第二章微機(jī)原理

1、第二章第二章 80 x8680 x86微處理器微處理器2.1 2.1 微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展1 1、 808680862 2、 80286802863 3、 80386803864 4、 80486804865 5、 奔騰（奔騰（PentiumPentium）6 6、 Pentium Pro Pentium Pro 7 7、 奔騰奔騰IIII8 8、奔騰、奔騰IIIIII9 9、Intel PentiumIntel Pentium 4 2.2 80862.2 8086微處理器微處理器2.2.1 8086CPU2.2.1 8086CPU內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)編程結(jié)構(gòu)：編程結(jié)構(gòu)： 就是指從

2、程序員和使用者的角度應(yīng)該看到的結(jié)構(gòu)。就是指從程序員和使用者的角度應(yīng)該看到的結(jié)構(gòu)。 這種結(jié)構(gòu)與這種結(jié)構(gòu)與CPUCPU內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)和實(shí)際布局是有區(qū)內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)和實(shí)際布局是有區(qū)別的。別的。從功能上分：總線接口部件從功能上分：總線接口部件BIUBIU（Bus Interface UnitBus Interface Unit） 執(zhí)行部件執(zhí)行部件EUEU（Execution UnitExecution Unit）。）。狀態(tài)標(biāo)志寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器EU控制器控制器暫存寄存器暫存寄存器 1 2 3 4 5 6( 1 6位位)總線控總線控制邏輯制邏輯地址總線地址總線地址加法器地址加法器（20位）位）數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

3、總線總線AH AH ALBH BLCH CLDH DLSPBPDISIAXBXCXDXAH CSDSESSSIP內(nèi)部通訊內(nèi)部通訊寄存器寄存器ALU數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線（16位）位）Q(總線總線)(8位位)執(zhí)行部件執(zhí)行部件(EU)總線接口部件總線接口部件(BIU)ALU(隊(duì)列隊(duì)列)8086總線總線圖圖 2.1 8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)1 1、總線接口部件、總線接口部件BIUBIU 總線接口部件的功能：與總線接口部件的功能：與CPUCPU外部（存儲(chǔ)器、外部（存儲(chǔ)器、I IO O端口）傳送端口）傳送 指令代碼或數(shù)據(jù)。指令代碼或數(shù)據(jù)。 CPUCPU執(zhí)行指令的工作分為兩個(gè)階段：取指令和執(zhí)行指令過(guò)程

4、。執(zhí)行指令的工作分為兩個(gè)階段：取指令和執(zhí)行指令過(guò)程。(1) BIU(1) BIU的組成的組成 4 4個(gè)個(gè)1616位的段地址寄存器位的段地址寄存器(CS(CS、DSDS、ESES、SS)SS)、1616位的指令指位的指令指 針寄存器針寄存器 IPIP、2020位的地址加法器、位的地址加法器、6 6字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器、字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器、1616位的內(nèi)部暫存器和總線邏輯控制器位的內(nèi)部暫存器和總線邏輯控制器(2) BIU(2) BIU各部件的作用各部件的作用 段地址寄存器段地址寄存器CSCS：1616位代碼段寄存器，寄存程序代碼段首地址的高位代碼段寄存器，寄存程序代碼段首地址的高1616位。位。

5、DSDS：1616位數(shù)據(jù)段寄存器，寄存數(shù)據(jù)段首地址的高位數(shù)據(jù)段寄存器，寄存數(shù)據(jù)段首地址的高1616位。位。ESES：1616位擴(kuò)展段寄存器，寄存另一個(gè)數(shù)據(jù)段首地址的高位擴(kuò)展段寄存器，寄存另一個(gè)數(shù)據(jù)段首地址的高1616位。位。SSSS：1616位堆棧段寄存器，寄存堆棧區(qū)數(shù)據(jù)段首地址的高位堆棧段寄存器，寄存堆棧區(qū)數(shù)據(jù)段首地址的高1616位。位。 16 16位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器 IPIP：指出當(dāng)前指令在程序代碼段中的：指出當(dāng)前指令在程序代碼段中的 1616位偏移量。位偏移量。 20 20位的地址加法器位的地址加法器：用來(lái)產(chǎn)生：用來(lái)產(chǎn)生2020位物理地址。位物理地址。段基址：段寄存器提

6、供的段基址：段寄存器提供的1616位信息位信息, ,左移左移4 4位。位。偏移地址：偏移地址：EUEU提供的提供的1616位信息或者位信息或者IPIP提供的提供的1616位信息。位信息。 6 6字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器：用來(lái)存放預(yù)取指令的指令隊(duì)列。：用來(lái)存放預(yù)取指令的指令隊(duì)列。 16 16位的內(nèi)部暫存器位的內(nèi)部暫存器：暫存輸入：暫存輸入/ /輸出信息的寄存器。輸出信息的寄存器。 總線邏輯控制器總線邏輯控制器：以邏輯控制方式實(shí)現(xiàn)總線上的信息傳送，如：以邏輯控制方式實(shí)現(xiàn)總線上的信息傳送，如 信息分時(shí)傳送等。信息分時(shí)傳送等。2 2、執(zhí)行部件、執(zhí)行部件EUEU執(zhí)行部件的功能就是負(fù)責(zé)指令

7、的執(zhí)行。執(zhí)行部件的功能就是負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。( (一一) EU) EU的組成：的組成： 執(zhí)行部件由執(zhí)行部件由4 4個(gè)通用寄存器（個(gè)通用寄存器（AXAX、BXBX、CXCX、DXDX）、）、4 4個(gè)專(zhuān)用寄個(gè)專(zhuān)用寄存器（存器（BPBP、SPSP、SISI、DIDI）、算術(shù)邏輯單元、）、算術(shù)邏輯單元、EUEU控制器和標(biāo)志寄控制器和標(biāo)志寄存器組成。存器組成。( (二二) EU) EU各部件的作用各部件的作用 4 4個(gè)通用寄存器個(gè)通用寄存器AXAX：1616位的累加器位的累加器BXBX：1616位的基數(shù)寄存器位的基數(shù)寄存器CXCX：1616位的計(jì)數(shù)寄存器位的計(jì)數(shù)寄存器DXDX：1616位的數(shù)據(jù)寄存器位的數(shù)

8、據(jù)寄存器 4 4個(gè)專(zhuān)用寄存器個(gè)專(zhuān)用寄存器BPBP：1616位的基數(shù)指針寄存器位的基數(shù)指針寄存器SPSP：1616位的堆棧指針寄存器位的堆棧指針寄存器堆棧：一組寄存器或一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，用來(lái)存放調(diào)用子程序或堆棧：一組寄存器或一個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域，用來(lái)存放調(diào)用子程序或 響應(yīng)中斷時(shí)的主程序斷點(diǎn)地址，以及暫存其它寄存響應(yīng)中斷時(shí)的主程序斷點(diǎn)地址，以及暫存其它寄存 器的內(nèi)容。器的內(nèi)容。當(dāng)信息存入堆?；驈亩褩Ｖ腥〕鲂畔r(shí)，都必須嚴(yán)格按照當(dāng)信息存入堆?；驈亩褩Ｖ腥〕鲂畔r(shí)，都必須嚴(yán)格按照“先進(jìn)后出先進(jìn)后出”的規(guī)則進(jìn)行。的規(guī)則進(jìn)行。SISI：1616位的源變址寄存器位的源變址寄存器DIDI：1616位的目的變址寄存器位的目

