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文檔簡介
《微機原理及其應用》第2章微處理器及系統結構
內容簡介:8086/8088微處理器系統特性及結構;
內部寄存器的結構特點,8086/8088微機系統的存儲
器組織。
目錄
2.1微型計算機的基本結構
2.28086/8088CPU主要特性及內部結構
2.38086/8088CPU工作模式和弓I腳功能
2.48086/8088的存儲器組織
2.58086/8088的總線操作禾口時序
第1章微機基礎知識
2.1微型計算機系統
1.微型計算機的基本組成
一個典型的微型計算機系統可以分成硬件系統和軟件系統兩大部分。
r控制器
rCPU,運算器
、I〔寄存器
‘主:機|r只讀存儲器(ROM)
〔內存儲器<隨機存儲器(RAM)
(硬件系統jL高速緩沖存儲器(Cache)
C輸入設備(鍵盤、鼠標、光筆、掃描儀)
I外部設備<輸出設備(顯示器、打印機、繪圖
〔我他設備(網卡、調制解調器、聲卡、顯卡、視頻卡)
微型計算機系統C操作系統(DOS、WindowssUNIX等)
語言處理程序(編譯系統、解釋系統等)
r系統軟件《數據庫管理系統(VF、Oracle.Access等)
網絡軟件(等)
【軟件系統W1其他(編輯程序、診斷程序、連接裝配程序等)
(Office套件(Word、Excel、PowerPint>FontPage等)
l應用軟件\工具軟件(解壓縮軟件、殺毒軟件等)
〔用戶程序()
第1章微機基礎知識
1.微機的硬件系統
計算機由運算器、控制器、存儲器、輸入設備和輸出設備等五大部分
組成。通常把運算器和控制器稱為中央處理器CPU,把CPU和存儲器合稱為
計算機的主機。而把輸入設備和輸出設備以及外存儲器合稱為外部設備,
簡稱外設。微型計算機由微處理器、存儲器、輸入輸出(I/O)接口電路及
系統總線組成的,系統總線(三總線)即數據總線、地址總線和控制總線,
如圖所不。
微
地址總線AB
處
理控制總線CB
器數據總線DB
CPU
0
圖1-1微型計算機的基本結構外設
1)CPU
CPU是一個復雜的電子邏輯元件,它包含了早期計算機中的運
算器、控制器及其他功能,能進行算術、邏輯運算及控制操作。
2)內存
所謂內存就是指微型計算機內部的存儲器。由書中圖2.1可以
看到,內存是直接連接在系統總線上的。因此,內存的存取速度
比較快。由于內存價格較高,一般其容量較小。這與作為外設(外
部設備)的外部存儲器剛好相反,后者容量大而速度慢。
內存用來存放微型計算機要執行的程序及數據。
在微型計算機的工作過程中,CPU從內存中取出程序執行或
取出數據進行加工處理。這種由內存取出的過程稱為讀出內存,
而將數據或程序存放于內存的過程則稱為寫入內存。
內存包含有很多存儲單元(每個內存單元包含8bit),為區分
不同的內存單元,對計算機中的每個內存單元進行編號,內存單
元的編號就稱為內存單元的地址。
?讀:將內存單元的內容取入CPU,原單元內容不改變;
?寫:CPU將信息放入內存單元,單元中原內容被覆蓋;
?內存的讀寫的步驟為:地址內存
?CPU把要讀寫的內存單元
的地址放到AB上
00001H11000111
?若是寫操作,CPU緊接著
把要寫入的數據放到DB上00002H00001100
?CPU發出讀寫命令
?數據被寫入指定的單元或
從指定的單元讀出到DB
F0000H00111110
?若是讀操作,CPU緊接著
從DB上取回數據
FFFFFH
3)系統總線
系統總線包括地址總線、數據總線和控制總線。這些總線
提供了微處理器(CPU)與存儲器、輸入/輸出接口部件的連接線。可
以認為,一臺微型計算機就是以CPU為核心,其他部件全都“掛
接”在與CPU相連接的系統總線。微型計算機與外設的連接線稱為
外總線,也稱為通信總線。它的功能就是實現計算機與計算機或
計算機與其他外設的信息傳送。
微型計算機工作時,通過系統總線將指令讀到CPU;CPU的數
據通過系統總線寫入內存單元;CPU將要輸出的數據經系統總線寫
