第2章 8086系统结构
2.1 8086CPU结构 2.2 8086CPU的引脚及其功能 2.3 8086存储器组织 2.4 8086系统配置
2.1 8086CPU结构
Inter 8086CPU是16位微处理器，它有16根数据线和20根地 址线，直接寻址空间为 220 ，即1MB。8088CPU内部结构与8086 基本相同但对外数据总线只有8条，称为准16位微处理器。 2.1.1 8086CPU的内部结构
SP寄存器在堆栈操作中使用，PUSH和POP指令是从SP 寄存器得到现行堆栈段的段内地址偏移量，所以称SP寄 存器为堆栈指针，SP始终指向栈顶。 寄存器SI和DI称为变址寄存器，通常与DS一起使 用，为访问现行数据段提供段内地址偏移量。 在串指令中，其中源操作数的偏移量存放在SI中， 目的操作数的偏移量存放在DI中，SI与DI的作用不能互 换，否则传送地址相反。 在串指令中，SI、DI均为隐含寻址，此时，SI和DS 联用，DI和ES联用。
∑ AH BH CH DH SI DI SP BP 16 位内部总线 8位 AL BL CL DL AX BX CX DX IP CS DS SS ES 内部暂存器
20 位地址总线 16 位总线
通 用 寄 存 器 组
运算暂存器
总线 控制 逻辑 电路
8086 总线
指令队列缓冲器 ALU EU 控制电路 1 2 3 4 5 6
TF(Trap Flag)——单步标志位。它是为调试程序而设定的 控制位。当该位置“1”时，8086 CPU处于单步状态，此时CPU 每执行完一条指令就自动产生一次内部中断，使用户能逐条跟 踪程序进行调试ห้องสมุดไป่ตู้当该位复位后，CPU恢复正常工作。
例2.2 将5394H与－777FH两数相加，并说 明其标志位状态： 0101 0011 1001 0100 ＋ 1000 1000 1000 0001 ————————————— 1101 1100 0001 0101 运算结果为－23EBH,并置标志位为 CF=0,PF=0,AF=0,ZF=0,SF=1,OF=0。
本节主要内容讲解视 频
2.2 8086CPUD 引脚及其功能
8086/8088CPU根据它的基本性能，应包括20条地址 线,16条数据线，加上控制信号，电源和地线，芯片的引 脚比较多。但由于制造工艺的限制，8086/8088CPU芯片 采用40条引脚的双列直插式封装，因此部分引脚采用了 分时复用的方式。 另外8086/8088CPU可以工作在两种工作模式(最小模 式和最大模式)，最小模式用于单机系统。系统中所需要 的控制信号全部由8086直接提供。最大模式用于多处理 机系统，系统中所需要的控制信号由总线控制器8288提 供。
2.1.2寄存器结构
寄存器用来存放运算过程中所需要的操作数地址、 操作数及中间结果。 8086微处理器内部包含有4组16位寄存器，它们分别 是通用寄存器组，指针和变址寄存器，段寄存器，指令 指针及标志位寄存器。如图2.2所示。
2. 8086 CPU的内部寄存器
数据寄存器 AX AH AL SP 指针与变址寄存器 堆栈指针寄存器
3.段寄存器
8086/8088CPU可直接寻址1MB的存储器空间，直接 寻址需要20位地址码，而所有内部寄存器都是16位的， 只能直接寻址64KB，因此采用分段技术来解决。将1MB的 存储空间分成若干逻辑段，每段最长64KB，这些逻辑段 在整个存储空间中可浮动。 8086/8088CPU内部设置了4个16位段寄存器，它们分 别是代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器 SS、附加段寄存器ES，由它们给出相应逻辑段的首地 址，称为“段基址”。 段基址与段内偏移地址组合形成20位物理地址，段 内偏移地址可存放在寄存器中，也可存放在存储器中 。
（2）16位指令指针寄存器IP：存放下一条要执行指令的 偏移地址。 （3）20位物理地址加法器：将16位逻辑地址变换成存储 器读/写所需要的20位物理地址，实际上完成地址加法 操作。 （4）6字节指令队列：预放6字节的指令代码。 （5）总线控制逻辑：发出总线控制信号。
2.指令执行部件EU 指令执行部件EU完成指令译码和执行指令的工作。 它由以下几个部分组成： (1)算术逻辑运算单元ALU：完成8位或16位的二进制运 算，16位暂存器可暂存参加运算的操作数。 (2)标志寄存器PSW：存放ALU运算结果特征。 (3)寄存器组：4个通用16位寄存器AX、BX、CX、DX，其 中AX又称累加器。4个专用16位寄存器：源变址寄存器 SI、目的变址寄存器DI、堆栈指针寄存器SP、基址指 针寄存器BP。 (4)EU控制器：取指令控制和时序控制部件。
(2) 3个控制标志位用来控制CPU的操作，由指令进行置位
和复位。 DF(Direction Flag)——方向标志位。它用以指定字符串处 理时的方向，当该位置“1”时，字符串以递减顺序处理，即地 址以从高到低顺序递减。反之，则以递增顺序处理。 IF(Interrupt enable Flag)——中断标志位。它用来控制8086 是否允许接收外部中断请求。若IF=1，允许CPU响应外部中断， 反之则不响应外部中断。 注意：IF的状态不影响非屏蔽中断请求(NMI)和CPU内部中断请 求。
