2.1微處理器的外部結構8086CPU片有40個管腳，微處理器通過這些引腳與外部的邏輯部件連接，完成信息的交換。CPU的這些引腳信號稱為微處理器級的總線，它應該能夠完成下列功能：(1)與存儲器之間交換信息(指令及數據)；(2)與I/O設備之間交換信息；(3)能輸入和輸出必要的信號。

2.1微處理器的外部結構8086CPU片有40個管腳，1圖2.1微處理器的外部結構2.1微處理器的外部結構圖2.1微處理器的外部結構2.1微處理器的外部結構2按功能分，這些總線可以分為三種：

（1）傳送信息（指令或數據）的數據總線（DB）

（2）傳送地址碼的地址總線（AB）（3）傳送控制信號的控制總線（CB）2.1微處理器的外部結構按功能分，這些總線可以分為三種：（1）傳送信息（指令或3n位地址總線可有個地址（0∽-1）。

CPU通過地址總線輸出地址碼來選擇某一存儲單元或某一稱為I/O端口的寄存器，是單向的。一、地址總線：地址碼的位數決定了地址空間的大小。16位地址總線65536（64KB）20位地址總線1MB32位地址總線4GB2.1微處理器的外部結構n位地址總線可有個地址（0∽-1）。CPU通48086/8088地址總線：20位存儲器地址總線20位，地址空間1MBI/O地址總線16位（低16位）地址空間64KB2.1微處理器的外部結構8086/8088地址總線：20位2.1微處理器的外部結5二、數據總線用于CPU和存儲器或I/O接口之間傳送數據，是雙向的。

8086CPU的數據總線是16條，我們就說8086CPU是16位微處理器。微處理器數據總線的條數決定CPU和存儲器或I/O設備一次能交換數據的位數，是區分微處理器是多少位的依據。2.1微處理器的外部結構二、數據總線用于CPU和存儲器或I/O接口之間傳送數據6三、控制總線

管理總線上的活動，用來傳送自CPU發出的控制信息或外設送到CPU的狀態信息，大部分是單向的，也有一些是雙向的。2.1微處理器的外部結構三、控制總線管理總線上的活動，用來傳送自CPU發出的72.2微處理器的內部結構微處理器是組成計算機系統的核心部件，它具有運算和控制的功能。具體地講，CPU應具有下述基本功能:進行算術和邏輯運算；具有接收存儲器和I/O接口來的數據和發送數據給存儲器和I/O接口的能力；可以暫存少量數據；能對指令進行寄存、譯碼并執行指令所規定的操作；能提供整個系統所需的定時和控制信號；可響應I/O設備發出的中斷請求。2.2微處理器的內部結構微處理器是組成計算機系統的核心部8一、CPU內部結構及各部分功能簡介

典型的CPU內部結構如圖2.2所示。

2.2微處理器的內部結構一、CPU內部結構及各部分功能簡介典型的CPU內部結9I/O控制邏輯ALU控制器工作寄存器CPU程序計數器（PC）指令寄存器（IR）指令譯碼器（ID）控制邏輯部件堆棧指示器（SP）狀態寄存器（PSW）地址寄存器數據寄存器┆┆圖2.2微處理器的內部結構I/O控制邏輯ALU控制器工作寄存器CPU程序計數器（PC）10CPU包括算術/邏輯運算單元(ALU)控制器工作寄存器I/O控制邏輯地址寄存器數據寄存器2.2微處理器的內部結構CPU包括算術/邏輯運算單元(ALU)控制器工作寄存器I/O111、算術邏輯運算單元ALU(Arithmetic/LogicUnit)

它是運算器的核心，幾乎所有的算術運算，邏輯運算和移位操作都是由ALU完成的。2.2微處理器的內部結構2、工作寄存器暫存用于尋址和計算過程的信息。工作寄存器分為兩組：數據寄存器和地址寄存器。1、算術邏輯運算單元ALU(Arithmetic/Logic123、控制器它是CPU的“指揮中心”，完成指令的讀入，寄存，譯碼和執行。從圖2.2中可以看出，一般微處理器中的控制器由6部分組成：程序計數器(PC:ProgramCounter)指令寄存器(IR:InstructionRegister)指令譯碼器(ID：InstructionDecoder)控制邏輯部件：產生控制信號處理機狀態字PSW（ProcessorStateWord)堆棧指針(SP)StackPointer2.2微處理器的內部結構3、控制器程序計數器(PC:ProgramCounter13