到接口,再由接口通過外總線傳送到外設;當外設有數據時,經
由外總線傳送到接口,再由CPU通過內總線讀接口讀至IJCPU中。
?地址總線AB:用來傳送CPU輸出的地址信號,確定被訪問的存
儲單元、I/O端口。地址線的根數決定了CPU的尋址范圍。
CPU的尋址范圍二2n,n-地址線根數
?數據總線DB:在CPU與存儲器、I/O接口之間數據傳送的公共
通路。數據總線的條數決定CPU一次最多可以傳送的數據寬度。
?控制總線CB:用來傳送各種控制信號”
第1章微機基礎知識
2.微型計算機軟件系統
軟件系統是指為計算機運行工作服務的全部技術資料和各種程序,它
可以保證計算機硬件的功能得以充分發揮。微機的軟件系統是由系統軟件、
應用軟件組成。
?系統軟件通常包括:操作系統、語言處理程序、診斷調試程序、設
備驅動程序以及為提高機器效率而設計的各種程序。在系統軟件中,最重
要的軟件當屬操作系統,即OS(OperatingSystem),所有的應用程序,
包括系統軟件中的一些程序,都要在操作系統構筑的平臺上運行。
?應用軟件是為了解決各類應用問題而編寫的程序。它直接面向用戶,
為用戶服務。應用軟件也可以逐步標準化、模塊化、逐步形成了解決各種
典型問題的應用程序的組合,稱為軟件包。
第2章微處理器及系統結構
2.2Intel8086/8088CPU主要特性及內部結構
2.1.18086/8088CPU主要特性
Intel8086是16位微處理器,采用HM0S工藝40條引腳封裝,使用5V
電源,時鐘頻率5MHzo主要特性如下:
(1)8086CPU數據總線為16位,8088CPU數據總線為8位。
(2)地址總線都是20位,低16位與數據總線分時復用,可直接尋址1MB
的存儲空間。
(3)有16位的端口地址,可以尋址64KB的I/O端口。
(4)有99條基本指令,指令功能強大。
(5)有8種基本尋址方式。
(6)可處理內部和外部中斷,外部中斷源多達256個。
(7)兼容性好,與80X86、8085在源程序一級兼容。
(8)8086可與和協處理器(8087、8089)組成多處理器系統。
第2章微處理器及系統結構
8086CPU由兩部分即指令執行單元EU和總線接口單元BIU組成。
指令執行單元由算術邏輯運算單元ALU、標志寄存器FLAGS、通
用寄存器組和EU控制器等4個部件組成,其主要功能是執行指令。
總線接口部件BIU由地址加法器、專用寄存器組、指令隊列和
總線控制邏輯等4個部件組成,其主要功能是形成訪問存儲器的物
理地址、訪問存儲器取得指令并暫存到指令隊列中等待執行,訪問
存儲器或I/O端口以及讀取操作數參與EU運算或存放運算結果等。
BIU不斷地從存儲器取指令送入IPQ(指令預取隊列),EU不斷地
從IPQ取出指令執行
EU和BIU構成了一個簡單的2工位流水線
指令預取隊列IPQ是實現流水線操作的關鍵(類似于工廠流水
線的傳送帶)
令預取隊列的存在使EU和BIU兩個部分可同時進行工作,帶來了以
下兩個好處:
?提高了CPU的效率
?降低了對存儲器存取速度的要求
?采用并行流水線工作方式
?對內存空間實行分段管理:
>每段大小為16B?64KB
>用段地址和段內偏移實現對1MB空間的尋址
>設置地址段寄存器指示段的首地址
8088與8086的區別:
1)8088BIU中指令隊列長度只有4B,8086BIU指令隊列長度有6B。
2)8088BIU通過總線控制電路與外部交換數據的總線寬度是8位,
總線控制電路與專用寄存器組之間的數據總線寬度也是8位,
而EU內部總線仍是16位,所以把8088稱為準16位微處理器。
?支持多處理器系統
?片內無浮點運算部件,浮點運算由數學協處理器8087支持(或用
軟件模擬)
?8086(8088)微處理器不僅將微處理器的內部寄存器擴充至16位,
從而使尋址能力和算術邏輯運算能力有了進一步提高,而且由于
采取了上述一些措施,使得微處理器的綜合性能與8位微處理器相
比有了明顯的提高。
第2章微處理器及系統結構
2.2.18086/8088CPU引腳功能
GND_____40Vcc(+5V)
AD.4ADI5
AD.3——A[6/S?