9、的變址寄存器 算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件ALUALU：功能有兩個(gè)：一是進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算，二是按指令的尋址功能有兩個(gè)：一是進(jìn)行算術(shù)邏輯運(yùn)算，二是按指令的尋址 方式計(jì)算出所尋址的方式計(jì)算出所尋址的1616位偏移地址。位偏移地址。 EUEU控制器：是執(zhí)行指令的控制電路，實(shí)現(xiàn)從隊(duì)列中取指令、控制器：是執(zhí)行指令的控制電路，實(shí)現(xiàn)從隊(duì)列中取指令、 譯碼、產(chǎn)生控制信號(hào)等。譯碼、產(chǎn)生控制信號(hào)等。 標(biāo)志寄存器：標(biāo)志寄存器：1616位狀態(tài)標(biāo)志寄存器（位狀態(tài)標(biāo)志寄存器（7 7位未用）存放操作后的狀位未用）存放操作后的狀 態(tài)特征和人為設(shè)置的控制標(biāo)志。態(tài)特征和人為設(shè)置的控制標(biāo)志。所用的各位含義如下：所用的各位含義如下：80

10、868086的標(biāo)志分兩類(lèi)：狀態(tài)標(biāo)志，的標(biāo)志分兩類(lèi)：狀態(tài)標(biāo)志，控制標(biāo)志?？刂茦?biāo)志。狀態(tài)標(biāo)志表示前面的操作執(zhí)行后，算術(shù)邏輯部件處在怎樣一狀態(tài)標(biāo)志表示前面的操作執(zhí)行后，算術(shù)邏輯部件處在怎樣一種狀態(tài)，這種狀態(tài)會(huì)像某種先決條件一樣影響后面的操作。種狀態(tài)，這種狀態(tài)會(huì)像某種先決條件一樣影響后面的操作。控制標(biāo)志是人為設(shè)置的，指令系統(tǒng)中有專(zhuān)門(mén)的指令用于控制控制標(biāo)志是人為設(shè)置的，指令系統(tǒng)中有專(zhuān)門(mén)的指令用于控制標(biāo)志的設(shè)置和清除，每個(gè)控制標(biāo)志都對(duì)某一種特定的功能起控制標(biāo)志的設(shè)置和清除，每個(gè)控制標(biāo)志都對(duì)某一種特定的功能起控制作用。作用。 1515141413131212111110109 98 87 76 65 54

11、43 32 21 10 0OFOFDFDFIFIFTFTFSFSFZFZFAFAFPFPFCFCF狀態(tài)標(biāo)志有狀態(tài)標(biāo)志有6 6個(gè)，即個(gè)，即SFSF、ZFZF、PFPF、CFCF、AFAF和和OFOF。符號(hào)標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志 SFSF（Sign FlagSign Flag） 零標(biāo)志零標(biāo)志 ZFZF（Zero FlagZero Flag） 奇奇/ /偶標(biāo)志偶標(biāo)志 PFPF（Parity FlagParity Flag） 進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志 CFCF（Carry FlagCarry Flag） 輔助進(jìn)位標(biāo)志輔助進(jìn)位標(biāo)志 AFAF（Auxiliary Carry FlagAuxiliary Carry Flag

12、） 溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志 OFOF（Overflow FlagOverflow Flag）。）。 什么是溢出？什么是溢出？ 例例2.1 2.1 計(jì)算機(jī)在進(jìn)行計(jì)算機(jī)在進(jìn)行 2345H+3219H 2345H+3219H 運(yùn)算后，試求狀態(tài)標(biāo)志運(yùn)算后，試求狀態(tài)標(biāo)志SFSF、ZFZF、PFPF、CFCF、AFAF、OF OF 的值。的值。 0010 0011 0100 0101 0010 0011 0100 0101 十十 0011 0010 0001 10010011 0010 0001 1001 0101 0101 0101 1110 0101 0101 0101 1110 SF=0 SF=0，ZF=

13、0ZF=0，PF=0PF=0，CF=0CF=0，AF=0AF=0，OF=0OF=0。例例2.2 2.2 計(jì)算機(jī)在進(jìn)行計(jì)算機(jī)在進(jìn)行 5439H+456AH 5439H+456AH 運(yùn)算后，試求狀態(tài)標(biāo)志運(yùn)算后，試求狀態(tài)標(biāo)志SFSF、ZFZF、PFPF、CFCF、AFAF、OF OF 的值。的值。 0101 0100 0011 1001 0101 0100 0011 1001 0100 0101 0110 10100100 0101 0110 1010 1001 1001 1010 00111001 1001 1010 0011SF=1SF=1，ZF=0ZF=0，PF=1PF=1，CF=0CF=0，

14、AF=1AF=1，OF=1OF=1。 控制標(biāo)志有控制標(biāo)志有3 3個(gè)，即個(gè)，即DFDF、IFIF、TFTF。 方向標(biāo)志方向標(biāo)志DFDF（Direction FlagDirection Flag）：）： 這是控制串操作指令用的標(biāo)志。這是控制串操作指令用的標(biāo)志。 中斷標(biāo)志中斷標(biāo)志 IFIF（Interrupt Enable FlagInterrupt Enable Flag）：）： 這是控制可屏蔽中斷的標(biāo)志。這是控制可屏蔽中斷的標(biāo)志。 跟蹤標(biāo)志跟蹤標(biāo)志TFTF（Trap FlagTrap Flag）：也稱(chēng)單步陷阱）：也稱(chēng)單步陷阱 取指令取指令1 1譯碼譯碼1 1 取數(shù)取數(shù)1 1執(zhí)行執(zhí)行1 1 存結(jié)果

15、存結(jié)果1 1取指令取指令2 2譯碼譯碼2 2執(zhí)行執(zhí)行2 2CPUCPU時(shí)間時(shí)間(a) (a) 指令的串行處理指令的串行處理取指令取指令1 1取指令取指令2 2取數(shù)取數(shù)1 1取指令取指令3 3存結(jié)果存結(jié)果1 1取指令取指令4 4BIUBIU等待譯碼等待譯碼1 1執(zhí)行執(zhí)行1 1譯碼譯碼2 2執(zhí)行執(zhí)行2 2EUEU時(shí)間時(shí)間(b) (b) 指令的并行處理指令的并行處理圖圖2.2 2.2 串行處理和流水處理工作原理串行處理和流水處理工作原理2.2.2 8086CPU 2.2.2 8086CPU 內(nèi)部流水線管理工作原理內(nèi)部流水線管理工作原理 開(kāi)始執(zhí)行程序，開(kāi)始執(zhí)行程序，EUEU等待等待BIUBIU提取指令

16、，當(dāng)提取指令，當(dāng)BIUBIU使隊(duì)列不空時(shí)，使隊(duì)列不空時(shí)，EUEU和和BIUBIU就開(kāi)始獨(dú)立進(jìn)行工作。就開(kāi)始獨(dú)立進(jìn)行工作。 當(dāng)當(dāng)BIUBIU的指令隊(duì)列中出現(xiàn)的指令隊(duì)列中出現(xiàn)2 2個(gè)空字節(jié)時(shí)，個(gè)空字節(jié)時(shí)，BIUBIU又會(huì)自動(dòng)把后面又會(huì)自動(dòng)把后面的指令從存儲(chǔ)器取到指令隊(duì)列中，直到指令隊(duì)列滿(mǎn)為止。的指令從存儲(chǔ)器取到指令隊(duì)列中，直到指令隊(duì)列滿(mǎn)為止。 當(dāng)當(dāng)EUEU在執(zhí)行指令過(guò)程中必須訪問(wèn)存儲(chǔ)器或在執(zhí)行指令過(guò)程中必須訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I IO,O,端口時(shí)，端口時(shí)，EUEU會(huì)請(qǐng)求會(huì)請(qǐng)求BIUBIU去完成訪問(wèn)外部的操作。去完成訪問(wèn)外部的操作。 當(dāng)指令隊(duì)列已滿(mǎn)，而且當(dāng)指令隊(duì)列已滿(mǎn)，而且 EUEU又無(wú)訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí)，又無(wú)訪問(wèn)