用于保存下一條要執行的指令的地址，即由它提供一個存儲器地址，按此地址從對應存儲器單元取出的內容，就是要執行的指令。（1）程序計數器（PC）2.2微處理器的內部結構

保存從存儲器中讀入的當前要執行的指令。（2)指令寄存器（IR）(3)指令譯碼器（ID）

對指令寄存器中保存的指令進行譯碼分析。用于保存下一條要執行的指令的地址，即由它提供一個存儲14(4)控制邏輯部件

根據ID對指令譯碼的分析，發出相應的一系列的節拍脈沖和電位（控制信號），去完成指令的所有操作。2.2微處理器的內部結構（5）處理器狀態字（PSW）

暫存處理器當前的狀態。PSW中的各位用來指示諸如算術運算結果的正/負，是否為零，是否有進位或借位，是否溢出等標志。（6）堆棧指針（SP）

是在對按后進先出原則組織的稱為堆棧的專用存儲區進行操作時提供地址的。(4)控制邏輯部件根據ID對指令譯碼的分析，發出相應15

包括CPU中與輸入/輸出操作有關的邏輯。其作用是處理輸入/輸出操作。4、

I/O控制邏輯2.2微處理器的內部結構包括CPU中與輸入/輸出操作有關的邏輯。4、I16

8086/8088是Intel公司生產的第三代微處理器芯片。其特點如下：具有20條地址線，直接尋址能力達1MB。8086有16條數據線，為16位微處理器。8088有8條數據線，為準16位微處理器。片內總線和ALU均為16位，可進行8位和16位操作。2.3微處理器的功能結構8086/8088是Intel公司生產的第三代微處理178086/8088均采用全新結構，片內均由兩個獨立的邏輯單元組成：

8086/8088CPU內部結構如圖2.3所示執行單元(EU)總線接口單元(BIU)2.3微處理器的功能結構8086/8088均采用全新結構，片內均由兩個獨

808618總線控制電路EU控制器標志暫存器ALU數據總線地址總線數據總線執行單元（EU）總線接口單元（BIU）（16位）（20位）（8位）（16位）16位ALUSSDSESIPCS內部寄存器BHBLAHALDHDLSPBPCLCHDISI8086總線物理地址形成邏輯213645AXBXDXCX指令隊列寄存器圖2.3微處理器的功能結構通用寄存器總線EU標志暫存器ALU數據總線地址總線數據總線執行19段寄存器（CS，DS，ES，SS）一、總線接口單元（BIU）總線控制邏輯地址形成邏輯8088CPU：4字節8086CPU：6字節指令隊列寄存器：指令指針寄存器（IP）（先進先出）2.3微處理器的功能結構段寄存器（CS，DS，ES，SS）一、總線接口單元（BIU）20

BIU主要負責從存貯器指定區域取出指令并將取出的指令送指令隊列寄存器中排隊，當EU執行的指令需要和外部存貯器或者I/O端口之間進行數據傳送時，BIU就停止取指令，為EU服務，完成這次總線操作；或者當指令隊列滿時，BIU也停止取指令的操作。2.3微處理器的功能結構BIU主要負責從存貯器指定區域取出指2.3微處理器21二、執行單元（EU）通用寄存器（8個）

EU控制器算術/邏輯運算單元（ALU）標志寄存器（FLAG）(即PSW)由組成。

EU主要負責從指令隊列寄存器中獲取指令，并對指令加以執行，完成指令所規定的操作。同時也負責算術/邏輯運算以及進行內存有效地址的計算等。2.3微處理器的功能結構二、執行單元（EU）通用寄存器（8個）EU控制器算術/邏輯22CPU程序執行過程：……t忙忙忙忙忙取指令1取指令2取指令3取指令4取指令5執行1執行2執行3執行4執行5……tt圖2.48086/8088CPU執行程序的過程2.3微處理器的功能結構CPU程序執行過程：……t忙忙23