AD____A/s
1.8086/8088CPU的主要引腳及功能12174
AD”
_Aj9/S6
8086
AD?BHE/S7
ADCPUMN/MX
8086/8088CPU是十六位的微處理S
AD7RD
AD
6HOLD(RQ0/GT0)
器,它向外的信號至少應包含16條數據AD5HLDA(RQ,/GT^
AD4WR(LOCK)
線,20條地址線,再加上其他一些必要AD,M/iocsZ)
AD,DT/R"(S?)
AD)
DEN(So)
的控制信號。為了減少芯片引腳數量,ADAIE(OS?)
0
NM1INTA(QSj)
INTRTEST
對部分引腳采用了分時復用的方式,構CLKREADY
成40條引腳的雙列直插式封裝。GND_____2021_____RESET
a)
8086CPU封裝外形與內部各功能部圖2-38086CPU封裝外形與實物圖
件之間的相互連接如圖2-3a)所示。a)封裝外形
引腳定義的方法可大致分為:—
?每個引腳只傳送一種信息(RD箜);
?引腳電平的高低不同的信號(m/M等);
?CPU工作于不同方式有不同的名稱和定義(WR/LOCK等);
?分時復用引腳(AD7?AD。等);
?引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息(RQ/GT等)。
8088分為兩種工作模式聲MN/前端狀態決定:
8086CPU上有MN/位輸入引線,用以決定8086CPU工作在哪種工
作模式之下。當MN/MX=1時,8086CPU工作在最小模式之下。止匕時,
構成的微型機中只包括一個8086CPU,且系統總線由CPU的引線形
成,微型機所用的芯片少。當MN/MX=0時,8086CPU工作在最大模
箕之下。
在此模式下,構成的微型計算機中除了有8086CPU之外,還可
以接另外的CPU(如8087、8089等),構成多微處理器系統。
1.最小模式下的引線
在最小模式下,8086CPU的引線如圖2.2所示(不包括括號內
的信號)。現對各引腳介紹如下:
Aw?A19/S3?$6:這是4條時間復用、二態輸出的引線。在8
086CPU執行指令過程中,某一時刻從這4條線上送出地址的最高
4位A16?A19。而在另外時刻,這4條線送出狀態S3?S6。這些狀
態信息里,S6始終為低,S5指示狀態寄存器中的中斷允許標志的
狀態,它在每個時鐘周期開始時被更新,S,和S3用來指示CPU現
在正在使用的段寄存器.
