第2章微处理器功能结构
2.1 8086微处理器内部结构
8086CPU内部结构（1）
总线接口部件BIU
形成访问存储器和I/O设备的地址，完成指令预取，存放运算结果。包括：
地址加法器专用寄存器组指令队列总线控制电路
执行部件EU
负责执行指令。包括：
算术逻辑单元ALU
8086CPU内部结构（2）
标志寄存器FR通用寄存器组EU控制器
EU和BIU可并行工作，以提高系统的处理速度
8086CPU内部结构框图
通用寄存器组
Address Bus20 bit
内部寄存器
Data Bus16 bit
暂存器
专用寄存器组
EU控制器
指令队列
总线控制逻辑
外部总线
标志寄存器
EU
BIU
指令的执行过程
从CS:IP指向的地址取指令，然后CS:IP指向下一条指令执行该指令
例：ADD AX，BX；AX←AX+BX
（1）取指：BIU将指令从内存取到指令队列（2）译码：EU控制器发出控制信号，将AX，BX寄存器的内容送到ALU的两个输入端
（3）执行：ALU执行加法运算，置标志寄存器的相关位
（4）写回：在控制信号的作用下，将加法结果送入AX
2.2 8086的寄存器结构
80x86 寄存器组
通用寄存器段寄存器
专用（控制）寄存器
对汇编语言程序员来说，必须熟悉处理器的内部结构-寄存器组
通用寄存器（1）
EAXEBXECXEDXESPEBPEDIESI
31
15AH
BH
CH
DH
SPBPDISI
DLCLBL87
AL
累加器基址变址计数器数据堆栈指针基址指针目的变址源变址
区域：对8086、8088和80286处理器不可用
通用寄存器（2）
AX：累加器，是算术运算的主要寄存器，I/O指令使用该寄存器与外设传送信息BX：通用寄存器，常用作基址寄存器
CX：通用寄存器，在循环时作为隐含的计数器
DX：通用寄存器，可以和AX一起存储双字，DX存放高位
SP：用来指示栈顶的偏移地址
BP：常用作堆栈区中的基地址指针SI：源变址寄存器，具有自动增/减功能DI：目的变址寄存器，具有自动增/减功能
段寄存器（1）代码数据附加堆栈8086、8088和80286处理器不可用
区域：对
段寄存器（2）
CS：存放代码段的段基址或段选择字。DS：存放数据段的段基址或段选择字。ES：存放附加数据段的段基址或段选择字。SS：存放堆栈段的段基址或段选择字
FS：存放附加数据段的段基址或段选择字。GS：存放附加数据段的段基址或段选择字。除非特别指定，一般情况下，各段的分配由操作系统负责，独立占有64K，可以重叠。
专用寄存器
IP：指令指针寄存器。存放代码段中的偏移地址，它始终指向下一条指令的首地址，与CS一起确定下一条指令的物理地址。
PSW：程序状态字寄存器。由条件码标志和控制标志构成。
EFLAGS
EIP标志寄存器程序指针寄存器
标志寄存器（0~15）
[***********]32NTIOPLOFDFIFTFSFZFAFPF10CFCF：进位标志。最高有效位的进位
PF：奇偶标志。操作结果的最低字节中1的个数为偶数时置1，否则置0。
AF：辅助进位或借位标志。即半字节进位或借位。ZF：零标志。结果为0时ZF置1。
SF：符号标志。最高有效位为1，SF=1；否则，SF=0
TF：陷阱标志。当TF置1，每条指令执行完后产生单步中断。IF：中断标志。IF=1，响应可屏蔽中断；否则，禁止中断。DF：方向标志。DF=0，串操作自动递增；否则，自动递减。OF：溢出标志。运算结果超出了机器能表示的范围，则OF=1
标志寄存器（0~15）
[***********]32NTIOPLOFDFIFTFSFZFAFPF10CF80286处理器
IOPL：I/O特权层。在保护模式下，用于控制对I/O地址空间的访问。特权级（高）0，1，2，3（低）。当任务的当前特权级CPL高于或等于IOPL时，执行输入输出指令、STI、CLI和LOCK前缀时，才不产生异常中断13。
NT：嵌套任务。在保护模式下，当某系统任务通过CALL指令调用另一个任务时，置NT为1。
标志寄存器（16~31）
[**************]6IDVIPVIFACVMRF
80386处理器
RF：重新开始（Resume）。在调试时用于选择性的屏蔽一些异常（exceotions)
VM：在保护模式下，当VM置1时，32位处理器进入虚拟8086模式。
80486处理器
AC：进行字、双字或四字的边界对齐检查
Pentium处理器
VIF：虚拟中断标志。中断标志位的虚拟映像VIP：虚拟中断挂起标志。表示虚拟中断是否挂起。ID：为1时，允许使用CPU标识指令CPU ID。
控制及调试寄存器
CR（0~3）4个32位控制
寄存器，用于分页、
Caching、保护。31310
0DR（0~7）8个32位调试寄存器，用于设置断点。
系统地址寄存器
47
16150GDTRIDTR