8086/8088CPU內部共有14個16位寄存器，用于提供運算，控制指令執行和對指令及操作數尋址。14個寄存器按其用途可分為三大類：通用寄存器（8個）段寄存器（4個）控制寄存器（2個）2.4微處理器的寄存器組織8086/8088CPU內部共有14個16位寄存器24一、通用寄存器（8個）8個16位通用寄存器分為兩組：地址指針和變址寄存器（４個）數據寄存器（4個）2.4微處理器的寄存器組織一、通用寄存器（8個）8個16位通用寄存器分為兩組：地址指針25存放數據16位8位DXDLDHCXCLCHBXBLBHAXALAH累加器(Accumulator)

基址寄存器（經常作地址寄存器使用）(BaseRegister)

計數寄存器(CountRegister)

數據寄存器(DataRegister)

1、數據寄存器（4個）2.4微處理器的寄存器組織存放數據16位8位DXDLDHCXCLCHBXBLBHAXA262、地址指針和變址寄存器（４個）均為16位地址寄存器，也能存放數據DISIBPSP堆棧指針寄存器(StackPointer)

基址指針寄存器(BasePointer)

源變址寄存器(SourceIndex)

目的變址寄存器(DestinationIndex)

2.4微處理器的寄存器組織2、地址指針和變址寄存器（４個）均為16位地址寄存器，也能存27二、段寄存器堆棧信息數據（數值、字符等）代碼（指令碼）在微機系統的內存中通常存放著三類信息：指示CPU執行何種操作。程序處理的對象或結果。被保存的返回地址和中間結果等。代碼段數據段堆棧段2.4微處理器的寄存器組織二、段寄存器堆棧信息數據（數值、字符等）代碼（指令碼）在微機288086/8088CPU有４個段寄存器,分別是：SSESDSCS代碼段寄存器。指向當前的代碼段，指令由此段取出。CodeSegment數據段寄存器。指向當前的數據段。DataSegment附加數據段寄存器。指向當前的附加數據段。ExtraSegment堆棧段寄存器。指向當前的堆棧段。StackSegment16位2.4微處理器的寄存器組織8086/8088CPU有４個段寄存器,分別是：SSESDS29它始終指向CPU下一條要取指令所在存貯器單元的偏移地址(段地址由CS提供)。用戶不能更改IP的值,一般指令不能修改IP值，但某些指令可以改變IP的值如轉移指令、子程序調用指令、子程序返回指令以及中斷處理指令。

指令指針寄存器相當于一般微處理器中的程序計數器PC。三、控制寄存器（2個）1、指令指針寄存器(IP:InstructionPointer)(16位)2.4微處理器的寄存器組織它始終指向CPU下一條要取指令所在存貯器單元的偏移地址30

標志寄存器相當于一般微處理器中的程序狀態字寄存器(PSW)。16位,但有用的只有9位,其中:2、標志寄存器(FLAG)狀態標志:CF,PF,AF,ZF,SF,OF,共6位控制標志:TF,IF,DF,共3位如下圖所示：

OF

DF

IF

TF

SF

ZF

AF

PF

CF15

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

10圖2.5PSW中的標志位2.4微處理器的寄存器組織標志寄存器相當于一般微處理器中的程序狀態字寄存器(PSW31

CF(CarryFlag)進位標志。如果加法時最高位(對字節操作是D7位，對字操作是D15位)產生進位或減法時最高位產生借位則CF=1，否則CF=0。（1）狀態標志反映的是ALU運算后結果的狀態

AF(AuxiliaryCarryFlag)輔助進位標志。如果在加法時D3位有進位或減法時D3位有借位,則AF=1，否則AF=0。2.4微處理器的寄存器組織

CF(CarryFlag)進位標志。如果加法時最高32

ZF(ZeroFlag)零標志位。

如果運算結果各位都為零，則ZF=1，否則ZF=0。

SF(SignFlag)符號標志。

它總是和結果的最高位(字節操作時是D7，字操作時是D15)相同，因為在補碼運算時最高位是符號位，所以運算結果為負時，SF=1，否則SF=0.2.4微處理器的寄存器組織ZF(ZeroFlag)零標志位。SF(S33

