【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 總線接口單元 BIU ?功能： ?從內(nèi)存中取指令送入指令預(yù)取隊(duì)列 ?負(fù)責(zé)與內(nèi)存或輸入 /輸出接口之間的數(shù)據(jù)傳送 ?在執(zhí)行轉(zhuǎn)移程序時(shí)， BIU使指令預(yù)取隊(duì)列復(fù)位，從指定的新地址取指令，并立即傳給執(zhí)行單元執(zhí)行 。 50 存儲(chǔ)器尋址 ?物理地址 ?CPU送到 AB上的 20位的地址稱為 物理地址 ?8088： 20根地址線，可尋址 220(1MB)個(gè)存儲(chǔ)單元 51 物理地址 物理地址 . . 60000H 60001H 60002H 60003H 60004H . . . 12H F0H 1BH 08H 存儲(chǔ)器的操作完全基于物理地址。 ?問(wèn)題： 8088的內(nèi)部總線和內(nèi)部寄存器均為 16位，如何生成 20位地址？ ?解決：存儲(chǔ)器分段 52 ① 8086/8088系統(tǒng)中把可直接尋址的 1兆的內(nèi)存空間分為 段 的邏輯區(qū)域。每段的 物理長(zhǎng)度為 64KB。 ② 每段的第一個(gè)內(nèi)存單元的物理地址稱為段起始地址，段起始地址必須能被 16整除，形式如XXXX0H， XXXXH為 段基址 ，即段起始地址的高 16位。段基址存在段寄存器 CS、 DS、 SS、 ES中 。相對(duì)于該段起始地址的字節(jié)數(shù)稱為 偏移量 ； 段基址和段內(nèi)偏移量又稱為邏輯地址 。 段起始地址可由軟件指定。 ③每個(gè)段都由連續(xù)的存儲(chǔ)單元構(gòu)成，并且獨(dú)立尋址。 存儲(chǔ)器如何分段？ 53 邏輯地址 ? 段基地址 和 段內(nèi)偏移量 組成了邏輯地址 段基址 偏移地址 (偏移量 ) 格式為：段基址 :段內(nèi)偏移量 如： 2022:0370H 物理地址 =段基址 16+偏移地址 60002H 00H 12H 60000H 0 0 0 0 段基地址（ 16位） 段首地址 ? ? ? 54 CS DS SS ES IP 內(nèi)部通信寄存器 地址加法器 20位 數(shù)據(jù)總線 16位 段寄存器 地址總線 總線控制邏輯 X X X X 0 16位段基址 偏移地址 地址加法器 20位物理地址 X X X X 55 ? BIU中的地址加法器用來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯地址到物理地址的變換 ? 8088 可同時(shí)訪問(wèn) 4個(gè)段， 4個(gè)段寄存器指示了每個(gè)段的基地址 段基址 段內(nèi)偏移 物理地址 + 16位 20位 0000 56 8位 00000H 04000H 13FFFH 28000H 37FFFH A0000H ACD00H AFFFFH BCCFFH FFFFFH 當(dāng)前代碼段 64K 當(dāng)前數(shù)據(jù)段 64K 當(dāng)前堆棧段 64K 但前附加段 64K CS=0400H IP: DS=2800H SS=A000H SP: BP: ES=ACD0H 段可以重疊 57 [例 ]： ? 已知 CS=1055H， DS=250AH， ES=2EF0H， SS=8FF0H， DS段有一操作數(shù)，其偏移地址 =0204H， 1)畫(huà)出各段在內(nèi)存中的分布 2)指出各段末地址 3)該操作數(shù)的物理地址 =？ 10550H 250A0H 2EF00H 8FF00H CS SS DS ES 解： 各段分布及段首址見(jiàn)右圖所示。 操作數(shù)的物理地址為： 250AH 10H+0204H = 252A4H 58 存儲(chǔ)器分段測(cè)試： ?把 1MB的地址空間順序分段，可以分成 個(gè)段： ? 00000~0FFFFH 為第 1段 ? ？第 3段 ? ？第 4段 ? ？第 16段 ? 16 59 存儲(chǔ)器為什么要分段 ? 1. 因?yàn)?8088/8086的寄存器都是 16位的，無(wú)法裝載 20位的物理地址，所以它采用了將地址空間分段的方法； 2. 方便存儲(chǔ)器的管理，采用分段甚至分頁(yè)來(lái)管理，使得多個(gè)程序可以并行運(yùn)行； 3. 分段尋址允許程序在存儲(chǔ)器內(nèi)重定位（浮動(dòng)），可以把整個(gè)程序作為一個(gè)整體移到一個(gè)新的區(qū)域。允許實(shí)模式編寫(xiě)的程序在保護(hù)模式下運(yùn)行。 程序當(dāng)中使用的地址都是邏輯地址， 60 8088的內(nèi)部寄存器 ?含 14個(gè) 16位寄存器，按功能可分為三類 8個(gè)通用寄存器 4個(gè)段寄存器 2個(gè)控制寄存器 61 通用寄存器 數(shù)據(jù)寄存器（ AX， BX， CX， DX） 地址指針寄存器（ SP， BP） 變址寄存器（ SI， DI） 62 數(shù)據(jù)寄存器 ? 8088含 4個(gè) 16位數(shù)據(jù)寄存器，它們又可分為 8個(gè) 8位寄存器，即： ?AX AH， AL ?BX BH， BL ?CX CH， CL ?DX DH， DL 常用來(lái)存放參與運(yùn)算的操作數(shù)或運(yùn)算結(jié)果 63 數(shù)據(jù)寄存器特有的習(xí)慣用法 ? AX：累加器。