GDTR：全局描述符基地址及限值（描述符表长度）
IDTR：中断描述符基地址及限值
LDTR：局部描述符的段选择字
TR：任务状态表的段选择字
测试寄存器
TR（3~7）5个32位测试31
0寄存器，用于测试
Cache。TLB和
2.3的存储器组织
8086
基本概念
地址控制
数据
对比:
寄存器是微处理器芯片内部存放数据的存储单元，用名称区别
存储器是微处理器外部存放程序和数据的空间，用地址寻址
存储单元的地址和内容
内存是由许多存储单元组成，为了区分不同的内存单元，必须对计算机中的每个内存单元进行编号，内存单元的编号称之为内存单元的地址。
英特尔x86处理器规定的存放方式
存储器中数据的存储方式
在物理存储器中：低字节存放在前面，高字节存放在后面，称为Little Endian。与之相反的是Big Endian。
80x86存储器管理
实模式：使用20位物理地址、单任务工作方式、独占系统所有资源。存储器空间为00000H~FFFFFH。DOS系统要求实模式保护模式：工作在系统所提供地址、多任务方式下，根据本任务的特权级请求使用系统资源
实模式存储器地址
物理地址：每个存储单元具有一个唯一的20位地址
逻辑地址：由段基址和偏移地址构成
段基址：每一段的起始地址，其低4位为0。每一段最大为64KB。偏移地址：在段内相对于段基址的偏移值
实模式存储器寻址（1）
分段与偏移
15
15
段寄存器0
00000
段基址
段内偏移
64KB
所选存储单元
FFFFF
逻辑地址
20位物理地址变= 段地址（16位）×16d + 偏移地址（16位）段的起始地址必须从一小段（paragraph）的首地址开始，即最低4bit为0
实模式存储器寻址（2）
存储器分段15
20F[1**********]0
0000010000
CSDSSSES
段寄存器
FFFFF
分段寻址允许数据和地址的重定位
OS能够在运行时刻分配段地址
保护模式存储器寻址
保护模式支持多任务处理、支持虚拟存储器特性
逻辑地址：由选择器和偏移地址构成
选择器：存放在段寄存器中，用于选择段描述符
偏移地址：为32位，在段内相对于段基址的偏移值
描述符：包含基地址、界限、访问权和附加字段。存放在内存中。内容由系统预先设定。
保护模式存储器寻址
逻辑地址
150段寄存器
000000000段内偏移
4GB
32位段基址
存储器
段基址
所选存储单元
第2章微处理器功能结构
2.1 8086微处理器内部结构
8086CPU内部结构（1）
总线接口部件BIU
形成访问存储器和I/O设备的地址，完成指令预取，存放运算结果。包括：
地址加法器专用寄存器组指令队列总线控制电路
执行部件EU
负责执行指令。包括：
算术逻辑单元ALU
8086CPU内部结构（2）
标志寄存器FR通用寄存器组EU控制器
EU和BIU可并行工作，以提高系统的处理速度
8086CPU内部结构框图
通用寄存器组
Address Bus20 bit
内部寄存器
Data Bus16 bit
暂存器
专用寄存器组
EU控制器
指令队列
总线控制逻辑
外部总线
标志寄存器
EU
BIU
指令的执行过程
从CS:IP指向的地址取指令，然后CS:IP指向下一条指令执行该指令
例：ADD AX，BX；AX←AX+BX
（1）取指：BIU将指令从内存取到指令队列（2）译码：EU控制器发出控制信号，将AX，BX寄存器的内容送到ALU的两个输入端
（3）执行：ALU执行加法运算，置标志寄存器的相关位
（4）写回：在控制信号的作用下，将加法结果送入AX
2.2 8086的寄存器结构
80x86 寄存器组
通用寄存器段寄存器
专用（控制）寄存器
对汇编语言程序员来说，必须熟悉处理器的内部结构-寄存器组
通用寄存器（1）
EAXEBXECXEDXESPEBPEDIESI
31
15AH
BH
CH
DH
SPBPDISI
DLCLBL87
AL
累加器基址变址计数器数据堆栈指针基址指针目的变址源变址
区域：对8086、8088和80286处理器不可用
通用寄存器（2）
AX：累加器，是算术运算的主要寄存器，I/O指令使用该寄存器与外设传送信息BX：通用寄存器，常用作基址寄存器
CX：通用寄存器，在循环时作为隐含的计数器
DX：通用寄存器，可以和AX一起存储双字，DX存放高位
SP：用来指示栈顶的偏移地址
BP：常用作堆栈区中的基地址指针SI：源变址寄存器，具有自动增/减功能DI：目的变址寄存器，具有自动增/减功能
段寄存器（1）代码数据附加堆栈8086、8088和80286处理器不可用
区域：对
段寄存器（2）
CS：存放代码段的段基址或段选择字。DS：存放数据段的段基址或段选择字。ES：存放附加数据段的段基址或段选择字。SS：存放堆栈段的段基址或段选择字