17、請(qǐng)求時(shí)，BIUBIU便進(jìn)入空閑便進(jìn)入空閑狀態(tài)。狀態(tài)。 當(dāng)當(dāng)EUEU執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令和返回指令時(shí)，指令隊(duì)列中的執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令和返回指令時(shí)，指令隊(duì)列中的內(nèi)容自動(dòng)清除。內(nèi)容自動(dòng)清除。 當(dāng)遇到程序的執(zhí)行需要轉(zhuǎn)移，或者某條指令的執(zhí)行過(guò)程中需當(dāng)遇到程序的執(zhí)行需要轉(zhuǎn)移，或者某條指令的執(zhí)行過(guò)程中需要訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)過(guò)于頻繁，使要訪問(wèn)內(nèi)存的次數(shù)過(guò)于頻繁，使BIUBIU沒(méi)有空閑進(jìn)行指令的提取沒(méi)有空閑進(jìn)行指令的提取時(shí)，時(shí)，EUEU處于等待狀態(tài)，直到處于等待狀態(tài)，直到BIUBIU取出指令為止。取出指令為止。2.2.3 8086CPU 2.2.3 8086CPU 的存儲(chǔ)器組織的存儲(chǔ)器組織地址空間：地址空間：

18、1MB (201MB (20位位) )邏輯段：最大邏輯段：最大64kB,CS,DS,ES,SS64kB,CS,DS,ES,SS。浮動(dòng)、連續(xù)、分開(kāi)。浮動(dòng)、連續(xù)、分開(kāi)重疊。重疊。1 1、 存儲(chǔ)器分段和段寄存器存儲(chǔ)器分段和段寄存器 段首址：各邏輯段的第一個(gè)單元的地址。段首址：各邏輯段的第一個(gè)單元的地址。段基址：段首址的高段基址：段首址的高1616位。位。段基址根據(jù)段的性質(zhì)存放在相應(yīng)的段寄存器段基址根據(jù)段的性質(zhì)存放在相應(yīng)的段寄存器DSDS、ESES、SSSS或或CSCS中。中。偏移地址：段內(nèi)存儲(chǔ)單元距離段首地址的偏移量。偏移地址：段內(nèi)存儲(chǔ)單元距離段首地址的偏移量。段基址和偏移地址都是無(wú)符號(hào)的段基址和偏

19、移地址都是無(wú)符號(hào)的1616位二進(jìn)制數(shù)，這兩部分位二進(jìn)制數(shù)，這兩部分構(gòu)成了存儲(chǔ)單元的邏輯地址。構(gòu)成了存儲(chǔ)單元的邏輯地址。 采用分段結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器中，任何一個(gè)采用分段結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器中，任何一個(gè)2020位物理地址都是由位物理地址都是由它的邏輯地址變換得到的：它的邏輯地址變換得到的： 物理地址物理地址 = = 段基址段基址1616偏移地址偏移地址段寄存器段寄存器15150 0000000001616位偏移地址位偏移地址1515 0 000000000加法器加法器2020位物理地址位物理地址1919 0 0圖圖2.4 80862.4 8086物理地址的形成物理地址的形成段寄存器段寄存器CSCSSSSSDSD

20、SESES基址及指針寄存器基址及指針寄存器CSCSBPBPSPSPSISIBXBXDIDI圖圖2.52.5段寄存器與其它寄存器的組合段寄存器與其它寄存器的組合2 2、 存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器組織 80868086的的1MB1MB存儲(chǔ)器，分成了兩個(gè)存儲(chǔ)器，分成了兩個(gè) 512KB512KB存儲(chǔ)區(qū)，分別叫奇地存儲(chǔ)區(qū)，分別叫奇地址區(qū)（奇區(qū)）和偶地址區(qū)（偶區(qū)）。址區(qū)（奇區(qū)）和偶地址區(qū)（偶區(qū)）。 CS ACS A1818AA0 0512K512K字節(jié)字節(jié)奇區(qū)存貯體奇區(qū)存貯體D D7 7DD0 0CS ACS A1818AA0 0512K512K字節(jié)字節(jié)偶區(qū)存貯體偶區(qū)存貯體D D7 7DD0 0D D8 8DD1

21、515 D D0 0DD7 7A A1 1AA1919A A0 0BHEBHE圖圖2.6 80862.6 8086存儲(chǔ)器的偶區(qū)和奇區(qū)存儲(chǔ)器的偶區(qū)和奇區(qū) 字節(jié)分為奇字節(jié)和偶字節(jié)。字節(jié)分為奇字節(jié)和偶字節(jié)。 字分為奇字、偶字。字分為奇字、偶字。 對(duì)于奇字節(jié)、偶字節(jié)、奇字、偶字的讀寫(xiě)操作，對(duì)于奇字節(jié)、偶字節(jié)、奇字、偶字的讀寫(xiě)操作，奇字節(jié)、偶字節(jié)和偶字操作均可用一個(gè)總線周期完成，奇字節(jié)、偶字節(jié)和偶字操作均可用一個(gè)總線周期完成，而奇字操作需二個(gè)總線周期，分別用奇字節(jié)和偶字節(jié)操而奇字操作需二個(gè)總線周期，分別用奇字節(jié)和偶字節(jié)操作來(lái)完成。作來(lái)完成。 2.2.4 8086 CPU2.2.4 8086 CPU總線周

22、期的概念總線周期的概念 BIUBIU通過(guò)系統(tǒng)總線完成對(duì)外界（存儲(chǔ)器或通過(guò)系統(tǒng)總線完成對(duì)外界（存儲(chǔ)器或I/OI/O端口）的一次端口）的一次訪問(wèn)所需的時(shí)間稱(chēng)作一個(gè)總線周期。訪問(wèn)所需的時(shí)間稱(chēng)作一個(gè)總線周期。在計(jì)算機(jī)中時(shí)間的最小單位是時(shí)鐘周期（一個(gè)時(shí)鐘脈沖的時(shí)在計(jì)算機(jī)中時(shí)間的最小單位是時(shí)鐘周期（一個(gè)時(shí)鐘脈沖的時(shí)間長(zhǎng)度）。間長(zhǎng)度）。 在在8086CPU8086CPU中，一個(gè)最基本的總線周期由中，一個(gè)最基本的總線周期由4 4個(gè)時(shí)鐘周期組成。個(gè)時(shí)鐘周期組成。 4 4個(gè)時(shí)鐘周期分別稱(chēng)為個(gè)時(shí)鐘周期分別稱(chēng)為4 4個(gè)狀態(tài)，即個(gè)狀態(tài)，即T T1 1狀態(tài)、狀態(tài)、T T2 2狀態(tài)、狀態(tài)、T T3 3狀態(tài)狀態(tài)和和T T4

23、4狀態(tài)。除了上述四個(gè)狀態(tài)外，還有等待狀態(tài)狀態(tài)。除了上述四個(gè)狀態(tài)外，還有等待狀態(tài)T Tw w和空閑狀態(tài)和空閑狀態(tài)T TI I。圖圖2.7 2.7 典型的典型的80868086總線周期序列總線周期序列 在在T T1 1狀態(tài)，狀態(tài)，CPUCPU往多路復(fù)用總線上發(fā)出地址信息，以指出要尋往多路復(fù)用總線上發(fā)出地址信息，以指出要尋址的存儲(chǔ)單元或外設(shè)端口的地址。址的存儲(chǔ)單元或外設(shè)端口的地址。在在T T2 2狀態(tài)，狀態(tài)，CPUCPU從總線上撤消地址，而使總線的低從總線上撤消地址，而使總線的低1616位浮置成位浮置成高阻狀態(tài)，為傳輸數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。高阻狀態(tài)，為傳輸數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。在在T T3 3狀態(tài)，多路總線的高狀態(tài)，多