多用于存放中間運(yùn)算結(jié)果。所有 I/O指令必須都通過(guò) AX與接口傳送信息； ? BX：基址寄存器。在間接尋址中用于存放基地址； ? CX：計(jì)數(shù)寄存器。用于在循環(huán)或串操作指令中存 放循環(huán)次數(shù)或重復(fù)次數(shù)； ? DX：數(shù)據(jù)寄存器。在 32位乘除法運(yùn)算時(shí)，存放 高 16位數(shù)；在間接尋址的 I/O指令中存放 I/O端口地址。 64 地址指針寄存器 ? SP：堆棧指針寄存器，其內(nèi)容為棧頂?shù)? 偏移地址； ? BP：基址指針寄存器，常用于在訪問(wèn)內(nèi) 存時(shí)存放內(nèi)存單元的偏移地址。 65 BX與 BP在應(yīng)用上的區(qū)別 ?作為通用寄存器，二者均可用于存放數(shù)據(jù)； ?作為基址寄存器， BX通常用于數(shù)據(jù)段，一般與 DS或 ES搭配使用； ? BP則通常用于堆棧段，與 SS搭配使用。 66 變址寄存器 ? SI：源變址寄存器 ? DI：目標(biāo)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(shù)的偏移地址，而用 DI存放目標(biāo)操作數(shù)的偏移地址。 67 段寄存器 用于存放邏輯段的段基地址 (邏輯段的概念后面將要介紹 ) CS：代碼段寄存器 代碼段用于存放指令代碼 DS：數(shù)據(jù)段寄存器 ES：附加段寄存器 數(shù)據(jù)段和附加段用來(lái)存放操作數(shù) SS：堆棧段寄存器 堆棧段用于存放返回地址，保存寄存器內(nèi)容， 傳遞參數(shù) 68 控制寄存器 ? IP：指令指針寄存器，其內(nèi)容為下一條 要執(zhí)行的指令的偏移地址 ? FLAGS：標(biāo)志寄存器 ?狀態(tài)標(biāo)志：存放運(yùn)算結(jié)果的特征 ?控制標(biāo)志：控制某些特殊操作 6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志位 (CF， SF， AF， PF， OF， ZF) 3個(gè)控制標(biāo)志位 (IF， TF， DF) 69 ?標(biāo)志寄存器 FR（ Flag Register）、 psw ? CF 進(jìn)位標(biāo)志：算術(shù)運(yùn)算時(shí)有進(jìn)位 CF=1，無(wú)進(jìn)位 CF=0 ? PF奇偶標(biāo)志：邏輯運(yùn)算結(jié)果“ 1” 的個(gè)數(shù)為偶數(shù) PF=1 ? AF輔助進(jìn)位標(biāo)志：第 3位向第 4位有進(jìn)位時(shí) AF=1 ? ZF零標(biāo)志：運(yùn)算結(jié)果為“ 0”則 ZF=1 ? SF符號(hào)標(biāo)志：運(yùn)算結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí) SF=1 ? OF溢出標(biāo)志：運(yùn)算結(jié)果超出規(guī)定范圍 OF=1 ? IF中斷允許標(biāo)志： IF=1中斷允許 ? DF方向標(biāo)志， DF=0地址加 1 ? TF跟蹤標(biāo)志， TF=1，為單步工作方式 D0 D15 D8 D7 ZF CF AF PF IF TF SF OF DF 這 6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志由 EU設(shè)置，反映 算術(shù)或邏輯運(yùn)算結(jié)果的某些性質(zhì)。 3個(gè)控制標(biāo)志由指令來(lái)設(shè)置 算術(shù)邏輯運(yùn)算影響標(biāo)志位，傳送指令不影響 70 8088/8086 CPU的特點(diǎn) ? 采用并行流水線工作方式 ? 對(duì)內(nèi)存空間實(shí)行分段管理： ? 每段大小為 64KB ? 段地址寄存器指示段的首地址 ? 用段地址和段內(nèi)偏移實(shí)現(xiàn)對(duì) 1MB空間的尋址 ? 分段尋址允許程序在存儲(chǔ)器內(nèi)重定位（浮動(dòng)）； ? 支持多處理器系統(tǒng)； ? 片內(nèi)沒(méi)有浮點(diǎn)運(yùn)算部件，浮點(diǎn)運(yùn)算由數(shù)學(xué)協(xié)處理器 8087支持（也可用軟件模擬） 注： 80486DX以后的 CPU均將數(shù)學(xué)協(xié)處理器作為標(biāo)準(zhǔn)部件集成到 CPU內(nèi)部 71 工作時(shí)序 ? 時(shí)序的概念 ： CPU各引腳信號(hào)在時(shí)間上的關(guān)系。 ? 時(shí)鐘周期 ：每個(gè)時(shí)鐘脈沖的持續(xù)時(shí)間成為一個(gè)時(shí)鐘周期，用 Ti表示，由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生，是 CPU工作的基本時(shí)間單位。PC/XT時(shí)鐘頻率 ，時(shí)鐘周期是 210ns。 ? 總線周期 ： CPU完成一次訪問(wèn)內(nèi)存 (或接口 )