第2章 8086体系结构与80X86CPU.ppt

第2章 8086体系结构与80X86CPU.ppt2016-9-111微型计算机原理与接口技术第二章8086系统结构熊旺平******@2016-9-112本章内容导读?CPU(8086)的结构?CPU(8086)的引脚信号和工作模式?8086系统存储器的组织和分类?CPU(8086)的操作和时序2016-9-113本章学****要求?熟悉8086CPU的内部结构及引脚功能和系统配置;?掌握8086CPU的寄存器结构、功能和使用方法;?掌握标志寄存器中各标志位的定义;?掌握存储器的分段表示,熟悉其分体结构和堆栈?熟悉总线周期与指令周期、时钟周期的关系;?了解总线时序。2016-9-114?x86或80x86是英代尔Intel首先开发制造的一种微处理器体系结构的泛称。?该系列较早期的处理器名称是以数字来表示,并以“86”作为结尾,包括Intel 8086、80186、80286、80386以及80486,因此其架构被称为“x86”。由于数字并不能作为注册商标,因此Intel及其竞争者均在新一代处理器使用可注册的名称,如Pentium。现时Intel把x86-32称为IA-32,全名为“Intel Architecture, 32-bit”。不过,由于x86包括16位元的处理器,这样的命名也出现麻烦。2016-9-115历史?x86架构于1978年推出的Intel 8086中央处理器中首度出现,它是从Intel 8008处理器中发展而来的,而8008则是发展自Intel 4004的。8086在三年后为IBM PC所选用,之后x86便成为了个人电脑的标准平台,成为了历来最成功的CPU架构。?其他公司也有制造x86架构的处理器,计有Cyrix(现为VIA所收购)、NEC集团、IBM、IDT以及Transmeta。Intel以外最成功的制造商为AMD,其Athlon系列处理器的市场份额仅次于Pentium。?8086是16位元处理器;直到1985年32位元的80386的开发,这个架构都维持是16位元。接着一系列的处理器表示了32位元架构的细微改进,推出了数种的扩充,直到2003年AMD对于这个架构发展了64位元的扩充,并命名为AMD64。后来Intel也推出了与之兼容的处理器,并命名为Intel 64。两者一般被统称为x86-64或x64,开创了x86的64位时代。2016-9-116?值得注意的是Intel早在1990年代就与HP合作提出了一种用在安腾系列处理器中的独立的64位架构,这种架构被称为IA-64。IA-64是一种崭新的系统,和x86架构完全没有相似性;不应该把它与x86-64或x64弄混。2016-9-117设计?x86架构是重要地可变指令长度的CISC(plex Instruction puter)。?字组(word, 4字节)长度的内存存取允许不对齐内存位址。?向前相容性一直都是在x86架构的发展背后一股驱动力量(设计的需要决定了这项因素而常常导致批评,尤其是来自对手处理器的拥护者和理论界,他们对于一个被广泛认为是是落后设计的架构的持续成功感到不解)。2016-9-118CPU(8086)的结构由于当时制造工艺和生产成本的原因,微处理器的结构受到引脚数目、芯片面积和器件速度的限制。8086 CPU的特点?引脚功能复用?单总线、累加器结构?可控三态电路?总线分时复用?Intel 8088—准16位处理器,内部寄存器及内部操作均为16位,外部数据总线8位。?8088与8086指令系统完全相同,芯片内部逻辑结构、芯片引脚有个别差异。2016-9-119CPU(8086)的结构8086概况:?1979年推出,第一代超大规模集成电路(VLSI)微处理器,采用HMOS工艺制造,。?数据总线宽度16位,地址总线宽度20位;可直接寻址空间220=1M字节单元;16位数据总线与地址总线复用。?采用单一的+5V电源,一相时钟,时钟频率为5MHz(8086),10MHz(8086-1),8MHz(8086-2)。?133条指令,指令长度1~6字节,()。2016-9-1110CPU(8086)的结构一、8086CPU的内部结构总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)?16位段地址寄存器?16位指令指针寄存器IP存放下一条要执行指令的偏移地址3) 20位物理地址加法器完成16为逻辑地址->20位物理地址的转换4) 6字节指令队列预放六字节的指令代码5) 总线控制逻辑指令执行部件EU(Execution Unit)?算术逻辑运算单元ALU完成8位或16位二进制运算2)标志寄存器PSW存放ALU运算结果特征3) 寄存器组4个通用16位寄存器;4个专用16位寄存器4) EU控制器取指令控制和时序控制部件