24、路總線的高4 4位繼續(xù)提供狀態(tài)信息，而多路總線位繼續(xù)提供狀態(tài)信息，而多路總線的低的低1616位（位（80888088則為低則為低8 8位）上出現(xiàn)由位）上出現(xiàn)由CPUCPU寫(xiě)出的數(shù)據(jù)或者寫(xiě)出的數(shù)據(jù)或者CPUCPU從存儲(chǔ)器或端口讀入的數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器或端口讀入的數(shù)據(jù)在有些情況下，外設(shè)或存儲(chǔ)器速度較慢，不能及時(shí)地配合在有些情況下，外設(shè)或存儲(chǔ)器速度較慢，不能及時(shí)地配合CPUCPU傳送數(shù)據(jù)。傳送數(shù)據(jù)。 在在T T4 4狀態(tài)，總線周期結(jié)束。狀態(tài)，總線周期結(jié)束。2.2.5 8086CPU2.2.5 8086CPU的引腳信號(hào)及工作模式的引腳信號(hào)及工作模式 最小模式：在系統(tǒng)中只有一個(gè)最小模式：在系統(tǒng)中只有一個(gè)808

25、68086處理器。處理器。 最大模式：在系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的處理器最大模式：在系統(tǒng)中有兩個(gè)或兩個(gè)以上的處理器1 1、8086CPU8086CPU的引腳信號(hào)的引腳信號(hào)GND GND ADAD14 14 ADAD1313 ADAD1212 ADAD1111 ADAD1010 ADAD9 9 ADAD8 8 ADAD7 7 ADAD6 6 ADAD5 5 ADAD4 4 ADAD3 3 ADAD2 2 ADAD1 1 ADAD0 0 NMI NMI INTR INTR CLK CLK GND GND 1 12 23 34 45 56 67 78 89 9101011111212131314141

26、5151616171718181919202040403939383837373636353534343333323231313030292928282727262625252424232322222121V VCCCC（+5v+5v）ADAD1515A A1616/S/S3 3A A1717/S/S4 4A A1818/S/S5 5A A1919/S/S6 6BHE/SBHE/S7 7MN/MXMN/MXRDRDHOLD ( RQ/GTHOLD ( RQ/GT0 0) )HLDA ( RQ/GTHLDA ( RQ/GT1 1) )WR ( LOCK)WR ( LOCK)M/IO ( SM/I

27、O ( S2 2) )DT/R ( SDT/R ( S1 1) )DEN ( SDEN ( S0 0) )ALE ( QSALE ( QS0 0) )INTA ( QSINTA ( QS1 1) )TESTTESTREADYREADYRESETRESET圖圖2.8 8086CPU的引腳信號(hào)排列的引腳信號(hào)排列1 1、最小模式、最小模式1 14040腳的功能定義腳的功能定義（一）（一） 雙向引腳信號(hào)雙向引腳信號(hào) ADAD1515ADAD0 0 地址數(shù)據(jù)復(fù)用線（雙向，三態(tài)）。第地址數(shù)據(jù)復(fù)用線（雙向，三態(tài)）。第2 21616引腳分別為引腳分別為ADAD1414ADAD0 0，第，第3939引腳為引腳為

28、ADAD1515。作為功能復(fù)用引腳。作為功能復(fù)用引腳。（二）（二） 輸入引腳信號(hào)輸入引腳信號(hào)（1 1）MN/MN/ 最小最大模式設(shè)定（輸入，高、低電平均有效）。最小最大模式設(shè)定（輸入，高、低電平均有效）。 MNMN 1 1，80868086系統(tǒng)工作方式設(shè)置為最小模式。系統(tǒng)工作方式設(shè)置為最小模式。MN/ =0MN/ =0，80868086設(shè)置設(shè)置為最大模式工作方式。為最大模式工作方式。（2 2）地線和電源線（輸入）地線和電源線（輸入） 80868086的的GNDGND有兩條（有兩條（1 1，2020腳），腳），V Vcccc接入的電壓為接入的電壓為5V5V1010。（3 3）CLKCLK 系統(tǒng)時(shí)

29、鐘（輸入）。通常與系統(tǒng)時(shí)鐘（輸入）。通常與8284A8284A（時(shí)鐘發(fā)生器）的時(shí)鐘輸（時(shí)鐘發(fā)生器）的時(shí)鐘輸出端出端CLKCLK相連接。相連接。（4 4） RESETRESET 復(fù)位信號(hào)（輸入，高電平有效）。復(fù)位信號(hào)（輸入，高電平有效）。 （5 5）READYREADY “ “準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好”信號(hào)（輸入，高電平有效）。信號(hào)（輸入，高電平有效）。 （6 6） 等待測(cè)試信號(hào)（輸入，低電平有效）。等待測(cè)試信號(hào)（輸入，低電平有效）。 （7 7） NMINMI 非屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入，上升沿觸發(fā)）。非屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入，上升沿觸發(fā)）。 （8 8） INTRINTR可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入，高電平有效）

30、?？善帘沃袛嗾?qǐng)求信號(hào)（輸入，高電平有效）。 （9 9） HOLDHOLD總線保持請(qǐng)求信號(hào)（輸入，高電平有效）?？偩€保持請(qǐng)求信號(hào)（輸入，高電平有效）。 （三）（三） 輸出引腳信號(hào)輸出引腳信號(hào)（1 1）A A1919A A1616 /S /S6 6S S3 3 地址狀態(tài)復(fù)用線（輸出，三態(tài)）地址狀態(tài)復(fù)用線（輸出，三態(tài)）。 S S4 4 S S3 3 狀狀 態(tài)態(tài) 0 00 01 11 1 0 01 10 01 1 指示附加段寄存器在使用（可修改數(shù)據(jù)）指示附加段寄存器在使用（可修改數(shù)據(jù)）指示堆棧段寄存器在使用指示堆棧段寄存器在使用指示代碼段寄存器在使用（或未用任何段指示代碼段寄存器在使用（或未用任何段寄

31、存器）寄存器）指示數(shù)據(jù)段寄存器在使用指示數(shù)據(jù)段寄存器在使用 表表2.1 S2.1 S4 4、S S3 3代碼指示正在使用的段寄存器代碼指示正在使用的段寄存器 （2 2） /S/S7 7 數(shù)據(jù)線高數(shù)據(jù)線高8 8位開(kāi)放位開(kāi)放/ /狀態(tài)復(fù)用線（輸出，三態(tài)）。狀態(tài)復(fù)用線（輸出，三態(tài)）。 表表2.2 2.2 、A A0 0代碼表示的相應(yīng)操作代碼表示的相應(yīng)操作 A A0 0 操操 作作 所用數(shù)據(jù)引腳所用數(shù)據(jù)引腳 0 00 0從偶地址讀從偶地址讀/ /寫(xiě)一個(gè)字寫(xiě)一個(gè)字ADAD1515ADAD0 01 01 0從偶地址讀從偶地址讀/ /寫(xiě)一個(gè)字節(jié)寫(xiě)一個(gè)字節(jié)ADAD7 7ADAD0 00 10 1從奇地址讀從奇

