=

0；但運(yùn)算結(jié)果超過(guò)了+127，此時(shí)，溢出標(biāo)志位OF

=

1；ZF=0；SF=1；PF=0，AF=020

在字節(jié)運(yùn)算時(shí)：MOV AL,0ABHADD AL,0FFB即D7位向前有進(jìn)位，故運(yùn)算后CF

=

1，但運(yùn)算的結(jié)果未小于?128，此時(shí)，溢出標(biāo)志位OF

=

0。SF=1ZF=0AF=1PF=121三．8086CPU的引腳特性8086CPU采用雙列直插式的封裝形式，具有40條引腳，見(jiàn)右圖。它采用分時(shí)復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，所以有一部分引腳具有雙重功能，即在不同時(shí)鐘周期內(nèi)，引腳的作用不同。8086的引腳信號(hào)（括號(hào)中為最大模式下的名稱）返回本節(jié)22對(duì)于8086的引腳信號(hào)，首先應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.GND,VCC：第1,20腳為地；第40腳為外接電源端。2.AD15—AD0:復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線，雙向工作.在CPU響應(yīng)中斷以及系統(tǒng)總線“保持響應(yīng)”時(shí)，被置為懸浮狀態(tài)。且常將AD0作為低8位數(shù)據(jù)的選通信號(hào)。3.A19/S6—A16/S3：地址/狀態(tài)復(fù)用引腳，輸出。在時(shí)鐘周期的T1狀態(tài)，輸出高4位地址信息，在其它狀態(tài)，輸出狀態(tài)信息。4.BHE/S7：高八位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復(fù)用引腳，輸出。在T1狀態(tài)，輸出BHE信息，為0時(shí)表示高八位數(shù)據(jù)線D15—D8上的數(shù)據(jù)有效。在其它狀態(tài)，輸出狀態(tài)信息S7。23

5.NMI：非屏蔽中斷輸入引腳，非屏蔽中斷信號(hào)是一個(gè)上升沿有效信號(hào)，它一旦接收到一個(gè)上升沿有效信號(hào)，CPU就會(huì)在結(jié)束當(dāng)前指令后，執(zhí)行2號(hào)中斷服務(wù)程序。6.INTR：可屏蔽中斷輸入引腳，CPU在執(zhí)行每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期會(huì)對(duì)INTR信號(hào)采樣,如果IF為1，且INTR為高電平信號(hào),CPU就會(huì)在結(jié)束當(dāng)前指令后，執(zhí)行一個(gè)相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序。7.RD：讀信號(hào)輸出，低電平有效時(shí)，指出將要執(zhí)行一個(gè)對(duì)內(nèi)存或I/O端口的讀操作。在執(zhí)行一個(gè)讀操作的總線周期中，RD在T2，T3，TW狀態(tài)均為低電平，在系統(tǒng)總線進(jìn)入“保持響應(yīng)”期間，為高阻態(tài)。8.CLK：時(shí)鐘輸入。對(duì)時(shí)鐘信號(hào)的占空比有要求。24

9.RESET：復(fù)位信號(hào)輸入，高電平有效，且要求至少維持4個(gè)時(shí)鐘周期以上的高電平才有效。10.READY：“準(zhǔn)備好”信號(hào)輸入。CPU在每個(gè)總線周期的T3狀態(tài)之前對(duì)其采樣，如為低電平，則在T3之后插入等待狀態(tài)TW，直到其變?yōu)楦唠娖胶?，才進(jìn)入T4狀態(tài)。11.TEST：測(cè)試信號(hào)輸入端。低電平有效。在CPU執(zhí)行WAIT指令時(shí)，當(dāng)TEST為有效低電平時(shí)，結(jié)束等待狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行被暫停的程序。