OF(OverflowFlag)溢出標志。

在加或減運算中結果超出8位或者16位有符號數所能表示的數值范圍(-128∽+127或-32768∽+32767)時，產生溢出，OF=1，否則OF=0。

PF(ParityFlag)奇偶標志。如果操作結果的低8位中含有偶數個1，PF=1，否則PF=0。2.4微處理器的寄存器組織OF(OverflowFlag)溢出標志。34例1:若CPU執行5439H+476AH加法運算指令:那么,指令執行后有:SF=1，ZF=0，PF=1，AF=1，CF=0，OF=10101010000111001B0100011101101010B1001101110100011B+2.4微處理器的寄存器組織例1:若CPU執行5439H+476AH加法運算指令:那么,35例2:若CPU執行543AH-FE00H減法運算指令;那么,指令執行后有:SF=0，ZF=0，PF=1，AF=0，CF=1，OF=00101010000111010B1111111000000000B0101011000111010B-2.4微處理器的寄存器組織例2:若CPU執行543AH-FE00H減法運算指令;那么,36（2）控制標志用來控制CPU的操作特征

DF(DirectionFlag)

方向控制標志。可由指令置1/清0CLD；DF=0

在進行字符串操作時,CPU每執行一條串操作指令,對源或(與)目的操作數的地址會自動進行一次調整,其調整準則為:STD；DF=10，自動遞增。DF=1，自動遞減。2.4微處理器的寄存器組織（2）控制標志用來控制CPU的操作特征DF(Di37IF(InterruptEnableFlag):CLI；IF=0，CPU處于關中斷狀態。1時,CPU能響應外部可屏蔽中斷請求;當IF=

IF對外部非可屏蔽中斷請求以及CPU內部的中斷不起作用。可由指令置1/清0:外部可屏蔽中斷允許標志。STI；IF=1，CPU處于開中斷狀態。0時,CPU不能響應外部可屏蔽中斷請求。2.4微處理器的寄存器組織IF(InterruptEnableFlag):CLI；38TF(TrapFlag)陷阱標志。

沒有專門的置1/清0指令。當TF=1時，CPU每執行完一條指令便自動產生一個內部中斷(類型為1)，轉去執行一個中斷服務程序，用戶可以借助中斷服務程序來檢查每條指令執行的情況，稱為單步工作方式，常用于程序的調試。2.4微處理器的寄存器組織TF(TrapFlag)陷阱標志。當TF=1時，C398086/8088的存儲器都是以字節(8位）為單位組織的。一、存儲器地址空間和數據存儲格式2.5微處理器的存儲器和I/O組織有20條地址總線，字節（1ＭB）。每個字節對應一個唯一的地址。地址范圍為０～-1（用16進制表示為00000～FFFFFH），如下圖所示。8086/8088的存儲器都是以字節(8位）為單位一、存儲器40存儲器二進制地址十六進制地址0000000000000000000000000000010000200003000000000000000000010000000000000000001100000000000000000010FFFFEFFFFF1111111111111111111111111111111111111110≈≈……圖2.6存儲器編址2.5微處理器的存儲器和I/O組織存儲器二進制地址十六進制地址0000000041

存儲器內兩個連續的字節，定義為一個字，低字節（低8位）存放在低地址中，高字節（高8位）存放在高地址中。這些約定如圖2.7所示。各位的編號方法是最低位（leastSignificantBit-LSB）為位0，一個字節中，最高位（MostSignificantBit-MSB）編號為位7；一個字中最高位的編號為位15。2.5微處理器的存儲器和I/O組織存儲器內兩個連續的字節，定義為一個字，低這些約定如圖24215

14

13

12

11

10

9

8

7

6

5

4

3

2

1

0

7

6

5

4

3

2

10

7

6

54

3

2

1

0（高字節）（低字節）地址=N+1字地址地址=N圖2.7字和字節的編號方式2.5微處理器的存儲器和I/O組織151413121110987643字數據在存儲器中存放的格式如圖所示字單元的地址一個字單元一個字節單元

高字節低字節D15～D8D7～D0圖2.8字數據在存儲器中存放格式示意圖2.5微處理器的存儲器和I/O組織字數據在存儲器中存放的格式如圖所示字單元的地址一個字單元一個44