32、地址讀/ /寫(xiě)一個(gè)字節(jié)寫(xiě)一個(gè)字節(jié)ADAD1515ADAD8 80 10 11 01 0從奇地址讀從奇地址讀/ /寫(xiě)一個(gè)字寫(xiě)一個(gè)字（分兩個(gè)總線周期實(shí)現(xiàn)，首先作奇字節(jié)讀（分兩個(gè)總線周期實(shí)現(xiàn)，首先作奇字節(jié)讀/ /寫(xiě)，然寫(xiě)，然后作偶字節(jié)讀后作偶字節(jié)讀/ /寫(xiě)）寫(xiě)）ADAD1515ADAD8 8ADAD7 7ADAD0 0（3 3） 讀控制信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。讀控制信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。 （4 4） 寫(xiě)控制信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。寫(xiě)控制信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。（5 5）M M 存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器和I IO O控制信號(hào)（輸出，三態(tài)）。控制信號(hào)（輸出，三態(tài)）。 （6 6）

33、中斷響應(yīng)信號(hào)（輸出。低電平有效）。中斷響應(yīng)信號(hào)（輸出。低電平有效）。 （7 7）HLDAHLDA 總線保持響應(yīng)信號(hào)（輸出，高電平有效）?？偩€保持響應(yīng)信號(hào)（輸出，高電平有效）。 （8 8） ALEALE 地址鎖存信號(hào)（輸出，高電平有效）地址鎖存信號(hào)（輸出，高電平有效） （9 9） DTDT 數(shù)據(jù)收發(fā)控制信號(hào)（輸出，三態(tài)）。數(shù)據(jù)收發(fā)控制信號(hào)（輸出，三態(tài)）。 （1010） 數(shù)據(jù)允許信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。數(shù)據(jù)允許信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。 二、最大模式二、最大模式24243131腳的功能定義腳的功能定義（l l） 總線周期狀態(tài)信號(hào)（輸出，三態(tài)）?？偩€周期狀態(tài)信號(hào)（輸出，三態(tài)）。 總線周

34、期總線周期 82888288控制命令控制命令 0 0 00 0 00 0 10 0 10 1 00 1 00 1 10 1 11 0 01 0 01 0 11 0 11 1 01 1 01 1 1 1 1 1 INTAINTA周期周期I/OI/O讀周期讀周期I/OI/O寫(xiě)周期寫(xiě)周期暫停暫停取指令周期取指令周期讀存儲(chǔ)器周期讀存儲(chǔ)器周期寫(xiě)存儲(chǔ)器周期寫(xiě)存儲(chǔ)器周期無(wú)源狀態(tài)無(wú)源狀態(tài) 無(wú)無(wú) 無(wú)無(wú) 表表2.3 2.3 對(duì)應(yīng)的總線周期及對(duì)應(yīng)的總線周期及82888288的控制命令的控制命令 （2 2）QSQS1 1、QSQS0 0 指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào)（輸出）指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào)（輸出）。 表表2.4 QS2.4 QS

35、1 1、QSQS0 0與隊(duì)列狀態(tài)與隊(duì)列狀態(tài)QSQS1 1 QSQS0 0 隊(duì)列狀態(tài)隊(duì)列狀態(tài) 0 00 01 11 1 0 01 10 01 1 無(wú)操作無(wú)操作從隊(duì)列緩沖器中取出指令的第一字節(jié)從隊(duì)列緩沖器中取出指令的第一字節(jié)清除隊(duì)列緩沖器清除隊(duì)列緩沖器從隊(duì)列緩沖器中取出第二字節(jié)以后部分從隊(duì)列緩沖器中取出第二字節(jié)以后部分 （3 3） 、 總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求/ /總線允許信號(hào)（雙向，低電平有效，三態(tài)）?？偩€允許信號(hào)（雙向，低電平有效，三態(tài)）。 （4 4） 總線封鎖信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。總線封鎖信號(hào)（輸出，低電平有效，三態(tài)）。1TG/QR0TG/QRLOCK2 2、8086 CPU8086 CP

36、U工作模式的典型配置工作模式的典型配置 (1)(1)最小模式下的典型配置最小模式下的典型配置 RESRES82848284MN/MX RDMN/MX RDCLK WRCLK WRREADY M/IOREADY M/IORESETRESETALEALE A A1919AA15 15 BHE BHE AD AD1515ADAD0 0 DEN DT/ R DEN DT/ RSTBSTB 8282 8282 OR OR 8283 8283 OE OE存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/OI/O芯片芯片 8282 8282 OR ORT T 8283 8283OEOE80868086CPUCPU圖圖2.9 80862.9

37、8086最小模式下的典型配置最小模式下的典型配置數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線地址地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)地址地址BHEBHE(2)(2)最大模式下的典型配置最大模式下的典型配置T T OEOE82868286 STBSTB82828282OEOE 8288 8288S S0 0 INTA INTAS S1 1 MRDC MRDCS S2 2 MWTC MWTCDEN IOWCDEN IOWCDT/R IORCDT/R IORCALEALE82848284RESRES MN/MX MN/MX CLK SCLK S0 0READY SREADY S1 1RESET SRESET S2 2 ADAD1

38、515ADAD0 0A A1616AA1919存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器I/OI/O芯片芯片80868086CPUCPUCLKCLK圖圖2.10 80862.10 8086最大模式下的典型配置最大模式下的典型配置BHEBHE1VCC地址總線地址總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線2.2.6 8086CPU2.2.6 8086CPU的操作時(shí)序的操作時(shí)序操作時(shí)序可分為：系統(tǒng)復(fù)位和啟動(dòng)操作、暫停操作、空操作、操作時(shí)序可分為：系統(tǒng)復(fù)位和啟動(dòng)操作、暫停操作、空操作、 總線讀操作、總線寫(xiě)操作、中斷操作、總線總線讀操作、總線寫(xiě)操作、中斷操作、總線 保持。保持。1 1、系統(tǒng)復(fù)位和啟動(dòng)操作、系統(tǒng)復(fù)位和啟動(dòng)操作圖圖2.11 8086CPU2.

39、11 8086CPU的復(fù)位操作時(shí)序的復(fù)位操作時(shí)序2、暫停操作、暫停操作 3、總線空操作、總線空操作4、總線讀操作、總線讀操作總線讀操作分兩種：最小模式下的總線讀操作總線讀操作分兩種：最小模式下的總線讀操作最大模式下的總線讀操作最大模式下的總線讀操作l）最小模式下的總線讀操作最小模式下的總線讀操作圖圖2.12 最小模式的總線讀操作時(shí)序最小模式的總線讀操作時(shí)序 T1狀態(tài)狀態(tài)CPU完成五個(gè)操作：完成五個(gè)操作： CPU首先在首先在M線上發(fā)出有效電平。線上發(fā)出有效電平。 從地址數(shù)據(jù)復(fù)用線從地址數(shù)據(jù)復(fù)用線AD15AD0和地址狀態(tài)復(fù)用線和地址狀態(tài)復(fù)用線A19/S6A16S3發(fā)發(fā)20位存儲(chǔ)器單元地址或位存儲(chǔ)器

40、單元地址或16位位IO端口地址。端口地址。 CPU在在T1狀態(tài)從狀態(tài)從 ALE引腳上輸出一個(gè)正脈沖作地址鎖存器引腳上輸出一個(gè)正脈沖作地址鎖存器的地址鎖存信號(hào)。的地址鎖存信號(hào)。 CPU在在T1狀態(tài)通過(guò)狀態(tài)通過(guò)S7引腳發(fā)有效信號(hào)（低電平）。引腳發(fā)有效信號(hào)（低電平）。CPU在在T1狀態(tài)使?fàn)顟B(tài)使DT/變?yōu)榈碗娖?，控制?shù)據(jù)收發(fā)器為接收數(shù)變?yōu)榈碗娖?，控制?shù)據(jù)收發(fā)器為接收數(shù)據(jù)狀態(tài)。據(jù)狀態(tài)。 IOBHET2狀態(tài)狀態(tài)CPU完成五個(gè)操作：完成五個(gè)操作： 地址數(shù)據(jù)復(fù)用線地址數(shù)據(jù)復(fù)用線AD15AD0上地址信號(hào)消失，上地址信號(hào)消失，AD15AD0進(jìn)入高阻緩沖期，以便為數(shù)據(jù)讀入作準(zhǔn)備。進(jìn)入高阻緩沖期，以便為數(shù)據(jù)讀入作準(zhǔn)備