S4、S3的狀態編碼
所代表的段寄存器
S4S3
00數據段寄存器
01堆棧段寄存器
10代碼段寄存器或不使用
11附加段寄存器
在CPU進行輸入/輸出操作時,不使用這4位地址,故在送出接口地
址的時間里,這4條線的輸出均為低電平。
在一些特殊情況下(如復位或DMA操作時),這4條線還可以
々卜干高陽(或浮空成二太)猶太
AD。?加5:?后是贏、£靠時分復用的輸入/輸出信號線,
其信號是經三態門輸出的。由于8086微處理器只有40條引腳,而
它的數據線為16位,地址線為20位,因此引線數不能滿足信號輸
入/輸出的要求。則要選擇分時復用。
M/fO:它是CPU的三態輸出控制信號,用來區分當前操作是
訪問存儲器還是訪問I/O端口。若該引腳輸出為低電平,則訪問的
是I/O端口;若該引腳輸出為高電平,則訪問的是存儲器。
WR:它是CPU的三態輸出控制信號。該引腳輸出為低電平時,
表示CPU正處于寫存儲器或寫I/O端口的狀態。
DT/R:該引腳是CPU的三態輸出控制信號,用于確定數據
傳送的方向。高電平為發送方向,即CPU寫數據到內存或接口;低
電平為接收方向,即CPU到內存或接口讀數據。該信號通常用于,數
據總線驅動器8286/8287(74245)的方向控制.
?DEN:這是CPU經三態門輸出的控制信號。該信號有效時,表示數據
總線上有有效的數據。它在每次訪問內存或接口以及在中斷響應
期間有效。它常用做數據總線驅動器的片選信號。
?ALE:三態輸出控制信號,高電平有效。當它有效時,表明CPU經
其引線送出有效的地址信號。因此,它常作為鎖存控制信號將
Ao?A19鎖存于地址鎖存器的輸出端。
?RD:它是讀選通三態輸出信號,低電平有效。當其有效時,表示
CPU正在進行存儲器或I/O讀操作。
?READY:它是準備就緒輸入信號,高電平有效。當CPU對存儲器或I
/0進行操作時,在T3周期開始采樣READY信號。若為高電平,表示
存儲器或I/O設備已準備好;若其為低電平,表明被訪問的存儲
器或I/O設備還未準備好數據,則應在T3周期以后,插入TWAIT周
期(等待周期),然后在TWAIT周期中再次采樣READY信號,直至REA
DY變為有效(高電平),TWAIT周期才可以結束,進入T4周期,完成
數據傳送。
?INTR:它是可屏蔽中斷請求輸入信號,高電平有效。CPU在每條指
令執行的最后一個T狀態采樣該信號,以決定是否進入中斷響應周
期。這條引腳上的請求信號,可以用軟件復位內部狀態寄存器中
的中斷允許位(IF)加以屏蔽。
?TEST:它是可用WAIT指令對該引腳進行測試的輸入信號,低電平
有效。當該信號有效時,CPU繼續執行程序;否則CPU就進入等待
狀態(空轉)。這個信號在每個時鐘周期的上升沿由內部電路進%
同步。A
NMI:它是屏蔽中斷輸入信號,邊沿觸發,正跳變有效。這條引
腳上的信號不能用軟件復位內部狀態寄存器中的中斷允許位(IF)予以
屏蔽,所以由低到高的變化將使CPU在現行指令執行結束后就引起中斷。
RESET:它是CPU的復位輸入信號,高電平有效。為使CPU完成內部
復位過程,該信號至少要在4個時鐘周期內保持有效。復位后CPU內部
寄存器的狀態如表2.2所示,各輸出引腳的狀態如表2.3所示。表2.3中
從麗【(S0)至IJ而1各引腳均處于浮動狀態。當RESET返回低電平時,
CPU將重新啟動。
表2.2復位后的內部寄存器狀態
內部寄存器內容內部寄存器內容
狀態寄存器清除SS寄存器0000H
IP0000HES寄存器0000H
CS留?器FFFFH指令隊列寄存器清除
DS寄存器0000H
表2.3復位后各引腳的狀態
引腳名狀態引腳名狀態
AD。?AD7浮動RD輸出高電平后浮動
AD&~ADi5浮動INTA輸出高電平后浮動
