单片微机原理及应用 教学课件 ppt 作者 丁元杰 主编_ 备课提纲第七章
445页1、2019/5/26,1,第七章 8086CPU与PC,2019/5/26,2,上世纪七十年代末,IBM公司 推出世界上第一台个人计算机 IBM PC 采用Intel公司的8086 CPU芯片 采用微软公司的DOS操作系统,2019/5/26,3,当前微型计算机市场上,大多数微型计算机的微处理器都是Intel 8086的家族成员,有8086、80186、80286、80386、80486、Pentium (80586)、 Pentium 2、 Pentium 3、 Pentium 4,可把8086微处理器看成基础,以后所推出的都有改进,但保持与8086兼容,即都具有8086的基本逻辑结构。 以8086微处理器组成的微机系统已少见了,但从学习角度出发,仍可作为基本例机学习。,2019/5/26,4,第一节 8086 CPU,2019/5/26,5,一. 结构框图 8086微处理器是Intel 公司于1978年推出的一种高性能微处理器。集成了29000个晶体管,采用标准的40条引脚的双列直插封装,数据线16位,地址线20位,7种基本寻址方式,99条基本指令。时钟频率有三种:5MHZ(8086
2、)、5MHZ(8086-1)和10MHZ(8086-2)。可处理内部软件中断和外部硬件中断,支持单处理器、多处理器系统工作。 为了提高程序的执行速度,充分使用总线, 8086微处理器被设计为两个独立的功能部件: 执行部件和总线接口部件。,2019/5/26,6,图7-1 8086CPU的结构框图,2019/5/26,7,总线接口部件BIU (Bus Interface Unit),BIU是8086CPU与存储器和I/O设备之间的接口部件,它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干条控制总线。 BIU由段寄存器、指令指针寄存器IP、20位地址加法器、指令队列缓冲器和总线控制电路等组成。 具体任务:BIU从内存储器的指定区域中取出指令送到指令队列中去排队;从相应的内存区域或I/O端口中取出操作数,传送给EU。如果指令执行的结果需要存入内存储器,也是由BIU写入相应的内存区域。,2019/5/26,8,(1)地址加法器和段地址 16位的段地址左移4位,与16位的偏移地址相加,生 成20位的物理地址。,2019/5/26,9,(2) 指令指针寄存器IP (Instruction Poin
3、ter) 用来控制CPU的指令执行顺序,和CS一起可以确定当 前所要取的指令在存储器中的物理地址。顺序执行程序 时,CPU取一个指令字节,IP自动加1,指向下一条要读 取的字节。当IP单独改变时,发生段内转移;当CS和IP 同时改变时,发生段间的程序转移。 (3) 指令队列缓冲器(先进先出的栈) 操作原则: 每当指令队列缓冲器中存满1条指令后,EU就 立刻开始执行。 指令队列缓冲器只要空出2个指令字节时,BIU 便自动执行取指操作,直到填满为止。,2019/5/26,10, 每当EU执行一条转移、调用或返回指令后,需 清除指令队列缓冲器,并要求BIU从新的地址 开始取指令。新取的第一条指令将直接经指令 队列缓冲器送到EU去执行,随后取来的指令将 填入指令队列缓冲器 (4)总线控制电路 概括:BIU的作用是负责取指令和存取操作数。,2019/5/26,11,执行部件EU Execution Unit,EU与外部系统没有直接相连。 EU由ALU、通用寄存器、数据暂存寄存器、标志寄存器和EU控制电路等组成。 具体任务:从BIU的指令队列缓冲器中获得指令操作码,通过译码电路分析,发出相应的控制
4、命令,控制ALU数据总线中数据的流向。操作数经过暂存器送入ALU,运算结果经过ALU数据总线送到相应的寄存器。标志寄存器根据运算结果改变状态然后执行该指令,完成指令所规定的操作(主要完成算术逻辑运算及计算指令要求寻址的所在单元地址的16位偏移地址,并送至BIU)EU还对通用寄存器、标志寄存器和指令操作数进行管理。,2019/5/26,12,(1)算术逻辑运算单元ALU:16位的运算器 (2)标志寄存器:16位的寄存器 (3)数据暂存寄存器 (4)通用寄存器组 (5)EU控制电路 概括:EU的作用是负责分析指令和执行指令。,2019/5/26,13,优 点,由于EU和BIU两部件互相独立,故 取指令和执行指令可同时进行。EU执 行的是BIU在前一时刻取出的指令,同 时BIU取出EU下一时刻要执行的指令。 所以提高了利用率和执行速度。,2019/5/26,14,2019/5/26,15,二. 寄存器结构 1. 通用寄存器 AX 累加器 (Accumulator) BX 基址寄存器 (Base Register) CX 计数寄存器 (Counter Register) DX 数据寄存器 (D
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