41、。 地址狀態(tài)復(fù)用線地址狀態(tài)復(fù)用線A19S6A16S3及及S7線，開(kāi)始輸線，開(kāi)始輸出狀態(tài)信息出狀態(tài)信息 S7S3，持續(xù)到，持續(xù)到 T4。 信號(hào)開(kāi)始變?yōu)榈碗娖剑ㄓ行В?，此信?hào)是用來(lái)使數(shù)據(jù)收信號(hào)開(kāi)始變?yōu)榈碗娖剑ㄓ行В?，此信?hào)是用來(lái)使數(shù)據(jù)收發(fā)器（如發(fā)器（如8286）開(kāi)放。）開(kāi)放。 信號(hào)開(kāi)始變?yōu)榈碗娖接行?。此信?hào)被接到系統(tǒng)中所有存儲(chǔ)器信號(hào)開(kāi)始變?yōu)榈碗娖接行А４诵盘?hào)被接到系統(tǒng)中所有存儲(chǔ)器和和IO端口。端口。 DT/繼續(xù)保持低電平有效的接收狀態(tài)。繼續(xù)保持低電平有效的接收狀態(tài)。 RBHEDENT3狀態(tài)：狀態(tài)：存儲(chǔ)器或外設(shè)把數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)總線存儲(chǔ)器或外設(shè)把數(shù)據(jù)放在數(shù)據(jù)總線ADAD1515ADAD0 0上，為上，為

42、CPUCPU讀數(shù)據(jù)讀數(shù)據(jù)作好準(zhǔn)備。作好準(zhǔn)備。T Tw w狀態(tài)：狀態(tài)： 這是一個(gè)等待狀態(tài)，這是一個(gè)等待狀態(tài)， T Tw w可以為可以為1 1個(gè)或多個(gè)。個(gè)或多個(gè)。 T T4 4狀態(tài)：狀態(tài)： 在在T T4 4狀態(tài)和前一狀態(tài)交界的下降沿處，狀態(tài)和前一狀態(tài)交界的下降沿處，CPUCPU對(duì)數(shù)據(jù)總線上的對(duì)數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，完成讀取數(shù)據(jù)的操作。數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣，完成讀取數(shù)據(jù)的操作。 2）最大模式下的總線讀操作最大模式下的總線讀操作 圖圖2.13 最大模式的總線讀操作時(shí)序最大模式的總線讀操作時(shí)序5、總線寫(xiě)操作、總線寫(xiě)操作總線寫(xiě)操作是指總線寫(xiě)操作是指CPU把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器或把數(shù)據(jù)寫(xiě)入到存儲(chǔ)器或IO端口。端口。

43、 1）最小模式下的總線寫(xiě)操作最小模式下的總線寫(xiě)操作圖圖2.14 最小模式的總線寫(xiě)操作時(shí)序最小模式的總線寫(xiě)操作時(shí)序總線寫(xiě)周期和總線讀周期操作有何不同？總線寫(xiě)周期和總線讀周期操作有何不同？ 寫(xiě)周期下，寫(xiě)周期下，AD線上因輸出的地址和輸出的數(shù)據(jù)為同方向，線上因輸出的地址和輸出的數(shù)據(jù)為同方向，因此，因此，T2時(shí)不再需要像讀周期時(shí)要維持一個(gè)周期的浮空狀態(tài)以時(shí)不再需要像讀周期時(shí)要維持一個(gè)周期的浮空狀態(tài)以作緩沖；作緩沖； 對(duì)存儲(chǔ)器芯片或?qū)Υ鎯?chǔ)器芯片或IO端口發(fā)出的控制信號(hào)是端口發(fā)出的控制信號(hào)是WR，而不是，而不是RD，但它們出現(xiàn)的時(shí)序類(lèi)似，也是從，但它們出現(xiàn)的時(shí)序類(lèi)似，也是從T2開(kāi)始；開(kāi)始； 在在DT/引腳

44、上發(fā)出的是高電平的數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號(hào)引腳上發(fā)出的是高電平的數(shù)據(jù)發(fā)送控制信號(hào)DT，此，此信號(hào)被送到信號(hào)被送到8286數(shù)據(jù)收發(fā)器控制其為數(shù)據(jù)輸出方向。數(shù)據(jù)收發(fā)器控制其為數(shù)據(jù)輸出方向。 2）最大模式下的總線寫(xiě)操作最大模式下的總線寫(xiě)操作 圖圖2.15 最大模式的總線寫(xiě)操作時(shí)序最大模式的總線寫(xiě)操作時(shí)序 2.3 80286微處理器微處理器 2.3.180286 CPU的主要性能的主要性能1、80286是一種先進(jìn)的是一種先進(jìn)的16位微處理器位微處理器2、80286 CPU有兩種工作方式有兩種工作方式（1）實(shí)地址方式實(shí)地址方式（2）保護(hù)虛地址方式保護(hù)虛地址方式3、具有存儲(chǔ)器管理和保護(hù)機(jī)構(gòu)、具有存儲(chǔ)器管理和保護(hù)機(jī)

45、構(gòu)4、兼容性好、兼容性好2.3.2 80286 CPU的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)組成：執(zhí)行部件組成：執(zhí)行部件EU、地址部件、地址部件AU、 指令部件指令部件IU和總線接口部件和總線接口部件BIU通用寄存器通用寄存器ALUALU及標(biāo)志及標(biāo)志寄存器寄存器控制器控制器偏移量或數(shù)據(jù)偏移量或數(shù)據(jù)已譯碼指令已譯碼指令地地址址部部件件段描述符段描述符CacheCache偏移量加法器偏移量加法器物理地址加法器物理地址加法器段寄存器段寄存器總線接口部件總線接口部件物理地址物理地址存儲(chǔ)器操作存儲(chǔ)器操作數(shù)請(qǐng)求數(shù)請(qǐng)求內(nèi)部數(shù)據(jù)總線內(nèi)部數(shù)據(jù)總線指令部件指令部件圖圖2.16 802862.16 80286功能結(jié)構(gòu)框圖功能結(jié)構(gòu)框圖

46、協(xié)處理器接口協(xié)處理器接口總線控制器總線控制器地址鎖存驅(qū)動(dòng)器地址鎖存驅(qū)動(dòng)器數(shù)據(jù)收發(fā)器數(shù)據(jù)收發(fā)器預(yù)取器預(yù)取器3 3條已譯碼條已譯碼指令隊(duì)列指令隊(duì)列指令譯碼器指令譯碼器6 6字節(jié)預(yù)取隊(duì)列字節(jié)預(yù)取隊(duì)列PEACKPEACKPEREQPEREQ地址總線地址總線控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線執(zhí)執(zhí)行行部部件件16161 1、總線接口部件、總線接口部件BIUBIU組成：協(xié)處理器接口、地址鎖存驅(qū)動(dòng)器、總線控制器、數(shù)據(jù)收組成：協(xié)處理器接口、地址鎖存驅(qū)動(dòng)器、總線控制器、數(shù)據(jù)收發(fā)器、預(yù)取器和發(fā)器、預(yù)取器和6 6字節(jié)的預(yù)取隊(duì)列。字節(jié)的預(yù)取隊(duì)列。主要作用：處理主要作用：處理CPUCPU和系統(tǒng)總線之間的所有通信和數(shù)據(jù)傳輸。

