EU 控制电路
指令队列
123456
8位 8088
8086
总线接口单元(BIU)
总线 8086/8088 控制电路
外部总线
8086 CPU内部指令执行流程
1. 段寄存器CS 程序指针寄存器IP 内容经过地址加法器形成20 位地址； 2. 由CPU内部地址总线AB ， 经过总线地址控制电路， 向外部总线发
法器，形成数据保存地址，并送到外部总线。CPU 发写总线操作命 令，将暂存器的内容， 通过总线， 写到指定内存单元。
2.指令流水线
指令队列的存在使EU和BIU并行工作,取指令和分析、 执行指令操作可重叠进行，形成了两级指令流水线结构， 减少了CPU等待时间，提高了CPU的利用率，加快了整 机运行速度，降低了对存储器存取速度的要求。
读取指令的的控制信号， 外部总线开始总线操作； 3. 读取指令送入到指令队列中， 等待执行； 4. EU单元从队列中取一条指令到EU控制电路，译码指令需要做的系列
操作，包括寄存器的内容送累加器； 5. 操作结果经过内部数据总线， 存放到寄存器或内部暂存器，同时置
FR； 6. 根据DS寄存器的内容，及指令寻址方式产生的偏移量，经过地址加
为了避免出现以上情形的发生，所采取的措施称作ห้องสมุดไป่ตู้保护”。
保护方式：CPU可访问的物理 存储空间为232= 4GB；程序 可用的虚拟地址空间为 246=64TB。段长度在启动页 功能时是4GB，不启动页功能 时 是 1 MB。 可 支 持 多 用 户 和 单用户的多任务操作,并对各 任务提供了多方面的保护机制。
第二章 微处理器和指令系统
2011.9.26
2.1.1 8086/8088 微处理器
8086是1978年推出的全16位微处理器, 8088是1978年推出 的准16位微处理器。二者除外数据总线位数（8086为16位， 8088为8位）及与此相关的部分逻辑稍有差别外,内部结构 和基本性能相同,指令系统完全兼容。
8086是全16位微处理器，8088是准16位微处理器。二 者除了外数据总线位数及与此相关的部分逻辑稍有差别外， 内部结构和基本性能相同，指令系统完全兼容。
➢ 内部结构 ➢ 指令流水线 ➢ 存储器分段
2.1.1 8086/8088微处理器
1.内部结构
通用寄存器
AX AH AL
BX BH BL
CX CH CL
实模式操作方式只允许微处理器寻址第一个1MB存储器 空间;
当微处Pentium理器工作于实地址模式时，存储器的管 理方式与8086微处理器存储器的管理方式完全相同。
2.保护虚拟方式
通常在程序运行过程中，应防止以下情况的发生： ① 应用程序破坏系统程序。 ② 某一应用程序破坏了其他应用程序。 ③ 错误地把数据当作程序运行。
BIU 取指令1 取指令 取数据1 取指令3 存结果1 取指令4 取指令5
2
EU 等待 译码1
执行1
译码2 执行2 译码3
8086/8088的指令“流水”操作
3.存储器分段
8086物理地址（1M=220）
将1MB的物理存储空 间分成若干个逻辑段,每 段大小为64KB。
00000H 00001H 00002H 00003H
存储区的末地址＝DS×16＋偏移地址 ＝2100H×16＋FFFFH ＝30FFFH
2.2 Pentium微处理器
2.2.3 Pentium的四种工作方式
1. 实地址工作模式
最基本的工作方式。 8086/8088的实地址模式保持兼容。 微处Pentium理器的实地址模式具有更强的功能，增
加了寄存器，扩充了指令，可进行32位操作。
CPU复位 实实地地址址 使CR0的PE=1 方方式式 复位 或PE=0
系统管理方式：使设计 者实现高级管理功能， 如对电源的管理以及为 复位 操作系统和正在运行的 程序提供安全性。
DX DH DL
指针寄存器
SP BP
变址寄存器
DI SI
ALU DB
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器 堆栈指针 基址指针 目的变址 源变址
16位
20位 AB
地址加法器
∑
DB
CS DS SS ES IP
内部暂存器
8088:8位 8086:16位
指令指针
运算暂存器
ALU
标志寄存器
执行单元(EU)
逻逻辑辑地地址址在编程时采 用，由段基址和偏移地 址组成，两者均为16位。
20000H 20A00H
0A00H
内存
• 逻辑地址与物理地址的变换
逻辑地址与20位物理地址的变换关系： 物理地址=段基址×16+偏移地址
逻辑地址
15
0
15
0
段基址
左移四位
段基址 0000
偏移地址
地址 加法器
∑
19
0
20位物理地址
代码段 （64KB）
堆栈段 （64KB）
……
31000H 数据段与附加
数据段重叠 （64KB）
40FFFH
…
分段方式不唯 一，各段之间可 以连续、分离、 部分重叠或完全 重叠，这主要取 决于对各个段寄 存器的预置内容。
…
…
• 物理地址和逻辑地址
物物理理地地址址是1MB存储 空间中的某一单元地址， 用20位地址码表 示,CPU访问存储器时， 地址总线上送出的就是 物理地址。
【例】 若数据段寄存器DS＝2100H，试确定该存储区段物理地 址的范围。
一个逻辑段的最大容量为64KB； 第一个存储单元的偏移地址为0； 最后一个存储单元的偏移地址为FFFFH。 该数据区段由低至高相应存储单元的偏移地址为：
0000H～ FFFFH。
存储区的首地址＝ DS×16＋偏移地址 ＝ 2100H×16＋0000H＝21000H
内存
段的起始单元地址叫 段基址，存放在段寄存 器中。通过4个段寄存 器，CPU每次可同时对 4个段进行寻址。
30000H (段基址)
64KB
FFFFFH
• 存储器分段结构示例
…
CS 1000H SS 2000H DS 3100H ES 3100H
…
10000H
1FFFFH 20000H
2FFFFH
在8086/8088的设计中，引入了两个重要的结构概念： • 指令流水线 • 存储器分段
这两个概念在以后升级的Intel系列微处理器中一直被沿用和发展。 正是这两个概念的引入，使8086/8088比原来的8位MPU在运行速度、 处理能力和对存储空间的访问等性能方面有很大提高。
2.1 8086/8088微处理器