8086/8088微处理器及其系统结构

1． 8086微处理器结构： CPU内部结构：总线接口部件BIU，执行部件EU； CPU寄存器结构：通用寄存器，段寄存器，标志寄存器，指令指针寄存器； CPU引脚及其功能：公用引脚，最小模式控制信号引脚，最大模式控制信号引脚。 2． 8086微机系统存储器结构 ### 8086/8088微处理器及其系统结构 #### 1. 8086微处理器结构 ##### CPU内部结构 - **总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）**: 负责处理CPU与外部总线之间的通信，包括数据传输、地址发送及读写控制信号的发送等任务。BIU还负责预取指令到指令队列中，以供执行部件EU执行。 - **执行部件EU（Execution Unit）**: 主要负责指令的解码和执行。它包含算术逻辑单元（ALU）、通用寄存器组、标志寄存器以及控制逻辑。 ##### CPU寄存器结构 - **通用寄存器**: 包括AX、BX、CX、DX等，用于临时存储数据或地址，参与算术逻辑运算。 - **段寄存器**: CS（代码段）、DS（数据段）、SS（堆栈段）、ES（附加段），用于存储对应段的基地址。 - **标志寄存器**: 存储状态标志（如ZF、CF等）和控制标志（如IF、TF等），反映指令执行后的结果状态。 - **指令指针寄存器IP**: 指示下一条要执行的指令在内存中的位置。 ##### CPU引脚及其功能 - **公用引脚**: 如电源引脚、地线引脚等。 - **最小模式控制信号引脚**: 包括地址锁存允许（ALE）、读/写控制（RD、WR）等，用于简单系统配置。 - **最大模式控制信号引脚**: 在多处理器或复杂系统中使用的引脚，如总线请求（BR）、总线授予（BG）等。 #### 2. 8086微机系统存储器结构 ##### 存储器地址空间与数据存储格式 - 8086支持1MB的物理地址空间（2^20），采用分段管理，每个段最大64KB。 - 数据存储采用小端模式，即低字节在低地址处。 ##### 存储器组成 - 分为ROM（只读存储器）和RAM（随机存取存储器）。 - ROM用于存放固定不变的数据，如引导程序等。 - RAM用于存放操作系统、应用程序和数据。 ##### 存储器分段 - 每个逻辑段都有自己的段寄存器（CS、DS、SS、ES），通过将段地址左移4位加上偏移地址来计算物理地址。 - 物理地址 = 段地址×16 + 偏移地址。 #### 3. 8086微机系统I/O结构 - 8086支持直接内存访问（DMA）和中断驱动I/O方式。 - I/O端口地址空间为64KB（0x0000~0xFFFF）。 #### 4. 8086最小/最大模式系统总线的形成 - **最小模式**: 适用于简单系统，没有其他处理器或控制器，8086直接控制所有总线信号。 - **最大模式**: 适用于多处理器系统，需要使用总线控制器（如8288）来协调多个处理器间的通信。 #### 5. 8086CPU时序 - 描述了指令执行过程中CPU各个引脚信号的变化。 - 包括指令取指周期、执行周期等。 #### 6. 最小模式系统中8086CPU的读/写总线周期 - 读/写周期描述了CPU如何与外部设备进行数据交换。 - 总线周期通常由多个时钟周期组成，每个时钟周期完成不同的任务。 #### 7. 微处理器的发展 - 从8086到8088再到后来的Pentium系列，Intel不断推出新的微处理器，提高了性能并增强了功能。 - 8086/8088作为早期的16位微处理器，奠定了现代PC架构的基础。 ### 学习目标 - 掌握8086 CPU内部结构、寄存器功能、引脚功能、存储器管理机制。 - 理解不同工作模式下的系统总线形成过程。 - 了解微处理器技术的发展历程及其对现代计算机的影响。 ### 难点 - 理解和应用最小/最大模式的概念，特别是在构建复杂系统时的差异。 - 掌握存储器读/写时序，尤其是在中断处理和DMA操作中。 通过以上内容的学习，读者能够深入了解8086/8088微处理器的结构和工作原理，为进一步学习更先进的微处理器打下坚实的基础。