47、和系統(tǒng)總線之間的所有通信和數(shù)據(jù)傳輸。2 2、指令部件、指令部件IUIU組成：指令部件組成：指令部件IUIU由指令譯碼器和已譯碼指令隊(duì)列由指令譯碼器和已譯碼指令隊(duì)列主要作用：把指令字節(jié)從預(yù)取隊(duì)列中取出，送入指令譯碼器。主要作用：把指令字節(jié)從預(yù)取隊(duì)列中取出，送入指令譯碼器。3 3、執(zhí)行部件、執(zhí)行部件EUEU組成：算術(shù)邏輯部件組成：算術(shù)邏輯部件ALUALU、標(biāo)志寄存器、通用寄存器陣列和控、標(biāo)志寄存器、通用寄存器陣列和控制電路等。制電路等。主要作用：主要作用：EUEU中的控制電路根據(jù)已譯碼指令的中的控制電路根據(jù)已譯碼指令的6969位內(nèi)部碼產(chǎn)生執(zhí)位內(nèi)部碼產(chǎn)生執(zhí)行指令所需的控制電位序列，實(shí)現(xiàn)對(duì)其它部件的控

48、制，完成指行指令所需的控制電位序列，實(shí)現(xiàn)對(duì)其它部件的控制，完成指令的執(zhí)行，并根據(jù)操作結(jié)果影響標(biāo)志寄存器的標(biāo)志位。令的執(zhí)行，并根據(jù)操作結(jié)果影響標(biāo)志寄存器的標(biāo)志位。4 4、地址部件、地址部件AUAU組成：地址部件組成：地址部件AUAU由段描述符高速緩沖存儲(chǔ)器、物理地址加法由段描述符高速緩沖存儲(chǔ)器、物理地址加法器、偏移地址加法器和段寄存器等。器、偏移地址加法器和段寄存器等。主要作用：在實(shí)地址方式下將段基址與偏移地址組合起來(lái)形成主要作用：在實(shí)地址方式下將段基址與偏移地址組合起來(lái)形成 2020位物理地址。位物理地址。2.3.32.3.380286 CPU80286 CPU的寄存器的寄存器1 1、新增標(biāo)志

49、位、新增標(biāo)志位80286CPU80286CPU新增了兩類(lèi)標(biāo)志，占用三個(gè)標(biāo)志位。新增了兩類(lèi)標(biāo)志，占用三個(gè)標(biāo)志位。（1 1）I IO O特權(quán)級(jí)特權(quán)級(jí)標(biāo)志標(biāo)志該標(biāo)志占用兩位二進(jìn)制位（位該標(biāo)志占用兩位二進(jìn)制位（位1212、1313），四個(gè)狀態(tài)，用來(lái)確），四個(gè)狀態(tài)，用來(lái)確定需要執(zhí)行的定需要執(zhí)行的I IO O操作的特權(quán)級(jí)操作的特權(quán)級(jí)。（2 2）嵌套任務(wù)標(biāo)志嵌套任務(wù)標(biāo)志NTNTNTNT標(biāo)志占用一位二進(jìn)制位（位標(biāo)志占用一位二進(jìn)制位（位1414）。）。 2 2、機(jī)器狀態(tài)字、機(jī)器狀態(tài)字MSWMSW（1 1）允許保護(hù)標(biāo)志允許保護(hù)標(biāo)志PEPE 若若PEPE1 1，則，則8028680286轉(zhuǎn)換成保護(hù)方式。轉(zhuǎn)換成保護(hù)方

50、式。 (2)(2)監(jiān)控協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志監(jiān)控協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志 MPMP 若若MP=1MP=1則系統(tǒng)中有數(shù)學(xué)協(xié)處理器存在；否則數(shù)學(xué)協(xié)處理器不則系統(tǒng)中有數(shù)學(xué)協(xié)處理器存在；否則數(shù)學(xué)協(xié)處理器不存在。存在。（3 3）仿真協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志仿真協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志EMEM若若EMEM1 1，表示采用軟件仿真數(shù)學(xué)協(xié)處理器的功能，若，表示采用軟件仿真數(shù)學(xué)協(xié)處理器的功能，若EMEM0 0，表示沒(méi)有采用軟件仿真數(shù)學(xué)協(xié)處理器的功能。表示沒(méi)有采用軟件仿真數(shù)學(xué)協(xié)處理器的功能。（4 4）任務(wù)轉(zhuǎn)換標(biāo)志任務(wù)轉(zhuǎn)換標(biāo)志TSTS（Task Switched FlagTask Switched Flag）TSTS由硬件置位，由軟件復(fù)位。由硬

51、件置位，由軟件復(fù)位。2 2、機(jī)器狀態(tài)字、機(jī)器狀態(tài)字MSWMSW（1 1）允許保護(hù)標(biāo)志允許保護(hù)標(biāo)志PEPE若若PEPE1 1，保護(hù)方式；系統(tǒng)復(fù)位后，保護(hù)方式；系統(tǒng)復(fù)位后，PEPE0 0，實(shí)地址方式。，實(shí)地址方式。（2 2）監(jiān)控協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志監(jiān)控協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志 MPMP若若MP=1MP=1則系統(tǒng)中有數(shù)學(xué)協(xié)處理器存在；否則數(shù)學(xué)協(xié)處理器不則系統(tǒng)中有數(shù)學(xué)協(xié)處理器存在；否則數(shù)學(xué)協(xié)處理器不存在。存在。（3 3）仿真協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志仿真協(xié)處理器擴(kuò)充標(biāo)志EMEMEMEM1 1，表示采用軟件仿真數(shù)學(xué)協(xié)處理器的功能；，表示采用軟件仿真數(shù)學(xué)協(xié)處理器的功能；若若EMEM0 0，則否。，則否。（4 4）任務(wù)轉(zhuǎn)換標(biāo)志任

52、務(wù)轉(zhuǎn)換標(biāo)志TSTSTSTS由硬件置位，由軟件復(fù)位。由硬件置位，由軟件復(fù)位。2.3.4 80286 CPU2.3.4 80286 CPU的存儲(chǔ)器尋址的存儲(chǔ)器尋址 什么是虛擬存儲(chǔ)器？什么是虛擬存儲(chǔ)器？它是一種設(shè)計(jì)技術(shù)，采用該技術(shù)能提供比實(shí)際內(nèi)存儲(chǔ)器大它是一種設(shè)計(jì)技術(shù)，采用該技術(shù)能提供比實(shí)際內(nèi)存儲(chǔ)器大得多的存儲(chǔ)器空間。它由存儲(chǔ)器管理機(jī)制和一個(gè)大容量快速硬得多的存儲(chǔ)器空間。它由存儲(chǔ)器管理機(jī)制和一個(gè)大容量快速硬磁盤(pán)支持，及時(shí)地將虛擬存儲(chǔ)空間調(diào)入內(nèi)存或調(diào)回磁盤(pán)。磁盤(pán)支持，及時(shí)地將虛擬存儲(chǔ)空間調(diào)入內(nèi)存或調(diào)回磁盤(pán)。 CPUCPU中其它部件中其它部件選擇子選擇子偏移量偏移量加加法法器器3131161615150

53、 0存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器目標(biāo)單元目標(biāo)單元段描述符段描述符段段段基址段基址23230 00 080286CPU80286CPU圖圖2.182.188028680286保護(hù)虛地址方式下的存儲(chǔ)器尋址過(guò)程保護(hù)虛地址方式下的存儲(chǔ)器尋址過(guò)程2.4 803862.4 80386微處理器微處理器 2.4.12.4.180386 CPU80386 CPU的主要性能的主要性能1 1、靈活的、靈活的3232位微處理器位微處理器2 2、具有、具有3 3種工作方式種工作方式（1 1）實(shí)地址方式）實(shí)地址方式（2 2）虛地址保護(hù)方式）虛地址保護(hù)方式（3 3）虛擬）虛擬80868086方式方式3 3、具有段頁(yè)式存儲(chǔ)器管理部件、具有段

