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8086CPU有哪些寄存器 各有什么用途

科普小知识2021-12-09 03:29:02
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8086概述

8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片,它们的内部结构基本相同,都采用16位结构进行操作及存储器寻址,但外部性能有所差异,两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件(DIP)中。

8086CPU的编程结构

编程结构:是指从程序员和使用者的角度看到的结构,亦可称为功能结构。如图2-1所示是8086CPU的内部功能结构。

从功能上来看,8086CPU可分为两部分,即总线接口部件BIU(BusInterfaceUnit)和执行部件EU(ExecuTIonUnit)。

(1)执行部件(EU)

功能:负责指令的执行。

组成:包括①ALU(算术逻辑单元)、②通用寄存器组和③标志寄存器等,主要进行8位及16位的各种运算。

8086CPU有哪些寄存器 各有什么用途

(2)总线接口部件(BIU)

功能:负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。具体来看,完成取指令送指令队列,配合执行部件的动作,从内存单元或I/O端口取操作数,或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。

组成:它由①段寄存器(DS、CS、ES、SS)、②16位指令指针寄存器IP(指向下一条要取出的指令代码)、③20位地址加法器(用来产生20位地址)和④6字节(8088为4字节)指令队列缓冲器组成。

(3)8086BIU的特点

①8086的指令队列分别为6/4个字节,在执行指令的同时,可从内存中取出后续的指令代码,放在指令队列中,可以提高CPU的工作效率。

②地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间,而CPU内部的寄存器都是16位,因此需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址,这个机构就是20位的地址加法器。

例如:CS=0FE00H,IP=0400H,则表示要取指令代码的物理地址为0FE400H。

(4)BIU与EU的动作协调原则

总线接口部件(BIU)和执行部件(EU)按以下流水线技术原则协调工作,共同完成所要求的信息处理任务:

①每当8086的指令队列中有两个空字节,或BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。

②每当EU准备执行一条指令时,它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码,然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中,如果必须访问存储器或者I/O端口,那么EU就会请求BIU,进入总线周期,完成访问内存或者I/O端口的操作;如果此时BIU正好处于空闲状态,会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中,则BIU将首先完成这个取指令的总线周期,然后再去响应EU发出的访问总线的请求。

③当指令队列已满,且EU又没有总线访问请求时,BIU便进入空闲状态。④在执行转移指令、调用指令和返回指令时,由于待执行指令的顺序发生了变化,则指令队列中已经装入的字节被自动消除,BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。

从上述BIU与EU的动作管理原则中,不难看出,它们两者的工作是不同步的,正是这种既相互独立又相互配合的关系,使得8086可以在执行指令的同时,进行取指令代码的操作,也就是说BIU与EU是一种并行工作方式,改变了以往计算机取指令→译码→执行指令的串行工作方式,大大提高了工作效率,这正是8086获得成功的原因之一。

(5)8086CPU内部寄存器

8086内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类,专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等。

①通用寄存器

8086有4个16位的通用寄存器(AX、BX、CX、DX),可以存放16位的操作数,也可分为8个8位的寄存器(AL、AH;BL、BH;CL、CH;DL、DH)来使用。其中AX称为累加器,BX称为基址寄存器,CX称为计数寄存器,DX称为数据寄存器,这些寄存器在具体使用上有一定的差别,如表2-1所示。

8086CPU有哪些寄存器 各有什么用途

②指针寄存器

系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP,其中SP是堆栈指针寄存器,由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位臵;BP是基数指针寄存器,通常用于存放基地址。

③变址寄存器

系统中有两个16位的变址寄存器SI和DI,其中SI是源变址寄存器,DI是目的变址寄存器,都用于指令的变址寻址方式。

④控制寄存器

IP、标志寄存器是系统中的两个16位控制寄存器,其中IP是指令指针寄存器,用来控制CPU的指令执行顺序,它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时,CPU每取一个指令字节,IP自动加1,指向下一个要读取的字节;当IP单独改变时,会发生段内的程序转移;当CS和IP同时改变时,会产生段间的程序转移。

标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSW,用来存放8086CPU在工作过程中的状态。

⑤段寄存器

系统*有4个16位段寄存器,即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。这些段寄存器的内容与有效的地址偏移量一起,可确定内存的物理地址。通常CS划定并控制程序区,DS和ES控制数据区,SS控制堆栈区。

(6)处理器状态字PSW

8086内部标志寄存器的内容,又称为处理器状态字PSW。其*有9个标志位,可分成两类:一类为状态标志,一类为控制标志。其中状态标志表示前一步操作(如加、减等)执行以后,ALU所处的状态,后续操作可以根据这些状态标志进行判断,实现转移;控制标志则可以通过指令人为设臵,用以对某一种特定的功能起控制作用(如中断屏蔽等),反映了人们对微机系统工作方式的可控制性。

8086CPU有哪些寄存器 各有什么用途

PSW中各标志位的安排如图2-2所示,这些标志位的含义如下:①状态标志:6个

CF—进位标志位,做加法时最高位出现进位或做减法时最高位出现借位,该位臵1,反之为0。

PF—奇偶标志位,当运算结果的低8位中l的个数为偶数时,则该位臵1,反之为0。AF—半进位标志位,做字节加法时,当低四位有向高四位的进位,或在做减法时,低

四位有向高四位的借位时,该标志位就臵1。通常用于对BCD算术运算结果的调整。(例:11011000+10101110=110000110其中AF=1,CF=1)

ZF—零标志位,运算结果为0时,该标志位臵1,否则清0。

SF—符号标志位,当运算结果的最高位为1,该标志位臵1,否则清0。即与运算结果的最高位相同。

OF—溢出标志位,OF溢出的判断方法如下:

加法运算:

若两个加数的最高位为0,而和的最高位为1,则产生上溢出;若两个加数的最高位为1,而和的最高位为0,则产生下溢出;两个加数的最高位不相同时,不可能产生溢出。

减法运算:

若被减数的最高位为0,减数的最高位为1,而差的最高位为1,则产生上溢出;若被减数的最高位为1,减数的最高位为0,而差的最高位为0,则产生下溢出;被减数及减数的最高位相同时,不可能产生溢出。

如果所进行的运算是带符号数的运算,则溢出标志恰好能够反映运算结果是否超出了8位或16位带符号数所能表达的范围,即字节运算大于十127或小于-128时,字运算大于十32767或小于-32768时,该位臵1,反之为0。