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第2章 80X86微处理器与系统结构 本章重点 8086CPU结构,原理 8086时序 8086存储器组织 本章难点 8086CPU内部结构 8086读写时序 2.1 微处理器的性能指标 2.1.1 字长 字长指微处理器在存储、处理、交换二进制信息时,一次能操作的最大二进制数位。 数据线宽度:决定微处理器与外部存储器、输入/输出部件之间一次交换的二进制数据位数。如8、16、32、64位。8086采用16位数据总线。 2.1.3 运算速度 运算速度是计算机完成操作的时间指标,也是衡量计算机性能的重要指标。 主频:即微处理器时钟频率。如Pentium4 2GHz 同系列的微处理器,主频越高,速度越快。 但主频相同的微处理器,速度不一定都相同,因结构有差异 外频:微处理器外部总线工作频率。如Pentium4 2GHz的外频为400MHz 2.1.4 访存空间 访存空间是指微处理器能访问的存储器单元容量,由微处理器的地址总线宽度确定。 地址线宽度:决定访存空间。 如20位地址线访问220=1MB存储单元, Intel 8086如此。 2.2.1 8086的内部结构 2.2.2 8086微处理器的寄存器结构 2.2.3 8086处理器总线引脚 2.2.4 8086CPU的工作模式 2.2.1 8086的内部结构 8086的内部结构-成两部分: 总线接口部件BIU: 总线接口单元BIU,负责控制存储器与I/O的读写。 执行部件EU: 执行单元EU从指令队列中取出指令并执行。 特点: 取指令和执行指令分开进行,提高了速度。 2.1.1 8086CPU结构特点 1.流水线 传统计算机:取指令-执行指令,串行方式 8086特点:指令预取与执行指令重叠并行进行称为流水线机制。 2.存储器分段寻址 16位寄存器,地址为20位,如何处理? 分段寻址:216=64K 用段寄存器,定位位置=64K 3.I/O空间寻址 8086采用独立寻址方式解决I/O寻址。 使用16位地址,可寻址64 K 2.1.2 8086CPU总线接口单元BIU 段寄存器 CS:16位的代码段寄存器,管理程序段 DS:16位的数据段寄存器,管理数据段。 ES:16位的扩展段(附加段)寄存器, 管理扩展段。 SS:16位的堆栈段寄存器,管理堆栈段。 20位地址产生器 将由段寄存器保存的段首地址左移四位和由IP或EU部件提供的16位偏移地址EA(Effect Address)相加,形成20 位的实际地址PA(Physical Address)。 逻辑地址:16位段首地址和16位偏移地址 物理地址:20位实际地址为物理地址。 16位的指令指针寄存器IP: IP中的内容是下一条指令对现行代码段基地址的偏移量,与段寄存器CS的内容相加,形成取指令的物理地址。 20位地址加法器 例:CS=A000H,代码段可寻址的空间? CS左移四位: A000 0 H IP的内容:0000H ~ FFFF H 物理地址:A0000 H ~ AFFFF H 6字节的指令队列 指令队列共六字节,总线接口部件BIU从内存取指令,取来的总是放在指令队列中 执行部件EU从指令队列取指令,并执行 课堂提问: 8086的总线接口单元有那几部分组成? 例2 、CS=2000H,最大寻址空间可达多少? CS左移四位:20000 0H IP的内容:0 0 0 0~ FFFF H 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 + 0 0 0 0 + F F F F 2 0 0 0 0 2 F F F F 物理地址:2 0 0 0 0 H~2 F F F F H 64K 2.1.3 执行单元EU 16位通用寄存器组 AX、BX、CX、DX,每个16位寄存器可作8位寄存器。 16位 8位 8位 AX → AH AL BX → BH BL CX → CH CL DX → DH DL 四个专用寄存器 二个指针寄存器 SP:堆栈指针,其内容与堆栈段寄存器SS的内容相加,提供堆栈操作地址。 BP:基址指
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