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【学习】第2章_80x86微机系统第2章 80X86微机系统
计算机系统包括硬件系统和软件系统两大部分。
计算机硬件系统
硬件是指组成计算机的各种物理设备，包括计算机的主机和外部设备，具体由五大功能部件组成，即运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。

硬件系统的核心是中央处理器（Central Processing Unit，简称 CPU）。它主要由控制器、运算器等组成，并采用大规模集成电路工艺制成的芯片，又称微处理器芯片。控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令寄存器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。运算器又称算术逻辑单元（Arithmetic Logic Unit，简称ALU）。它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算（加、减、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）
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CPU是计算机中最重要的一个部分，发展非常迅速，个人电脑从8088(XT)发展到现在的多核CPU时代，只经过了不到四十年的时间。从生产技术来说，最初的8088集成了29000个晶体管，而PentiumⅢ的集成度超过了2810万个晶体管；CPU的运行速度，以MIPS(百万条指令每秒)为单位，，到高能奔腾时已超过了1000MIPS。不管什么样的CPU，其内部结构归纳起来都可以分为控制单元、逻辑单元和存储单元三大部分，这三个部分相互协调，对命令和数据进行分析、判断、运算并控制计算机各部分协调工作。CPU按照其处理信息的字长可以分为：4位微处理器、8位微处理器、16位微处理器、32位微处理器以及64位微处理器，可以说个人电脑的发展是随着CPU的发展而前进的。
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80X86微处理器结构
在微处理器的发展历史中，具有典型代表的CPU是16位8086 CPU、32位80486 CPU和Pentium CPU。
1．8086/8088 CPU
8086CPU具有16位内部总线和16位数据总线。从功能上来看，8086/8088CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）。8086/8088CPU内部功能结构如图2-1所示。
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2．80486 CPU
80486微处理器由7大部分组成，包括总线接口部分、指令预取部分、译码部分、控制部分、运算部分、存储器管理部分和高速缓冲存储器，如图2-2所示。
运算部分包含定点运算部件和浮点运算部件。进行定点运算时需要算术逻辑运算单元（ALU）、移位器和寄存器组；进行浮点运算时需要浮点运算单元（FPU）和浮点寄存器组。
80486存储管理部分由分段部件和分页部件两部分组成。分段部件管理逻辑地址空间，并把逻辑地址转换为线性地址；分页部件把线性地址转换为物理部件。
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指令预取部件中包含了两个16字节的队列寄存器。指令预取部件与cache之间有一条单向的128位宽度的通道，因此，每次从cache中最多可取16字节的信息。指令预取部件也有一条指向指令译码器的24位宽度的指令代码流的通路。指令译码器对指令的操作码进行翻译，并把翻译后的通过指令总线送给控制部件。
80486的寄存器组可以分为4类，它们是基本结构寄存器、系统级寄存器、浮点寄存器和调试测试寄存器。应用程序只能访问基本结构寄存器和浮点寄存器；而系统程序可访问所有的寄存器。
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基本结构寄存器包括通用寄存器、段寄存器、指令指针寄存器和标志寄存器。
通用寄存器是程序设计时可以使用的寄存器，共有8个，能进行8位、16位和32位的运算。32位的通用寄存器包括EAX、EBX、ECX、EDX、ESI、EDI、EBP、ESP，16位通用寄存器包括AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP、SP，8位通用寄存器包括AH、BH、CH、DH、AL、BL、CL、DL。
段寄存器包括代码段寄存器CS，堆栈段寄存器SS，数据段寄存器DS、FS、GS，附加段寄存器ES，CS用来指示代码的地址空间，其他寄存器用来指示数据区的地址空间。
指令指针寄存器IP和扩展的指令指针寄存器EIP，用于存放指令代码的偏移量。
标志寄存器EFLAGS是32位的寄存器，如图2-3所示，主要用于控制微处理器操作以及当前指令执行后的状态。标志寄存器含有两类标志，即状态标志和控制状态。
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（1）C标志（进位/借位标志）
C标志记录了加/减运算之后最高位的进位值/借位值。