FS：存放附加数据段的段基址或段选择字。GS：存放附加数据段的段基址或段选择字。除非特别指定，一般情况下，各段的分配由操作系统负责，独立占有64K，可以重叠。
专用寄存器
IP：指令指针寄存器。存放代码段中的偏移地址，它始终指向下一条指令的首地址，与CS一起确定下一条指令的物理地址。
PSW：程序状态字寄存器。由条件码标志和控制标志构成。
EFLAGS
EIP标志寄存器程序指针寄存器
标志寄存器（0~15）
[***********]32NTIOPLOFDFIFTFSFZFAFPF10CFCF：进位标志。最高有效位的进位
PF：奇偶标志。操作结果的最低字节中1的个数为偶数时置1，否则置0。
AF：辅助进位或借位标志。即半字节进位或借位。ZF：零标志。结果为0时ZF置1。
SF：符号标志。最高有效位为1，SF=1；否则，SF=0
TF：陷阱标志。当TF置1，每条指令执行完后产生单步中断。IF：中断标志。IF=1，响应可屏蔽中断；否则，禁止中断。DF：方向标志。DF=0，串操作自动递增；否则，自动递减。OF：溢出标志。运算结果超出了机器能表示的范围，则OF=1
标志寄存器（0~15）
[***********]32NTIOPLOFDFIFTFSFZFAFPF10CF80286处理器
IOPL：I/O特权层。在保护模式下，用于控制对I/O地址空间的访问。特权级（高）0，1，2，3（低）。当任务的当前特权级CPL高于或等于IOPL时，执行输入输出指令、STI、CLI和LOCK前缀时，才不产生异常中断13。
NT：嵌套任务。在保护模式下，当某系统任务通过CALL指令调用另一个任务时，置NT为1。
标志寄存器（16~31）
[**************]6IDVIPVIFACVMRF
80386处理器
RF：重新开始（Resume）。在调试时用于选择性的屏蔽一些异常（exceotions)
VM：在保护模式下，当VM置1时，32位处理器进入虚拟8086模式。
80486处理器
AC：进行字、双字或四字的边界对齐检查
Pentium处理器
VIF：虚拟中断标志。中断标志位的虚拟映像VIP：虚拟中断挂起标志。表示虚拟中断是否挂起。ID：为1时，允许使用CPU标识指令CPU ID。
控制及调试寄存器
CR（0~3）4个32位控制
寄存器，用于分页、
Caching、保护。31310
0DR（0~7）8个32位调试寄存器，用于设置断点。
系统地址寄存器
47
16150GDTRIDTR
GDTR：全局描述符基地址及限值（描述符表长度）
IDTR：中断描述符基地址及限值
LDTR：局部描述符的段选择字
TR：任务状态表的段选择字
测试寄存器
TR（3~7）5个32位测试31
0寄存器，用于测试
Cache。TLB和
2.3的存储器组织
8086
基本概念
地址控制
数据
对比:
寄存器是微处理器芯片内部存放数据的存储单元，用名称区别
存储器是微处理器外部存放程序和数据的空间，用地址寻址
存储单元的地址和内容
内存是由许多存储单元组成，为了区分不同的内存单元，必须对计算机中的每个内存单元进行编号，内存单元的编号称之为内存单元的地址。
英特尔x86处理器规定的存放方式
存储器中数据的存储方式
在物理存储器中：低字节存放在前面，高字节存放在后面，称为Little Endian。与之相反的是Big Endian。
80x86存储器管理
实模式：使用20位物理地址、单任务工作方式、独占系统所有资源。存储器空间为00000H~FFFFFH。DOS系统要求实模式保护模式：工作在系统所提供地址、多任务方式下，根据本任务的特权级请求使用系统资源
实模式存储器地址
物理地址：每个存储单元具有一个唯一的20位地址
逻辑地址：由段基址和偏移地址构成
段基址：每一段的起始地址，其低4位为0。每一段最大为64KB。偏移地址：在段内相对于段基址的偏移值
实模式存储器寻址（1）
分段与偏移
15
15
段寄存器0
00000
段基址
段内偏移
64KB
所选存储单元
FFFFF
逻辑地址
20位物理地址变= 段地址（16位）×16d + 偏移地址（16位）段的起始地址必须从一小段（paragraph）的首地址开始，即最低4bit为0
实模式存储器寻址（2）
存储器分段15
20F[1**********]0
0000010000
CSDSSSES
段寄存器
FFFFF
分段寻址允许数据和地址的重定位
OS能够在运行时刻分配段地址
保护模式存储器寻址
保护模式支持多任务处理、支持虚拟存储器特性
逻辑地址：由选择器和偏移地址构成
选择器：存放在段寄存器中，用于选择段描述符
偏移地址：为32位，在段内相对于段基址的偏移值
描述符：包含基地址、界限、访问权和附加字段。存放在内存中。内容由系统预先设定。
保护模式存储器寻址
逻辑地址
150段寄存器
000000000段内偏移
4GB
32位段基址
存储器
段基址
所选存储单元