A16/S3?A1966浮動ALE低電平
高電平HLDA低電平
BHE/S7
DEN(So)輸出高電平后浮動RQ/OT^高電平
DT/R(S,)輸出高電平后浮動RQ/GT;高電平
輸出高電平后浮動QSo低電平
M/IO(S2)
WR(LOCK)輸出高電平后浮動QSi低電平
而丁:它是CPU輸出的中斷響應信號,是CPU對外部
輸入的INTR中斷請求信號的響應。在響應中斷過程中,由
引出端送出兩個負脈沖,可用做外部中斷源的中斷向量碼的
讀選通信號。
HOLD:它是高電平有效的輸入信號,用于向CPU提出
保持請求。當某一部件要占用系統總線時,可通過這條輸入
線向CPU提出請求。
HLDA:這是CPU對HOLD請求的響應信號,是高電
平有效的輸出信號。當CPU收到有效的HOLD信號后,就
會對其做出響應:一方面使CPU的所有三態輸出的地址信
號、數據信號和相應的控制信號變為高阻狀態(浮動狀態);
同時還輸出一個有效的HLDA,表示處理器現在已放棄對
總線的控制。當CPU檢測到HOLD信號變低后,就立即使
HLDA變低,同時恢復對總線的控制。
而『/S7:它是時間復用的三態輸出信號。該信號有
效,用于讀/寫數據的高字節
(D8~Di5),用以保證8086可以一次讀/寫一個字節
(高字節或低字節)或者讀/寫一個字(16位)。
CLK:這是時鐘信號輸入端。由它提供CPU和總線控
制器的定時信號。8086CPU的標準時鐘頻率為5MHZo
VCC:它是+5V電源輸入引腳。
GND:它是接地端。
2.最大模式下的引線
當MN/H加上低電平時,8086CPU工作在最大模式
之下。此時,除引線24到34這幾條引線之外,其他引線與
最小模式完全相同。如圖2.2所示,圖中括號內的信號就
是最大模式下重新定義的信號。
;[,3。:這是最大模式下由8086CPU經三態門
輸出的4態信號。這些狀態信號加到Intel公司同時提供的
總線控制器(8288)上,可以產生系統總線所需要的各種控
制信號。的狀態編碼表示某時刻的狀
s2,s:,so8086CPU
態,其編碼如表2.4所示。
從表2.4可以看到,當8086CPU進行不同操作時,其
輸出的S2~So的狀態是不一樣的。因此,可以簡單地理
解為8288對這些狀態進行譯碼,產生相應的控制信號。
在本章的后面可以看到,8288總線控制器利用
S2~S。為構成系統總線提供了足夠的控制信號。
表2.4So?§2的狀態編碼]
性能
s2So1
000中斷響應1
讀I/O端口[
001
寫I/O端口|
1010
011暫停
取指]1
100
101讀存儲器1
110與存招&1
111無作用4
■二
RQ/GTo^RQ^GTi:它們是總線請求/允許引腳。每
一個引腳都具有雙向功能,既是總線請求輸入也是總線響
應輸出。但是西/而°比血/Gfl具有更高的優先權°這
些引腳內部都有上拉電阻,所以在不使用時可以懸空n正
常使用時的工作順序大致如下:
?由其他的總線控制設備(例如數字協處理器8087)
產生寬度為一個時鐘周期的負向的總線請求脈沖,將它送
給RQ/GT引腳,相當于HOLD信號。
?CPU檢測到這個請求后,在下一個T4或T1期間,
在同一個引腳輸出寬度為一個時鐘周期的負向脈沖給請求
總線的設備,作為總線響應信號,相當于HLDA信號。這樣
從下一個時鐘周期開始,CPU就釋放總線,總線請求設備
便可以利用總線完成某種操作。
?總線請求設備在對總線操作結束后,再產生一個
寬度為一個時鐘周期的負向脈沖,通過該引腳送給CPU,
它表示總線請求已結束。CPU檢測到該結束信號后,從下
一個時鐘周期開始又重新控制總線,繼續執行剛才因其他
總線設備請求總線而暫時停止的操作。
*
后,:它是一個總線封鎖信號,低電平有效。該信號
