8086微型计算机系统结构是计算机科学中的一个重要主题,主要涉及8086微处理器的设计和工作原理。8086是一款16位的微处理器,它的出现标志着个人计算机时代的开端。以下是关于8086系统结构的详细知识点:
1. **8086 CPU结构**:
- **引脚功能复用**:8086的DB(数据总线)可以双向传输,通过“读/写”控制来确定数据的流向。
- **单总线、累加器结构**:内部采用单总线结构,并包含一个累加器AX,简化了数据处理。
- **可控三态电路**:允许总线在高电平、低电平和高阻状态之间切换,以断开与其他设备的连接。
- **总线分时复用**:数据总线(DB)和地址总线(AB)在不同时间使用,以节省硬件资源。
- **主参数**:40根引脚,5MHz时钟频率,16根数据总线,20根地址总线,支持1MB内存寻址,向上兼容8087和8089协处理器。
2. **8086 CPU的内部寄存器**:
- **14个16位寄存器**:分为通用寄存器、段寄存器、指针/索引寄存器和标志寄存器四组。
- **通用寄存器**:AX、BX、CX、DX,可拆分为8位寄存器使用。
- **段寄存器**:CS、DS、ES、SS,用于内存分段管理。
- **指针/索引寄存器**:SP(堆栈指针)、BP(基址指针)、SI(源索引)、DI(目的索引)。
- **标志寄存器**:包含多种状态标志,如CF(进位标志)、ZF(零标志)等,用于控制程序流程。
3. **8086的工作模式**:
- **并行处理**:8086分为总线接口部件(BIU)和指令执行部件(EU),BIU负责取指令,EU负责执行指令,两者可以同时工作。
- **指令队列**:BIU将取到的指令存入队列,EU从中取出并执行,实现指令预取,提高执行效率。
4. **8088CPU**:
- 8088与8086内部结构相似,但外部数据总线只有8根,是8086的过渡型号,被称为准16位CPU。
5. **BIU和EU的协调工作**:
- BIU负责从内存取指令和数据,EU负责执行指令。
- 通过指令队列实现指令预取,两者并行工作,提高CPU性能。
- 当指令队列为空或满,或者执行转移、调用、返回指令时,BIU和EU会调整工作状态以适应指令流的变化。
理解8086系统结构对于学习汇编语言编程和理解计算机底层工作原理至关重要。这种结构设计使得8086能够在有限的硬件资源下实现高效的数据处理,为后续的微处理器发展奠定了基础。