第-2-章--IA-32结构微处理器-微机原理课件.ppt

第 2 章 80 x86系列结构微处理器与8086本章讲述：2.1 80 x86系列微处理器是8086的延伸2.2 8086的功能结构2.3 8086微处理器的执行环境本章重点难点 本章介绍微型计算机系统中的核心部件微处理器（CPU），通过学习CPU的功能结构，掌握CPU中的两个独立单元（执行单元EU和总线接口单元BIU的并行执行过程；通过介绍8086寄存器结构，学习汇编语言程序设计所需的14个寄存器，掌握这些寄存器的正确使用；通过介绍8086/8088的存储器组织与分段、I/O端口地址空间等基本知识，了解8086CPU与外围电路的关系。8086的功能结构的功能结构8086的功能结构如图2-1所示。从功能结构看，分两部分：2.执行部件执行部件EU(Execution Unit)1.总线接口部件总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)二、总线接口部件二、总线接口部件二、总线接口部件二、总线接口部件BIUBIU负责与存储器、I/O接口电路传送信息。1.BIU的功能：的功能：2.BIU的组成的组成(1)四个段地址寄存器四个段地址寄存器CS 16位代码段寄存器DS 16位数据段寄存器ES 16位附加段寄存器SS 16位堆栈段寄存器二、执行部件二、执行部件二、执行部件二、执行部件EUEU1.EU的功能：的功能：负责指令的执令。译码指令并利用内部寄存器和ALU来处理数据。2.结构组成结构组成 四个通用寄存器AX，BX，CX，DX。四个专用寄存器：标志寄存器FR。算术逻辑单元ALU。基数指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI。AX又称累加器，指令系统中许多指令都是利又称累加器，指令系统中许多指令都是利用用AX来实现的。来实现的。FR共有共有16位，其中位，其中7位未用，各位的定义如下：位未用，各位的定义如下：15014 13 12 11 10 987654321OF DF IF TF SF ZFAFPFCF标志寄存器根据功能，有两类标志状态标志(6个)控制标志(3个)2.3 8086微处理器的执行环微处理器的执行环境境本节描述汇编语言程序员看到的8086处理器的执行环境。它描述处理器如何执行指令及如何存储和操作数据。执行环境包括内存（地址空间）、通用数据寄存器、段寄存器、标志寄存器（EFLAGES）和指令指针寄存器等。2.3.1 基本执行环境概要基本执行环境概要在8086处理器上执行的程序或任务都有一组执行指令的资源用于存储代码、数据和状态信息。这些资源构成了8086处理器的执行环境。地址空间 8086处理器上运行的任一任务或程序能寻址1MB（220）字节的线性地址空间。堆栈（stack）为支持过程或子程序调用并在过程或子程序之间传递参数，堆栈和堆栈管理资源包含在基本执行环境中。堆栈定位在内存中。I/O端口 8086结构支持数据在处理器和输入输出（I/O）端口之间的传送。8086处理器的基本执行环境如图2-4所示。2.3.2 基本的程序执行寄存器基本的程序执行寄存器 处理器为了应用程序编程提供了如图2-4所示的14个基本程序执行寄存器。这些寄存器能分组如下：通用寄存器 这八个寄存器能用于存放操作数和指针。这八个寄存器能用于存放操作数和指针。段寄存器 这些寄存器最多能保存四个段选择子。这些寄存器最多能保存四个段选择子。FLAGS寄存器 FLAGSFLAGS寄存器报告正在执行的程序的状寄存器报告正在执行的程序的状 态，并允许有限地（应用程序级）控制态，并允许有限地（应用程序级）控制 处理器。处理器。IP寄存器 IPIP寄存器包合下一条要执行的指令的寄存器包合下一条要执行的指令的1616位指针。位指针。1通用寄存器通用寄存器八个32位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP用于处理以下项：逻辑和算术操作的操作数；用于地址计算的操作数；内存指针。虽然所有这些寄存器都可用于存放操作数、结果和指针，但在引用SP寄存器时要特别小心。SP寄存器保持堆栈指针，通常不要用于其它目的。SP是堆栈指针，它与段寄存器SS一起确定在堆栈操作时，堆栈在内存中的位置。用BP（Base Pointer Register）寻址堆栈操作数时，也是寻址堆栈段。SI（Source Index Register）和DI（Destination Index Register）常用于串操作。当写应用程序代码时，程序用汇编程序的命令和符号建立段选择子。然后汇编程序和别的工具建立与这些命令和符号相关的实际段选择子值。若写系统代码，程序员可能需要直接建立段选择子。当使用分段存储模式时，初始，每一个段寄存器用不同的段选择子加载，所以每个段寄存器指向线性地址空间中的不同的段。如图2-6所示。2.3.3 存储器组织存储器组织处理器在它的总线上寻址的存储器称为物理存储器。物理存储器按字节序列组织。每个字节赋予一个唯一的地址，称为物理地址。物理地址空间的范围从02201（1MB）的最大值。事实上设计与8086处理器一起工作的任何操作系统和执行程序都使用处理器的存储管理设施访问存储器。这些设施提供例如分段特性以允许有效地和可靠地管理存储器。8086有20条地址引线，它的直接寻址能力为2201M字节。所以，在一个8086组成的系统中，可以有多达1M字节的存储器。这1M字节逻辑上可以组织成一个线性矩阵。地址从00000H到FFFFFH。给定一个20位的地址，就可以从这1M字节中取出所需要的指令或操作数。在8088/8086CPU内部能向存贮器提供地址码的地址寄存器有六个，均为16位，用这六个16位地址寄存器任意一个给外部存贮器提供地址，只能提供64K个地址。所以，对1MB地址寻址不完。这六个16位地址寄存器分别为：n物理地址如何形成的？20位地址加法器位地址加法器16位内部寄存器提供的信息经地址加法器产生20位地址信息。每次在需要产生一个20位地址的时候，一个段寄存器会自动被选择，且能自动左移4位再与一个16位的地址偏移量相加，以产生所需要的20位物理地址。每当是取指令的时候，则自动选择代码段寄存器CS，再加上由IP所决定的16位偏移量，计算得到要取的指令的物理地址。例：指令的物理地址=CS 16+IP若CS=1000H,IP=3050H,则 PA=10000H+3050H=13050H 在8086系统中，存储器的访问，如图2-9所示。