有效時,別的總線控制設備的總線請求信號將被封鎖,不
能獲得對系統總線的控制。嬴【信號由前綴指令
“LOCK”使其有效,直至下一條指令執行完畢。
QS1,QS0:它們是CPU輸出的隊列狀態信號。根據
該狀態信號輸出,從外部可以跟蹤CPU內部的指令隊列。
QS1,QS0的編碼如表2.5所示。隊列狀態在CLK周期期間
有效。
表2.5QSO,QS1的狀態編碼
性能
QSiQS0
00無操作
01隊列中操作碼的第一個字節
10隊列空
11隊列中非第一個操作舊字節
t
2.2.38088CPU的弓I線及其功能
8086CPU和8088CPU的內部總線及內部寄存器均為
16位,是完全相同的。但是,8088CPU的外部數據線是8
位的,即AD0~AD7,每一次傳送數據只能是8位。而
8086CPU是真正的16位處理器,每一次傳送數據既可以
是16位也可以是8位(高8位或低8位)的。它們有相同的內
部寄存器和指令系統,在軟件上是互相兼容的。8088
CPU的引線如圖2.3所示。
GND40——Vcv
AM239Aj?
Atj338
A|j437An/S4
An536"Ajg/S3
Ajo635AJQ/SG
7
~5?)o(HiCjr1)
833MN/MX
AD7932RD
ADn——to31HOLD/(RQ/OT(>)
AD51130HLDA/(RQ/GTO
AD41229WR(LOCK)
ADj1328lO/MfS;)
AD21427DT/R(S.)
ADi1526DEN(So)
AD。--1625ALE(QSo)
NMI1724INTACQS))
INTR1823TEST
CLK1922READY
GND202!RESET
圖2.38088CPU弓I線
對照圖2.2和圖2.3,可以發現它們之間的主要不同表現
在引線上:
(1)由于8088CPU外部一次只傳送8位數據,因此其引
線Ag?A15僅用于輸出地址信號。而8086則將此8條線變為
雙向分時復用的即某一時刻送出地址
ADg?AD15,Ag?A15,
而另一時刻則用這8條線傳送數據的高8位Dg?D15。在進行
16位數據操作時,8088CPU一定需要兩個總線周期才能完
成16位數據操作,而8086CPU可能只用一個總線周期、一
次總線操作就可完成。因此,8086的速度較8088要快一些。
(2)8086CPU上白如HE/S7信號在8088上%。
(HIGH)信號。這是一條狀態輸出線。它與10/M和DT/I
信號一起,決定了8088CPU在最小模式下現行總線周期的
狀態。它們的不同電平所表示的處理器操作情況如表2.6所
2'O
表2.6IO/M,DT/R,可狀態編碼
10/MDT/Rss;性能
100中斷響應
101讀I/O端口
110寫I/O端口
111暫停
000取指
001讀存儲器
010寫存儲器
011無作用t
HIGH:在最大模式時始終為高電平輸出。
⑶8088的引線28是10/而,即CPU訪問內存時該引線
輸出低電平;訪問接口時則輸出高電平。對8086而言,該弓|
線的狀態剛好相反,即變為M/記:
當然,兩者內部的指令預取隊列長度不一樣,這在前面
已經提到,8088CPU為4個字節而8086CPU為6個字節。從應
用的角度來說,這一不同并不重要,
第2章微處理器及系統結構
2.2.48086/8088CPU內部結構
8086總線
^=>
圖278086CPU內部結構框圖
一條命令的執行過程一般分為:
取指令
取操作數
執行指令
寫入存儲器
8088出現以前以上步驟順序執行(串行)
8086內部的BIU和EU兩個獨立單元,可獨立完成總
線操作和指令執行兩個操作,即兩個單元可重疊操作,
可兩次或多次重疊。
?8088以前的CPU采用串行工作方式:
■??■■
,,,■,,
CPU■■■,■,
?’,?