8086/8088允許字從任何地址開始。字的地址是偶地址時，稱字的存儲是對準的，若字的地址是奇地址時，則稱字的存儲是未對準的。

8086CPU數據總線16位，對于訪問（讀或寫）字節的指令，需要一個總線周期。對于訪問一個偶地址的字的指令，也只需要一個總線周期。而對于訪問一個奇地址的字的指令，則需要兩個總線周期（CPU自動完成）。2.5微處理器的存儲器和I/O組織8086/8088允許字從任何地址開始。字的地址是偶地45

8088CPU數據總線8位，無論是字，還是字節數據存取操作，也無論是偶地址的字，還是奇地址的字，每一個總線周期只能完成一個字節的數據存取操作。對字數據所組成的連續兩個總線周期是由CPU自動完成的。2.5微處理器的存儲器和I/O組織8088CPU數據總線8位，無論是字，還是字節2.546從前面的介紹可知:二、存儲器的分段和物理地址的形式1、為什么要分段

8086/8088CPU有20條地址線（A19~A0），能尋址外部存貯空間為220=1MB，而在8088/8086CPU內部能向存貯器提供地址碼的地址寄存器有6個，均為16位，所以用這6個16位地址寄存器任意一個給外部存貯器提供地址，只能提供216=64KB個地址，所以，對1MB地址尋址不完。這6個16位地址寄存器分別為：2.5微處理器的存儲器和I/O組織從前面的介紹可知:二、存儲器的分段和物理地址的形式147

為了使8088/8086CPU能尋址到外部存貯器1MB空間中任何一個單元，8088/8086巧妙地采用了地址分段方法（將1MB空間分成若干個邏輯段），從而將尋址范圍擴大到了1MB。基址寄存器DISIBPBX基址指針寄存器源變址寄存器堆棧指針寄存器目的變址寄存器指令指針寄存器SPIP2.5微處理器的存儲器和I/O組織為了使8088/8086CPU能尋址到外部存貯器1MB空481MB的存貯空間中,每個存貯單元的實際地址編碼稱為該單元的物理地址(用PA表示)。2、怎么分段?各邏輯段的起始地址必須能被16整除,即一個段的起始地址(20位物理地址)的低4位二進制碼必須是0。把1MB的存貯空間劃分成若干個邏輯段,每段最多64KB。2.5微處理器的存儲器和I/O組織1MB的存貯空間中,每個存貯單元的實際地址編2、怎么分段?各49一個段的起始地址的高16位自然數為該段的段地址。顯然,在1MB的存貯空間中,可以有216

個段地址。每個相鄰的兩個段地址之間相隔16個存貯單元。在一個段內的每個存貯單元,可以用相對于本段的起始地址的偏移量來表示,這個偏移量稱為偏移地址,也稱為有效地址(EA)。偏移地址也用16位二進制編碼表示。所以,在一個段內有216=64K個偏移地址(即一個段最大為64KB)。2.5微處理器的存儲器和I/O組織一個段的起始地址的高16位自然數為該段的段地址。顯然,在1M50在一個64KB的段內，每個偏移地址單元的段地址是相同的。所以段地址也稱為段基址。由于相鄰兩個段地址只相隔16個單元，所以段與段之間大部分空間互相覆蓋(重疊)。存貯器段的劃分與段的覆蓋示意圖如下圖所示。2.5微處理器的存儲器和I/O組織在一個64KB的段內，每個偏移地址單元的段地址是相同的。所以51圖2.9

存貯器段的劃分與段的覆蓋示意圖≈≈…………段0段1段2100201001010000000200001000000段地址2.5微處理器的存儲器和I/O組織圖2.9存貯器段的劃分與段的覆蓋示意圖≈≈…………段0段52段地址和偏移地址都是無符號的16位二進制數，常用4位十六進制數表示。這種方法表示的存貯器單元的地址稱為邏輯地址。3、物理地址(PA)的形成邏輯地址的表示格式為:段地址:偏移地址2.5微處理器的存儲器和I/O組織段地址和偏移地址都是無符號的16位二進制數，常用4位十六進制53…………XXXXXHXXXXH:XXXXH段地址：偏移地址邏輯地址20位物理地址圖2.10邏輯地址的表示形式2.5微處理器的存儲器和I/O組織…………XXXXXHXXXXH:XXXXH段地址：偏移地54（1）段地址由以下段寄存器提供

