【正文】 ，作為地址寄存器或變址寄存器；在串操作指令中作為源變址寄存器 ┃ ┣━━━━━╋━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┫ ┃ DI ┃ 在間接尋址時，作為地址寄存器或變址寄存器；在串操作指令中作為目的變址寄存器 ┃ ┗━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛ 通用寄存器的特殊用法 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 8086／ 8088內(nèi)存中存放 的信息按特征 通常分為以下 3種： (1)程序指令信息， 用以指示 CPU執(zhí)行何種操作。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 SI和 DI變址寄存器： 常用于字符串操作指令中指示存放 操作數(shù)物理地址中的偏移量。 專門用于訪問 堆棧段中的某個數(shù)據(jù) 。 段地址 則由 段寄存器 SS提供 。 段內(nèi)偏移地址 段起始地址 高 16位值 0000B 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 SP堆棧指針 ： 指示在堆棧段中 棧頂?shù)奈恢?。 功能： 對存儲器操作數(shù)尋址時， 作為形成 20位 物理地址的偏移地址部分 … …段地址 :只取段起始地址高 16位值。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 （ 2）地址指針與變址寄存器： SP、 BP、 SI、 DI四個 16位寄存器。 或者可以用字節(jié)（ 8位）形式訪問 , 它們的高 8位記作 : AH 、 BH 、 CH 、 DH 。 用來 暫存 計算過程中所用到的 操作數(shù)，結(jié)果或地址。 總線控制邏輯的功能，就是以 邏輯控制方法 實現(xiàn)上述信號的分時傳送的 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 學(xué)習(xí)微處理器工作原理時， 弄清其內(nèi)部結(jié)構(gòu) 有助于 了解執(zhí)行一條指令、運(yùn)行一個程序時數(shù)據(jù)在cpu中流動路徑、存放的空間、以及執(zhí)行指令操作在時序上的概念， 以便樹立起微處理器工作的空間和時間觀念，為使用指令、進(jìn)行程序設(shè)計打下基礎(chǔ)。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 8086/8088微處理器 : BIU和 EU分開，取指和執(zhí)行可以重迭， 大大減少了等待取指所需的時間，提高 CPU的利用率。 指令隊列緩沖器 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 可見， 8086/8088取指部分與執(zhí)行部分是分開的。 屬于 FIFO(先進(jìn)先出 )結(jié)構(gòu)； ?隊列中至少保持有一條指令 ， 且只要有一條指令 ， EU就開始執(zhí)行； ?隊列中只要有空字節(jié) ， BIU就會自動取指直至填滿； ?若 EU要進(jìn)行 M/IO的存取操作 ， 必須在 BIU完成現(xiàn)行取指之后； ?執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時 ， BIU從新的地址中重新取指 ， 隊列中原有指令被清除 。包括三組總線： 20 位地址總線， 16 位雙向數(shù)據(jù)總線，一組控制總線。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 組成 ? 4 個段地址寄存器（ CS、 DS、 ES、 SS）， ? 16位指令指針寄存器 IP， ? 20位的地址加法器 (16d?段地址 +偏移地址＝物理地址 ), 偏移地址 和 段起始地址 稱為 邏輯地址 。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 總線接口單元 BIU（ Bus Interface Unit） 1）功能： 負(fù)責(zé)與 M、 I/O 端口傳送數(shù)據(jù)。 反映 ALU執(zhí)行運(yùn)算后其結(jié)果的狀態(tài)（不是結(jié)果本身） 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 ?算術(shù)邏輯單元： 16 位加法器，用于對寄存器和指令操作數(shù)進(jìn)行算術(shù)或邏輯運(yùn)算；計算 16位的偏移地址 EA。