BUS忙碌忙碌忙碌忙碌
1)CPU訪問存儲器(存取數據或指令)時要等待總線操作的完成
2)CPU執行指令時總線處于空閑狀態
缺點:CPU無法全速運行
解決:總線空閑時預取指令,使CPU需要指令時能立刻得到
?8088CPU采用并行工作方式
執行1執行2執行3
J
忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌
;4
第2章微處理器及系統結構
8086CPU的寄存器結構
15870
1、8086CPU中有14個16位的寄存器。AXAHAL累加器]
BXBHBL基址寄存器數據
A;
CXCHCL計數寄存器等存器
通
A8個16位通用寄存器;DXDHDL數據寄存器用
>寄
SP堆棧指針寄存器存
A2個16位指針寄存器;器
BP基址指針寄存器
1指針和變址組
SI源變址寄存器寄存器
A2個16位的變址寄存器;DI目的變址寄存器J7
IP指令指針寄存器]
A4個16位的段寄存器;控制寄存器組
FLAGS標志寄存器J
A1個16位指令指針;CS代碼段寄存器
DS數據段寄存器
?段寄存器組
A1個16位標志寄存器。SS堆棧段寄存器
ES附加段寄存器,
8086/8088CPU的內部寄存器如圖2圖2-28086/8088CPU內部寄存器
-2所小。
2、8086(8088)的內部寄存器
含14個16位寄存器,按功能可分為三類
8個通用寄存器
4個段寄存器
2個控制寄存器
數據寄存器(AX,BX,CX,DX)
地址指針寄存器(SP,BP)變址寄存器(SI,DI)
8個16位通用寄存器,它們可分成兩組。一組由AX、
BX、CX和DX構成,稱為數據寄存器,可用來存放16位
的數據或地址,也可把它們當作8個8位寄存器來使用,
即把每個通用寄存器的高半部分和低半部分分開。低
半部分被命名為AL、BL、CL和DL;高半部分則被命名
為AH、BH、CH和DH。8位寄存器只能存放數據而不能氟
放地址.■
8086(8088)數據寄存器
8088含4個16位數據寄存器,它們
又可分為8個8位寄存器,即:
?AXAH,AL
?BXBH,BL
?CXCH,CL
?DX—>DH,DL
常用來存放參與運算的操作數或運算結果
數據寄存器的用法
?AX:累加器。多用于存放中間運算結果。所有I/O指令必須都通過AX與接
口傳送彳言息;
?BX:基址寄存器。可存數據或在間接尋址中用于存放基地址;還可用于
尋址。
?CX:計數寄存器。可存數據還可用于在循環或串操作指令中存放循環次
數或重復次藪;
?DX:數據寄存器。在32位乘除法運算時,存放高16位數;在間接尋址的I
/0指令中存放I/O端口地址。
指針寄存器(地址)
?SP:堆棧指針寄存器,其內容為棧頂的偏移地址;a
?BP:基址指針寄存器,常用于在訪問內存時存放內存單元的偏移地址。
BX與BP在應用上的區別
■作為通用寄存器,二者均可用于存放數據;
?作為基址寄存器,BX通常用于尋址數據段;BP則通常
用于尋址堆棧段。
?BX一般與DS或ES搭配使用
變址寄存器
?SI:源變址寄存器
?DI:目標變址寄存器
?變址寄存器常用于指令的間接尋址或變址尋址。特別
是在串操作指令中,用SI存放源操作數的偏移地址,
而用DI存放目標操作數的偏移地址。
控制寄存器
?IP:指令指針寄存器,(16位)它和代碼寄存器C
S一起可以確定當前所要取的指令的內存地址。CP
U執行程序的地址總是為CSX16+IPo當順序
執行程序時,CPU每從內存取一個指令字節,IP自
動加1,指向下一個要讀取的指令。其內容為下一
條要執行的指令的偏移地址
當CS不變、IP單獨改變時,會發生段內程
序轉移;當CS和IP同時改變時,會發生段間程