在8086中，某些通用寄存器用作专门用途。例如， 串指令中必须用CX寄存器作为计数寄存器，存放串的长 度，同样，AX、BX、DX寄存器又可分别称为累加器、基 址寄存器及数据寄存器。
2.指针和变址寄存器
8086/8088CPU中，有一组4个16位寄存器，它们是基 址指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI 和目的变址寄存器DI。 这组寄存器存放的内容是某一段内地址偏移量，用 来形成操作数地址，主要在堆栈操作和变址运算中使用。 BP和SP寄存器称为指针寄存器，与SS联用，为访问现行 堆栈段提供方便。通常BP寄存器在间接寻址中使用，操 作数在堆栈段中，由SS段寄存器与BP组合形成操作数地 址。即BP中存放现行堆栈段中一个数据区的“基址” 的偏移量，所以称BP寄存器为基址指针。
含有偶数个1时，PF=1；否则PF=0。
AF(Auxiliary carry Flag)——辅助进位标志位。当执行一个
加法(或减法)运算，结果的低4位向高4位有进位(或借位)时，
AF=1；否则AF=0。一般用在BCD码运算中，判断是否需要十进 制调整。
ZF(Zero Flag)——全零标志位。若当前的运算结果为零， ZF=1；否则ZF=0。 SF(Sign Flag)——符号标志位。它和运算结果的最高位相同。 OF(Overflow Flag)——溢出标志位。当运算过程中产生溢 出时，OF=1；否则OF=0。
例2.1 代码段寄存器CS存放当前 代码段基地址，IP指令指针寄存器 存放了下一条要执行指令的段内偏 移地址，其中CS=2000H,IP=003AH. 通过组合，形成20位存储单元的寻 址地址为2003AH 。
代码段内存放可执行的指令代码，数据段和附加段 内存放操作的数据，通常操作数在现行数据段中，而在 串指令中，目的操作数指明必须在现行附加段中。堆栈 段开辟为程序执行中所要用的堆栈区，采用先进后出的 方式访问它。 各个段寄存器指明了一个规定的现行段，各段寄存 器不可互换使用。程序较小时，代码段、数据段、堆栈 段可放在一个段内，即包含在64KB之内，而当程序或数 据量较大时，超过了64KB，可以定义多个代码段或数据 段、堆栈段、附加段。 现行段由段寄存器指明段地址，使用中可以修改段 寄存器内容，指向其它段。有时为了明确起见，可在指 令前加上段超越的前缀字，以指定操作数所在段。
溢 出 标 志
中 断 允 许
1-结果为0 0-结果不为0
半 进 借 位 标 志
奇 偶 标 志
进 借 位 标 志
1-有进、借位
0-无进、借位
1-低4位向高4位有进、借位 0-低4位向高4位无进、借位
(1) 6个状态标志位的功能分别叙述如下： CF(Carry Flag)——进位标志位。当执行一个加法(或减法)运 算，最高位产生进位(或借位)时，CF为1；否则为0。 PF(Parity Flag)——奇偶标志位。该标志位反映运算结果低 8位中“1”的个数是偶数还是奇数。当指令执行结果的低8位中
标志寄存器 执行单元 (EU)
总线接口单元 (BIU)
图2.1 8086 CPU内部结构示意图
1.总线接口部件BIU 总线接口部件BIU是8086CPU与外部(存储器和I/O 端口)的接口，它提供了16位双向数据总线和20位地址 总线，完成所有外部总线操作。 BIU具有下列功能：地址形成、取指令、指令排队， 读/写操作数和总线控制。它由下列各部分组成： （1）16位段地址寄存器： CS－代码段寄存器 DS－数据段寄存器 ES－附加段寄存器 SS－堆栈段寄存器
微型计算机工作时，总是先从存储器中取指令，需要的话再取操作数， 然后执行指令，送结果。通常8位机是串行执行的，而16位机可并行操作。 8086 CPU由总线接口部件BIU和指令执行部件EU组成,BIU和EU的操作 是并行的。总线接口部件BIU完成取指令，读操作数，送结果，所有与外部 的操作由其完成。而指令执行部件EU从BIU的指令队列中取出指令，执行指 令，不必访问存储器或I/O端口。若需要访问存储器或I/O端口，也是由EU 向BIU发出访问所需要的地址，在BIU中形成物理地址，然后访问存储器或 I/O端口，取得操作数送到EU，或送结果到指定的内存单元或I/O端口。这种 并行工作方式，大大提高了系统工作效率。
这样，24脚～31脚的8条引脚在两种工作模式中具有
不同的功能。
2.2.1 8086/8088CPU在最小模式中引脚定义
8086CPU采用双列直插式的封装形式，具有40条引 脚，见图2.4。它采用分时复用的地址/数据总线，所以有 一部分引脚具有双重功能，即在不同时钟周期内，引脚
5.标志寄存器PSW
标志寄存器是一个16位的寄存器，8086共使用了9个有效 位，格式如图2.3所示。其中的6位是状态标志位: CF、PF 、 AF、ZF、CF和OF。 3位为控制标志位: TF、IF和DF。状态标 志位是当一些指令执行后，表征所产生数据的一些特征。而控 制标志位则可以由程序写入，以达到控制处理机状态或程序执 行方式的表征。