微機(jī)原理與接口技術(shù)(樓順天)-第2章1.ppt

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1、微處理器（CPU）;CPU的內(nèi)部和外部結(jié)構(gòu);微處理器級總線的概念；CPU的功能結(jié)構(gòu);8086寄存器結(jié)構(gòu);存儲器組織與分段、I/O端口地址空間;第2章8086CPU結(jié)構(gòu)與功能本章重點(diǎn)難點(diǎn)1本教案內(nèi)容第2章8086CPU結(jié)構(gòu)與功能微處理器的外部結(jié)構(gòu)微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器的功能結(jié)構(gòu)微處理器的寄存器組織微處理器的存儲器和I/O組成2內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器的總線結(jié)構(gòu)。外部結(jié)構(gòu)微處理器的一般結(jié)構(gòu)}32.1微處理器的外部結(jié)構(gòu)8086CPU片有40個管腳，微處理器通過這些引腳與外部的邏輯部件連接，完成信息的交換。CPU的這些引腳信號稱為微處理器級的總線，它應(yīng)該能夠

2、完成下列功能：與存儲器之間交換信息(指令及數(shù)據(jù))；與I/O設(shè)備之間交換信息；能輸入和輸出必要的信號。4微處理器的外部結(jié)構(gòu)如圖2.1所示5按功能分，這些總線可以分為三種：（1）傳送信息（指令或數(shù)據(jù)）的數(shù)據(jù)總線（DataBus）（2）指示欲傳信息的來源或目的地址的地址總線（AddressBus）（3）管理總線上活動的控制總線（ControlBus）2.1微處理器的外部結(jié)構(gòu)6CPU通過地址總線輸出地址碼來選擇某一存儲單元或某一稱為I/O端口的寄存器，是單向的。地址碼的位數(shù)決定了地址空間的大小。n位地址總線可有個地址（0∽-1）。16位地址總線65536

3、（64KB）20位地址總線1MB32位地址總線4GB.地址總線：2.1微處理器的外部結(jié)構(gòu)78086/8088地址總線20位存儲器地址總線20位，地址空間1MBI/O地址總線16位（低16位）地址空間64KB2.1微處理器的外部結(jié)構(gòu)8.數(shù)據(jù)總線：用于CPU和存儲器或I/O接口之間傳送數(shù)據(jù)，是雙向的。微處理器數(shù)據(jù)總線的條數(shù)決定CPU和存儲器或I/O設(shè)備一次能交換數(shù)據(jù)的位數(shù)，是區(qū)分微處理器是多少位的依據(jù)。8086CPU的數(shù)據(jù)總線是16條，我們就說8086CPU是16位微處理器。2.1微處理器的外部結(jié)構(gòu)9.控制總線：管理總線上的活動，用來傳送自CPU發(fā)出

4、的控制信息或外設(shè)送到CPU的狀態(tài)信息，大部分是單向的，有一些是雙向的。2.1微處理器的外部結(jié)構(gòu)102.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器是組成計算機(jī)系統(tǒng)的核心部件，它具有運(yùn)算和控制的功能。具體地講，CPU應(yīng)具有下述基本功能:11進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算；具有接收存儲器和I/O接口來的數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)給存儲器和I/O接口的能力；可以暫存少量數(shù)據(jù)；能對指令進(jìn)行寄存、譯碼并執(zhí)行指令所規(guī)定的操作；能提供整個系統(tǒng)所需的定時和控制信號；可響應(yīng)I/O設(shè)備發(fā)出的中斷請求。2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)121.CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)及各部分功能簡介典型的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3.1.1所示。2.

5、2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)13I/O控制邏輯ALU控制器工作寄存器CPU程序計數(shù)器（PC）指令寄存器（IR）指令譯碼器（ID）控制邏輯部件堆棧指示器（SP）狀態(tài)寄存器（PSW）地址寄存器數(shù)據(jù)寄存器┆┆圖2.2典型的CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2.2所示14CPU包括算術(shù)/邏輯運(yùn)算單元(ALU)控制器工作寄存器組I/O控制邏輯地址寄存器數(shù)據(jù)寄存器2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)15①算術(shù)邏輯運(yùn)算單元ALU(Arithmetic/LogicUnit)：它是運(yùn)算器的核心，幾乎所有的算術(shù)運(yùn)算，邏輯運(yùn)算和移位操作都是由ALU完成的。2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)16②工作寄存器：暫存用

6、于尋址和計算過程的信息。工作寄存器分為兩組：數(shù)據(jù)寄存器組和地址寄存器。但有的寄存器兼有雙重用途。數(shù)據(jù)寄存器用來暫存操作數(shù)和中間運(yùn)算結(jié)果。地址寄存器用于操作數(shù)的尋址。2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)17③控制器：它是CPU的“指揮中心”，完成指令的讀入，寄存，譯碼和執(zhí)行。從圖（3.1.1）中可以看出，一般微處理器中的控制器由6部分組成：程序計數(shù)器(PC:ProgramCounter)指令寄存器(IR:InstructionRegister)指令譯碼器(ID：InstructionDecoder)控制邏輯部件處理機(jī)狀態(tài)字PSW（ProcessorStateW

7、ord)堆棧指示器(SP)StackPointer2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)18用于保存下一條要執(zhí)行的指令的地址，即由它提供一個存儲器地址，按此地址從對應(yīng)存儲器單元取出的內(nèi)容，就是要執(zhí)行的指令。一般指令是順序存放在存儲器內(nèi)的，所以程序計數(shù)器也叫指令地址計數(shù)器。由此可見，在程序執(zhí)行過程中要實現(xiàn)程序的轉(zhuǎn)移，就要改變程序計數(shù)器PC的內(nèi)容。程序計數(shù)器（PC）2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)19保存從存儲器中讀入的當(dāng)前要執(zhí)行的指令。指令寄存器（IR）指令譯碼器（ID）對指令寄存器中保存的指令進(jìn)行譯碼分析?？刂七壿嫴考鶕?jù)ID對指令的譯碼分析，發(fā)出相應(yīng)的一系列的節(jié)拍脈

8、沖和電位（控制信號），去完成指令的所有操作。2.2微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)20處理器狀態(tài)字（PSW）暫存處理器當(dāng)前的狀態(tài)。PSW中的各位用來指