12.MN/MX：最小/最大模式控制信號(hào)輸入。接+5V，則CPU工作于最小模式，接地，則工作于最大模式。258086與8088CPU的主要區(qū)別1.8086CPU的指令對(duì)列有6個(gè)字節(jié),而8088只有4個(gè)字節(jié).2.8086/8088的地址/數(shù)據(jù)總線是分時(shí)復(fù)用的。而8086與8088又是有差別的（8088是內(nèi)16外8，所以只有8條復(fù)用的地址/數(shù)據(jù)總線。

___3.8086的28腳為M/IO,而8088為IO/M.______4.8086的34腳為BHE,8088為SS0.26四、8086的最小模式和最大模式為了適應(yīng)各種使用場(chǎng)合，在設(shè)計(jì)8088/8086CPU芯片時(shí)，就考慮了其應(yīng)能夠使它工作在兩種模式下，即最小模式與最大模式。所謂最小模式，就是系統(tǒng)中只有一個(gè)8088/8086微處理器，在這種情況下，所有的總線控制信號(hào)，都是直接由8088/8086CPU產(chǎn)生的，系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路被減到最少，該模式適用于規(guī)模較小的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。最大模式是相對(duì)于最小模式而言的，最大模式用在中、大規(guī)模的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，在最大模式下，系統(tǒng)中至少包含兩個(gè)微處理器，其中一個(gè)為主處理器，即8086/8086CPU，其它的微處理器稱之為協(xié)處理器，它們是協(xié)助主處理器工作的。271.最小模式:在8086的最小模式中，硬件連接上有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

（1）MN/MX引腳接+5V，決定了8086工作在最小模式。（2）有一片8284A，作為時(shí)鐘發(fā)生器。（3）有三片8282或74LS373，用來(lái)作為地址鎖存器。（4）當(dāng)系統(tǒng)中所連接的存儲(chǔ)器和外設(shè)比較多時(shí)，需要增加系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)能力，這時(shí)，可選用兩片8286或74LS245作為總線收發(fā)器。28最小模式下的典型配置MN/MX引腳接+5V，決定了8086工作在最小模式。29最大模式下的典型配置MN/MX引腳接地，決定了8086工作在最大模式。30五、8086/8088的存儲(chǔ)器組織（一）存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)（二）存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)和物理地址的形成（三）信息分段存儲(chǔ)與段寄存器31（一）、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)單元地址，按字節(jié)編址32存儲(chǔ)單元的的內(nèi)容：一個(gè)存儲(chǔ)單元有效的信息。機(jī)器字長(zhǎng)是16位，大部分?jǐn)?shù)據(jù)以字節(jié)為單位表示。一個(gè)字存入存儲(chǔ)器占有相繼的二個(gè)單元：低位字節(jié)存入低地址，高位字節(jié)存入高地址。字單元的地址采用它的低地址來(lái)表示。例： 字單元:（00004H）=1234H,

字節(jié)單元:（00004H）=34H

同一個(gè)地址既可以看作字節(jié)單元地址，又可看作字單元地址，需要根據(jù)使用情況確定。字單元地址：可以是偶數(shù)也可以是奇數(shù)，（一）存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)（cont.）33（二）存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)和物理地址的形成8086/8088有20條地址總線，直接尋址能力為220=1M字節(jié)。用16進(jìn)制數(shù)表示1M字節(jié)的地址范圍應(yīng)為00000H~FFFFFH。8086/8088地址總線是20位的，CPU中的寄存器是16位的，20位地址無(wú)法用16位寄存器表示，必須分段。段內(nèi)地址16位,每個(gè)段的大小最大可達(dá)64KB；342．8086存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)

8086CPU中有四個(gè)段寄存器：CS，DS，SS和ES，這四個(gè)段寄存器存放了CPU當(dāng)前可以尋址的四個(gè)段的基值，也即可以從這四個(gè)段寄存器規(guī)定的邏輯段中存取指令代碼和數(shù)據(jù)。一旦這四個(gè)段寄存器的內(nèi)容被設(shè)定，就規(guī)定了