一個存儲單元用邏輯地址表示后，CPU對該單元的尋址就應提供兩部分地址：段地址和有效地址。CS——提供當前代碼（程序）段的段地址DS——提供當前數據（程序）段的段地址ES——提供當前附加數據段的段地址SS——提供當前堆棧段的段地址2.5微處理器的存儲器和I/O組織（1）段地址由以下段寄存器提供一個存儲單元用邏輯地址55（2）偏移地址由下列地址寄存器提供BXBPSIDICPU對存儲器進行數據讀/寫操作時，由這些寄存器以某種尋址方式向存儲器提供偏移地址。CPU取指令時，由IP提供所取指令代碼所在單元的偏移地址。

IP

SP

堆棧操作時，提供堆棧段的偏移地址2.5微處理器的存儲器和I/O組織（2）偏移地址由下列地址寄存器提供BXCPU對存儲器進行數56已知某存儲單元的邏輯地址,怎樣求該單元的物理地址PA:

8086/8088CPU中的BIU單元用來完成物理地址的計算，其計算方法如圖所示。物理地址=段地址

10H+偏移地址2.5微處理器的存儲器和I/O組織已知某存儲單元的邏輯地址,怎樣求該單元的8057∑圖2.11物理地址的形成19016位段基址16位偏移地址16位段基址000020位物理地址19015段寄存器

015EA02.5微處理器的存儲器和I/O組織∑圖2.11物理地址的形成1958例1：某單元的邏輯地址為4B09H:5678H，則該存儲單元的物理地址為：物理地址（PA）=段地址10H+EA

=4B09H10H+5678H=4B090H+5678H=50708H2.5微處理器的存儲器和I/O組織例1：某單元的邏輯地址為4B09H:5678H，則該存儲單元59例2：若物理地址為00020H單元，其邏輯地址可以有：

[0000H:0020H]+00000H0020H00020H（PA）（EA）（段地址16）[0001H:0010H]+00010H0010H00020H（PA）（EA）（段地址16）2.5微處理器的存儲器和I/O組織例2：若物理地址為00020H單元，其邏輯地址可以有：60例3：若邏輯地址為：[0002H:0000H]，則物理地址為：+00020H0000H00020H（PA）（EA）（段地址16）由此可見，一個存儲單元，可以用不同的邏輯地址表示，但其PA是唯一的。2.5微處理器的存儲器和I/O組織例3：若邏輯地址為：[0002H:0000H]，則物理地址為61例4：有一塊128個字的存儲區域，其起始地址為4A8CH:580DH，寫出這個存儲區域首末單元的物理地址解：存儲區域的字節數為：

2128=256=100H

首地址為：

4A8CH10H+580DH=500CDH

末地址為：

500CDH+100H-1=501CCH2.5微處理器的存儲器和I/O組織例4：有一塊128個字的存儲區域，其起始地址為4A8CH:562在訪問存儲器時，段地址總是由段寄存器提供的。8086/8088微處理器中有4個段寄存器（CS、DS、SS、ES），所以CPU可以通過這4個段寄存器來訪問4個不同的段。用程序對段寄存器的內容進行修改，可實現訪問所有的段。一般地，把段地址裝入段寄存器的那些段稱為當前段。2.5微處理器的存儲器和I/O組織在訪問存儲器時，段地址總是由段寄存器提供的。808663三、信息的分段存儲與段寄存器的關系特別要指出的是，用戶用8086/8088匯編語言編寫程序時，要把程序中的不同信息安排在不同的段，也就是說，用戶源程序匯編后在存儲器中存放是按照不同的信息放在不同的邏輯段。而程序中的信息包括：數據信息程序（代碼）信息堆棧信息2.5微處理器的存儲器和I/O組織三、信息的分段存儲與段寄存器的關系特別要指出的是，用64其中，代碼信息存放在代碼段，其地址由CS:IP提供。

堆棧信息存放在堆棧段，其地址由SS:SP提供。

數據信息通常情況下，存放在數據段（段地址由DS提供），當然也可以存放在附加數據段（段地址由ES提供），其偏移地址依據尋址方式的不同來求得。2.5微處理器的存儲器和I/O組織其中，代碼信息存放在代碼段，其地址由C