序轉移。
PSW是程序狀態字,也有人稱它為狀態寄存
器或標志寄存器,它用來存放8086CPU在工作過
程中的狀態。PSW各位標志如圖
IS0
標志寄存器是一個16位的寄存器,空著的各位暫未使用。80
86中所用的9位對了解8086CPU的工作和用匯編語言編寫程序是很
重要的。這些標志位的含義如下:
C一進位標志位。做加法時出現進位或做減法時出現借位,
該標志位置1;否則清0。位移和循環指令也影響進位標志。
P一奇偶標志位。當結果的低8位中1的個數為偶數時,則該
標志位置1;否則清0。
A一半加標志位。做加法時,當位3需向位4進位,或做減
法時位3需向位4借位時,該標志位置1;否則清0。該標志位通常
用于對BCD算術運算結果的調整。
Z一零標志位。運算結果所有位均為0時,該標志
位置1;否則清0。
S一符號標志位。當運算結果的最高位為1時,該
標志位置1;否則清0。
T一陷阱標志位(單步標志位)。當該位置1時,將
使8086執行單步指令工作方式。在每條指令執行結束
時,CPU總是去測試T標志位是否為1。如果為1,那么
在本指令執行后將產生陷阱中斷,從而執行陷阱中斷
處理程序。該中斷處理程序的首地址由內存的00004
H-00007H4個單元提供。該標志位通常用于程序的調
試。例如,系統調試軟件DEBUG中的T命令,就是利用
它來進行程序的單步跟蹤的。
I一中斷允許標志位。如果該位置1,則處理器可
以響應可屏蔽中斷請求;否則就不能響應可屏蔽中斷
請求O
D一方向標志位。當該位置1時,串操作指令為自
動減量指令,即從高地址到低地址處理字符串;否則
串操作指令為自動增量指令。
0一溢出標志位。在算術運算中,帶符號數的運算
結果超出了8位或16位帶符號數所能表達的范圍,即字
節運算大于+127或小于T28時,字運算大于+3276
7或小于-32768時,該標志位置位。
段寄存器
4個16位段寄位器,它們是代碼段寄存器CS,用于存放當前代碼段
的段地址;數據段寄存器DS,用于存放當前數據段的段地址;附加段寄
存器ES,用于存放當前附加段的段地址;堆棧段寄存器SS,用于存放當
前堆棧段的段地址。這些段寄存器彼此不能互換,每個段寄存器在只能
尋址64KB。
CS:代碼段寄存器
代碼段用于存放指令代碼
DS:數據段寄存器
ES:附加段寄存器
數據段和附加段用來存放操作數
SS:堆棧段寄存器
堆棧段用于存放返回地址,保存寄存器內容,-
傳遞參數?
物理地址與邏輯地址
在具有地址變化機構的計算機中地址有兩
種物理地址和邏輯地址
邏輯地址:允許在程序中編排的地址
物理地址:信息在存儲器中實際存放的地址
8086(8088)每個存儲單元也都認為有這兩種
地址
物理地址
物理地址
60000H
存儲器的操作完全基于60001H
物理地址。60002H
60003H
?問題:60004H
8088的內部總線和內部
寄存器均為16位,如何
生成20位地址?
A解決:存儲器分段
存儲器分段
一個段是存儲器的一個邏輯單元,長度達64KB,每
個段都由連續的存儲單元構成,使存儲器中可獨立的分別
尋址的單位。
每段第一個字節的位置成為“段起始地址”.
每個段可相互重疊,也可指向同一空間.
8086(8088)CPU有20條地址線,可配置1M存儲器,地址
為00000H——FFFFOHo
1M
存儲器分段
低地址
段基址八
段i—最大64KB,最小16B
段基址1——
段i
段基址
段i+1
段基址
高地址
?段基地址和段內偏移組成了邏輯地址
段地址偏移地址(偏移量)夕―一60000
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