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 8086的編程結(jié)構(gòu) 執(zhí)行部件（ EU） 總線接口部件（ BIU） 標(biāo)志 運(yùn)算寄存器 ALU DS SS ES 輸入 /輸出 控制電路 IP CS 內(nèi)部暫存器 20位 地址加法 16位 指令隊列緩沖器 8位 16位 CH DH DI SP BP SI BH AH DL CL AL BL 通用 寄存器 1 2 3 4 5 6 外部 總線 執(zhí)行 部分 控制 電路 8088 8086 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 8088的指令執(zhí)行過程 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 EU （ Execution Unit）執(zhí)行單元 （ 1） 功能 ： 負(fù)責(zé)指令執(zhí)行。 一、執(zhí)行部件 EU EU不與系統(tǒng)總線相連于外界，只負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。 8086與八位微處理器相比，在 運(yùn)行速度，運(yùn)算處理能力和訪存空間 等性能方而有很大縱向提高； P33表 21 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 8086CPU的內(nèi)部由 兩個獨(dú)立的功能部件 組成。 其它還有 控制功能 (包括中斷、等待、保持和復(fù)原等 )、封裝形式、所用電源種類、功耗 等，選用時也是應(yīng)注意的指標(biāo)。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 五、是否能構(gòu)成多處理器系統(tǒng) 若微處理器具有協(xié)處理器接口，則可用來構(gòu)成多處理系統(tǒng) ． 這樣，可將 主處理器 CPU的某些任務(wù) ，如浮點(diǎn)數(shù)據(jù)運(yùn)算，輸入／輸出分 由協(xié)處理器去完成 ，而將整個系統(tǒng)功能上百倍地增加。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 自 80486CPU之后，已把 Cache集成進(jìn) CPU內(nèi)部 ， 形成多級 Cache結(jié)構(gòu)，并 L1表示第一級，用 L2表 示第二級 。從而對 CPU速度形成瓶頸。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 五 高速緩存大小 主存儲器通常由大規(guī)模 MOS電路構(gòu)成 ，其工作速度要比 CPU慢 一個數(shù)量級。 訪存空間為： 220=1048576≈1024K，比之八位機(jī)大 16倍。 八位微處理器有 1 6條地址總線 ． 所能編出的地址碼有 216=65536種， 即由它區(qū)分的 存儲空間就有 65536個單元。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 四、訪存空間 訪存空間是指由該微處理器構(gòu)成的系統(tǒng)所能訪問(Access)的 存儲單元數(shù) 。 基本指令執(zhí)行時間愈短，表示微處理器工作速度愈高。 微處理器的各種指令其執(zhí)行時間是不一樣的。 執(zhí)行程序所花的時間就是完成該任務(wù)的時間指標(biāo)。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 特別是 Intel公司后來推出的 8028 80386和 80486 的更高性能的微處理器， 它們的指令碼對 8086來 說是其母集。 稱為 16位的微處理器， 是指數(shù)據(jù)總線條數(shù)和內(nèi)部 結(jié)構(gòu)均為 16位， 而對外數(shù)據(jù)總線只有 8條的 16位 內(nèi)部結(jié)構(gòu)又稱為準(zhǔn) 16位機(jī)。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 二、指令數(shù) 告訴計算機(jī)完成 某種操作的命令 被稱為 指令 。 字長由微處理器對外數(shù)據(jù)通路的數(shù)據(jù)總線的條數(shù) 決定。 為了辯別 信息在長度方面的差別 ，計算機(jī)中用了一個術(shù)語 ——字節(jié) (Byte)。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 各類微處理器的字長不同，例如有四位的、八位的、十六位的、三十二位的等。描述微處理器的性能，通常用到下面的一些概念。 CPU及其總線結(jié)構(gòu) 義是進(jìn)行系統(tǒng)硬件連接及軟件設(shè)計的支柱。