第3章80X86微处理器及其体系结构 本章主要教学内容 8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 8086微处理器的外部引脚特性 8086微处理器的存储器和IO组织 令8086的时钟和总线概念及其最小最大工作方式 令80286、80386、80486等高档微处理器 教学目的:使学生掌握80X86微处理器的基本使用 教学重点:8086微处理器的组成及其寄存器结构:808 微处理器的存储器和IO组织 教学难点:8086微处理器的存储器和O组织
1 第3章 80X86微处理器及其体系结构 本章主要教学内容 v 8086微处理器的基本性能指标、组成及其寄存器结构 v 8086微处理器的外部引脚特性 v 8086微处理器的存储器和I/O组织 v 8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式 v 80286、80386、80486等高档微处理器 教学目的：使学生掌握80X86微处理器的基本使用 教学重点：8086微处理器的组成及其寄存器结构； 8086 微处理器的存储器和I/O组织 教学难点：8086微处理器的存储器和I/O组织
318086微处理器的内部结构 微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的,包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路,称为“微处理器”又 称 “中央处理器(CPU)”,其职能是执行算术/逻辑运算并 负责 控制整个计算机系统,使之能自动协调地完成各种操作 3.1.1基本性能指标 16位微处理器; 采用高速运算性能的HMOS工艺制造,芯片上集成了29万 只晶体管; 使用单一的+5V电源,40条引脚双列直插式封装::/4 °时钟频率为MHz10MHz,基本指令执行时间为3s-06is 16根数据线和20根地址线,可寻址的地址空间达MB 8086可以和浮点运算器、IO处理器或其他处理器组成多处 理器系统,从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处ˇ
2 3.1 8086微处理器的内部结构 微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路，称为“微处理器” ，又 称 “中央处理器（CPU）” ，其职能是执行算术/逻辑运算，并 负责 控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。 3.1.1 基本性能指标 v 16位微处理器； v 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万 只晶体管； v 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； v 时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为.3ms~0.6ms v 16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB v 8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处 理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处 理能力
3.128086微处理器内部结构组成 H AL 地址加法器/∑ CX CHCL DX DH DL 8086 ALU数据总线(16位) 总线控制逻 总线 寄存器 指令队列 控制电路 中2456 状态标志寄存器 执行部件EU 总线接口部件BIU 图3-18086CPU内部结构框图
3 3.1.2 8086微处理器内部结构组成 总 线 控 制 逻 辑 8086 总线 执行部件 EU 总线接口部件 BIU 状态标志寄存器 AH ∑ BL CL DL BH CH DH AX BX CX DX SP BP SI DI ALU 数据总线（16 位） 暂存器 ALU 控制电路 1 2 3 4 5 6 CS DS SS ES 内部通信 寄存器 IP 地址加法器 指令队列 AL 图3-1 8086CPU内部结构框图
1.执行部件EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元(ALU 个16位的通用寄存器,一个16位的状态标志寄存器 数 据暂存寄存器和执行部件的控制电路 功能:从BIU的指令队列中取出指令代码,经指令译杩 器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或 执行指令所需的数据,都由EU向BIU发出命令,对存储器 或IO接口进行读/写操作。 2.总线接口部件BIU 总线接口部件BU内部设有四个16位段地址寄荐器?代 码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加 段寄存器ES,一个16位指令指针寄存器IP,一个6字节指 队列缓冲器,20位地址加法器和总线控制电路 主要功能:根据执行部件EU的请求,负责完成CP与A 存储器或IO设备之间的数据传送
4 1．执行部件EU 执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8 个16位的通用寄存器，一个16位的状态标志寄存器，一个数 据暂存寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码 器译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或 执行指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器 或I/O接口进行读/写操作。 2．总线接口部件BIU 总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代 码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加 段寄存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指令 队列缓冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与 存储器或I/O设备之间的数据传送
MPU等待取指1执行1等待取指2执行2等待取指3执行3 线忙 闲 忙 闲 忙 闲 传统微处理器的指令执行过程 BU取指1取指2取指3取指4取指5取指6 EU 执行1执行2执行3执行4执行5执行6 总线匚忙」忙」忙」忙」忙」忙 8086CPU的指令执行过程
5 MPU 等待取指1 执行1 等待取指2 执行2 等待取指3 执行3 总线 忙 闲 忙 闲 忙 闲 传统微处理器的指令执行过程 取指1 取指2 取指3 取指4 取指5 取指6 EU 总线 执行1 执行2 执行3 执行4 执行5 执行6 忙 忙 忙 忙 忙 忙 BIU 8086CPU的指令执行过程