54、頁(yè)式存儲(chǔ)器管理部件4 4、兼容性強(qiáng)、兼容性強(qiáng)5 5、高性能的硬件措施、高性能的硬件措施2.4.2 80386 CPU2.4.2 80386 CPU的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)組成：總線接口部件組成：總線接口部件BIUBIU、指令預(yù)取部件、指令譯碼部件、執(zhí)、指令預(yù)取部件、指令譯碼部件、執(zhí)行部件、分段部件和分頁(yè)部件。行部件、分段部件和分頁(yè)部件。 1 1、 總線接口部件總線接口部件BIUBIU組成：由請(qǐng)求判優(yōu)控制器、地址驅(qū)動(dòng)器、流水線總線寬度控制、組成：由請(qǐng)求判優(yōu)控制器、地址驅(qū)動(dòng)器、流水線總線寬度控制、多路轉(zhuǎn)換多路轉(zhuǎn)換MUXMUX收發(fā)器等。收發(fā)器等。主要作用：將主要作用：將CPUCPU內(nèi)部的其它部件與外部總

55、線連接起來(lái)。內(nèi)部的其它部件與外部總線連接起來(lái)。2 2、 指令預(yù)取部件指令預(yù)取部件組成：預(yù)取器及預(yù)取隊(duì)列。組成：預(yù)取器及預(yù)取隊(duì)列。主要作用：管理著一個(gè)預(yù)取指令指針和段預(yù)取界限。主要作用：管理著一個(gè)預(yù)取指令指針和段預(yù)取界限。3 3、指令譯碼部件、指令譯碼部件組成：指令譯碼器及已譯碼指令隊(duì)列。組成：指令譯碼器及已譯碼指令隊(duì)列。主要作用：指令譯碼部件為指令的執(zhí)行做好了準(zhǔn)備。主要作用：指令譯碼部件為指令的執(zhí)行做好了準(zhǔn)備。4 4、執(zhí)行部件、執(zhí)行部件組成：控制部件、數(shù)據(jù)處理部件和保護(hù)測(cè)試部件。組成：控制部件、數(shù)據(jù)處理部件和保護(hù)測(cè)試部件。主要作用：將已譯碼指令隊(duì)列中的內(nèi)部編碼變成按時(shí)間順序排主要作用：將已譯碼

56、指令隊(duì)列中的內(nèi)部編碼變成按時(shí)間順序排列的一系列控制信息，并發(fā)向處理器的其它處理部列的一系列控制信息，并發(fā)向處理器的其它處理部件，以便完成一條指令的執(zhí)行。件，以便完成一條指令的執(zhí)行。數(shù)據(jù)處理部件的組成：一個(gè)算術(shù)邏輯部件數(shù)據(jù)處理部件的組成：一個(gè)算術(shù)邏輯部件ALUALU、8 8個(gè)個(gè)3232位通用寄位通用寄存器、一個(gè)存器、一個(gè)6464位桶形移位器和一個(gè)乘法器。位桶形移位器和一個(gè)乘法器。5 5、分段部件、分段部件組成：三輸入地址加法器、段描述符高速緩沖存儲(chǔ)器及界限和組成：三輸入地址加法器、段描述符高速緩沖存儲(chǔ)器及界限和屬性檢驗(yàn)用可編程邏輯陣列屬性檢驗(yàn)用可編程邏輯陣列PLAPLA。主要作用：把邏輯地址轉(zhuǎn)換

57、成線性地址。主要作用：把邏輯地址轉(zhuǎn)換成線性地址。6 6、 分頁(yè)部件分頁(yè)部件組成：加法器、頁(yè)高速緩沖存儲(chǔ)器及控制和屬性組成：加法器、頁(yè)高速緩沖存儲(chǔ)器及控制和屬性PLAPLA。主要作用：將分段部件或代碼領(lǐng)取部件產(chǎn)生的線性地址轉(zhuǎn)換成主要作用：將分段部件或代碼領(lǐng)取部件產(chǎn)生的線性地址轉(zhuǎn)換成物理地址。物理地址。存儲(chǔ)器管理部件存儲(chǔ)器管理部件MMUMMU的組成：分頁(yè)部件、分段部件及總線接口的組成：分頁(yè)部件、分段部件及總線接口 部件。部件。預(yù)取器預(yù)取器/界界驗(yàn)校驗(yàn)器驗(yàn)校驗(yàn)器16字節(jié)預(yù)字節(jié)預(yù)取隊(duì)列取隊(duì)列譯碼和譯碼和定序定序控制控制ROM桶形移桶形移位器位器ALU乘乘/除硬件除硬件寄存器組寄存器組保護(hù)檢保護(hù)檢測(cè)部件

58、測(cè)部件地址驅(qū)地址驅(qū)動(dòng)器動(dòng)器流水線流水線總線寬總線寬度控制度控制MUX收收發(fā)器發(fā)器請(qǐng)求判請(qǐng)求判優(yōu)器優(yōu)器有效地址總線有效地址總線有效地址總線有效地址總線狀態(tài)狀態(tài)標(biāo)志標(biāo)志ALUALU控制控制指令譯指令譯碼器碼器已譯碼指已譯碼指令隊(duì)列令隊(duì)列指令譯碼器指令譯碼器ALU總線總線32323輸入輸入加法器加法器描述符高描述符高速緩沖存速緩沖存儲(chǔ)儲(chǔ) 器器界限和屬界限和屬性性 PLA分段部件分段部件MMU加法器加法器頁(yè)高速緩頁(yè)高速緩沖存儲(chǔ)器沖存儲(chǔ)器控制和屬控制和屬性性 PLA分頁(yè)部件分頁(yè)部件3234總線接口總線接口部件部件BIU物理地物理地址總線址總線碼碼/頁(yè)表獲取頁(yè)表獲取線線性性地地址址總總線線內(nèi)部控內(nèi)部控 制

59、總線制總線32指令預(yù)取指令預(yù)取代碼流代碼流偏偏移移量量總總線線執(zhí)行部件執(zhí)行部件323232HOLD,INTR,NMIERROR,BUSYRESET,HLDABEBE0 0BEBE3131A A1 1AA3131M/IO,D/CM/IO,D/CW/R,LOCKW/R,LOCKADS,NA,ADS,NA,BSIG,READYBSIG,READYD D0 0DD3131圖圖2.19 80386 CPU的功能結(jié)構(gòu)的功能結(jié)構(gòu)2.4.3 80386 CPU2.4.3 80386 CPU的寄存器的寄存器80386 CPU80386 CPU共有共有3434個(gè)寄存器：個(gè)寄存器：1 1、基本寄存器（、基本寄存器（

60、1616個(gè)）個(gè)）（1 1）3232位通用寄存器（位通用寄存器（4 4個(gè)）：個(gè)）： EAXEAX、EBXEBX、ECXECX、EDXEDX（2 2）3232位變址寄存器（位變址寄存器（2 2個(gè)）：源地址寄存器個(gè)）：源地址寄存器ESIESI和目的地址和目的地址 寄存器寄存器EDI EDI （3 3）3232位指針寄存器（位指針寄存器（3 3個(gè)）：基地址指針寄存器個(gè)）：基地址指針寄存器 EBPEBP、堆棧、堆棧 指針寄存器指針寄存器ESPESP和指令指針寄和指令指針寄 存器存器EIPEIP（4 4）1616位段寄存器（位段寄存器（6 6個(gè)）：代碼段寄存器個(gè)）：代碼段寄存器 CSCS、數(shù)據(jù)段寄存器、數(shù)