第2章16位和32位微处理器.

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1、1第第2章章 16位和位和32位微处理器位微处理器 本章先以本章先以80868086为对象讲述为对象讲述CPUCPU的基本工作原理，再讲述的基本工作原理，再讲述PentiumPentium的技术要点，并简要介绍的技术要点，并简要介绍ItaniumItanium微处理器。微处理器。基本要求： 了解Pentium的先进技术和Itanium的技术特点； 掌握CPU的编程结构、标志寄存器的含义、CPU的操作时序、CPU的中断分类。重点：8086的编程结构，各寄存器的含义。难点：8086的编程结构，8086的引脚信号和工作模式。一二三四2目录目录l2.1 16位微处理器位微处理器l2.2 32 位微处理

2、器位微处理器Pentium的先进技术的先进技术3微处理器的性能指标微处理器的性能指标 字长字长 CPUCPU能同时处理的数据位数，即数据宽度。能同时处理的数据位数，即数据宽度。 8086 8086是是1616位字长，位字长，80888088是是1616/8/8 8028680286、8038680386以及奔腾系列为以及奔腾系列为3232位字长位字长 安腾为安腾为6464位字长位字长 主频主频 80868086为为10MHz10MHz主频主频 P4P4可达可达4.06GHz4.06GHz452.1 16位微处理器位微处理器8086l8086的编程结构的编程结构l8086的引脚信号和工作模式的引

3、脚信号和工作模式l8086的操作和时序的操作和时序l8086的的存储器编址和的的存储器编址和I/O编址编址6一一 、8086的编程结构的编程结构 1、什么是编程结构、什么是编程结构 即从程序员和使用者的角度看到的结即从程序员和使用者的角度看到的结构。了解微处理器的编程结构，有利于软构。了解微处理器的编程结构，有利于软件工作者的编程和对微处理器的熟练应用。件工作者的编程和对微处理器的熟练应用。 2、 8086的编程结构的编程结构 由由总线接口部件总线接口部件和和执行部件执行部件两部分组成。两部分组成。2.1 16位微处理器80867图图2.1 80862.1 8086的编程结构的编程结构16位数

4、据线位数据线20位地址线位地址线81 1总线接口部件总线接口部件l 负责与存储器、负责与存储器、I/O端口传送数据：端口传送数据： 从内存从内存取指令取指令送到指令队列，送到指令队列，CPU执行指令时，总线执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中端口中取数据取数据，将数据传送给执行部件；或者把执行，将数据传送给执行部件；或者把执行部件的操作部件的操作结果传送结果传送到指定的内存单元或外设断口中。到指定的内存单元或外设断口中。一、一、8086的编程结构的编程结构91 1总线接口部件总线接口部件 4 4个段地址寄存器，个段地

5、址寄存器， CS 16CS 16位的代码段寄存器位的代码段寄存器 DS 16DS 16位的数据段寄存器位的数据段寄存器 ES 16ES 16位的附加段寄存器位的附加段寄存器 SS 16SS 16位的堆栈段寄存器位的堆栈段寄存器 1616位的指令指针寄存器位的指令指针寄存器IPIP 20 20位的地址加法器位的地址加法器 6 6字节的指令队列缓冲器字节的指令队列缓冲器一、一、8086的编程结构的编程结构总线接口部件总线接口部件1011l主存储器的分段机构主存储器的分段机构n8086CPU8086CPU有有2020条地址线条地址线n最大可寻址空间为最大可寻址空间为2 220201MB1MBn物理地

6、址范围从物理地址范围从00000H00000HFFFFFHFFFFFHn8086CPU8086CPU将将1MB1MB空间分成许多空间分成许多逻辑段（逻辑段（SegmentSegment）n每个段最大限制为每个段最大限制为64KB64KBn段地址的低段地址的低4 4位为位为0000B0000Bn这样，一个存储单元除具有一个唯一的这样，一个存储单元除具有一个唯一的物理地物理地址址外，还具有多个外，还具有多个逻辑地址逻辑地址12n对应每个物理存储单元都有一个唯一对应每个物理存储单元都有一个唯一的的 2 02 0 位 编 号 ， 就 是 物 理 地 址 ， 从位 编 号 ， 就 是 物 理 地 址 ，

7、 从00000H00000HFFFFFHFFFFFH。n分段后在用户编程时，采用逻辑地址，分段后在用户编程时，采用逻辑地址，其形式为：其形式为：段基地址段基地址 : : 段内偏移地址段内偏移地址13n段基地址段基地址说明逻辑段在主存中的起始位置。说明逻辑段在主存中的起始位置。n80868086规定段地址必须是模规定段地址必须是模1616地址：地址：xxxx0Hxxxx0H。n省略低省略低4 4位位0000B0000B，段地址就可以用，段地址就可以用1616位数据表位数据表示，就能用示，就能用1616位位段寄存器段寄存器表达段地址。表达段地址。n偏移地址偏移地址说明主存单元距离段起始位置的偏移说

8、明主存单元距离段起始位置的偏移量。量。n每段不超过每段不超过64KB64KB，偏移地址也可用，偏移地址也可用1616位位数据表数据表示。示。14物理地址和逻辑地址的转换n将逻辑地址中的段地址左移将逻辑地址中的段地址左移4 4位，加上位，加上偏移地址就得到偏移地址就得到2020位物理地址。位物理地址。n一个物理地址可以有多个逻辑地址一个物理地址可以有多个逻辑地址逻辑地址逻辑地址 1460:1001460:100、1380:F001380:F00物理地址物理地址 14700H 14700H14700H 14700H146014600 0H H 100 100 14700H14700H段地址左移段地

9、址左移4 4位位加上偏移地址加上偏移地址得到物理地址得到物理地址13800H+ F0014700H158086对存储器的访问16存储器分段示意图存储器分段示意图段和段之间可以是连续的、分开的、部分重叠的或完全重叠178086编程结构（编程结构（执行部件执行部件）功能功能 负责指令的执行：负责指令的执行：l执行指令，将指令执行指令，将指令译码并用内部寄存译码并用内部寄存器和器和ALU（算术逻（算术逻辑部件）对数据处辑部件）对数据处理。理。个通用寄存器个通用寄存器算算术术逻逻辑辑部部件件个专用寄存器个专用寄存器标志寄存器标志寄存器188086编程结构（编程结构（执行部件执行部件）4个通用寄存器（A

10、X、BX、CX、DX）4个专用寄存器（BP、SP、SI、DI）标志寄存器算术逻辑部件ALU（Arithmetic logic unit）编程结构执行部件编程结构执行部件8086编程结构的组成：19通用寄存器通用寄存器4个通用寄存器AXBXCXDXALAHBLBHCLCHDLDH4个通用寄存器可作为16位或8位的寄存器如如: MOV AL,80H MOV AX,1090H20PSW状态标志寄存器。状态标志寄存器。 8086处理器的各种标志形成了一个处理器的各种标志形成了一个16位的位的标志寄存器标志寄存器FLAGS,用于反映指令执行结果或控用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。制指令执行形式。

11、lPSW （ processor Status word ）状态标志寄）状态标志寄存器。存器。lPSW16位中，位中，7位未用。位未用。l9个标志分为状态标志与控制标志两大类个标志分为状态标志与控制标志两大类1514131211109876543210OFDFIFTFSFZFAFPFCF21n6 6个状态标志：用来记录程序运行结果个状态标志：用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它的状态。共有地设置它的状态。共有6 6个状态标志位：个状态标志位：CF ZF SF PF OF AFCF ZF SF PF OF AFn3 3个控制标志：可由程