微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 2022年 1月 3日 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電信學(xué)院 授 課 教 師：杜 誠 聯(lián)系方式： 13076035417 Email： 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 第二章 IA32結(jié)構(gòu)微處理器及其體系結(jié)構(gòu) 微處理 CPU是 組成微計算機(jī)或微處理器系統(tǒng)的核心 ，是一種包含運(yùn)算器和控制器電在內(nèi)的 大規(guī)模集成電路 、除 執(zhí)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算和信息處理外，還擔(dān)負(fù)控制整個計算機(jī)系使其能 自動協(xié)調(diào)地完成系統(tǒng)操作 。 CPU的 性能、體系結(jié)構(gòu) 就決定了整個系統(tǒng)的功能。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 2． 1 微處理器的主要性能指標(biāo) 微處理器的 性能指標(biāo) 基本上確定了由其 組成的微機(jī)的功能 。 一、字長 微處理器的字長是指它在 交換、加工和存放信息時 ，其信息位的最基本的長度， 它決定一次傳送的二進(jìn)制的位數(shù) 。 字長長、位數(shù)多的機(jī)器處理的精度和速度都更高，因此，字長是微處理器最重要的指標(biāo)之一。 字節(jié)是通用的基本單元，它由 8個二進(jìn)制位 (bit)組成， 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 一個 16位的數(shù)，對八位微處理器，需進(jìn)行二次傳送處理，而對十六位的微處理器則需一次， 這就是字長長的機(jī)器在處理速度上帶來的優(yōu)越性。 同時字長又 確定了微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) ， 現(xiàn)代的 CPU為了 提高內(nèi)部運(yùn)算能力 ，加寬了 內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的寬度 ，使得 內(nèi)部字長和對外數(shù)據(jù)總線寬度不一致。 一臺微計算機(jī)可以有 幾十到幾百種指令。 一臺計算機(jī)完成的 操作種類愈多 ，即指今數(shù)愈多，表示 該微處理器系統(tǒng)的功能愈強(qiáng) 。 三、運(yùn)算速度 計算機(jī)完成一件具體任務(wù)所需的一組指令稱作程序。 花得愈短．機(jī)器速度愈高 。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 為了衡量微處理器的速度，將選用實現(xiàn)同一操作 的 指令寄存器加法指令作為基本指令，它的執(zhí)行 時間就作為 基本指令執(zhí)行時間 ，基本指令執(zhí)行時 間由 時鐘周期及所用時鐘周期數(shù)決定 。 現(xiàn)代 CPU的運(yùn)算速度以 主頻 的大小衡量。此單元數(shù)是由傳送地址信息的 地址總線的條數(shù)決定 的。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 計算機(jī)中常稱 1 024為 1K，因此把 65536簡稱為 64K單元； 十六位微處理器有 20條地址線。 計算機(jī)中常用 字節(jié)，頁面， KB， MB， GB， TB表示存儲量。 當(dāng)運(yùn)行程序時， CPU要頻繁地訪問內(nèi)存 ， 從中讀取指令代碼和交換數(shù)據(jù) 。 為緩解這種瓶頸就需要在 CPU與主存儲器 之同建立 高速緩存 (Cache)。 高速緩存器的大小對 CPU的 運(yùn)算速度 也有很大 的影響，特別對 執(zhí)行浮點(diǎn)運(yùn)算和多媒體功能 更 為顯著。 在 十六位微 處理器之前的低位數(shù)微處理器 是不具有本性能的 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 六、工藝形式及其它 采用 不同工藝制造的微處理器 ，其性能有很大差別，因而對 使用環(huán)境的要求 也不同，選用時應(yīng)區(qū)分。 微型計算機(jī)原理及應(yīng)用 西南民族大學(xué)電氣信息工程學(xué)院 2022年 1月 3日 還由于它具有 協(xié)處理器接口 ，橫向性能也大為提高，因此，在復(fù)雜的控制和診斷，字處理，通信網(wǎng)絡(luò)和終端，圖象處理以及在原來由小型機(jī)占據(jù)的那些領(lǐng)域中都得到了迅速而廣泛的應(yīng)用。一個稱為總線 接口部件 BIU,另一個稱為 執(zhí)行單元 EU。 8086的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8086/8088微處理器 執(zhí)行的 指令和數(shù)據(jù) 從 BIU的指令隊列緩沖器取得 ，執(zhí)行指令的 結(jié)果或執(zhí)行指令所需的數(shù)據(jù) ，都由 EU向 BIU發(fā)出請求， 由 BIU對存儲器或外部設(shè)備存入或讀取 。 （ 2） 組成： ? 4個通用寄存器： AX、 BX、 CX、 DX