微机原理与接口技术(第二版)龚尚福习题解析和实验指导.doc

8086微处理器是Intel公司在1978年推出的16位微处理器，它在个人计算机历史上具有重要意义，被广泛应用于早期的个人计算机中。8086微处理器的主要特点是它首次将8位的Intel 8080和8085微处理器的架构扩展为16位架构。了解8086微处理器的内部结构和工作原理，对于深入学习计算机原理和接口技术至关重要。8086微处理器分为两个主要部分：总线接口单元（BIU）和执行单元（EU），这两个部分相互协调，共同完成指令的取取、译码、执行等一系列复杂任务。 总线接口单元（BIU）主要负责与外部的存储器和I/O设备进行数据交换，它提供了16位双向数据总线、20位地址总线和若干控制总线，使得CPU能够访问高达1MB的存储空间。BIU还具有指令队列缓冲器，这个缓冲器可以暂存预取的指令，以优化CPU的执行效率。当EU需要执行指令时，BIU会协助从内存或I/O端口取取指令或数据，并将其传送给EU，或者将EU的处理结果传送到指定的内存单元或I/O端口。 执行单元（EU）是负责解释和执行指令的部分，它包括16位的算术逻辑单元（ALU）、8个16位寄存器、标志寄存器以及执行单元的控制电路。EU同步管理着相关寄存器，并执行所有指令的解释和执行工作。EU从BIU的指令队列缓冲器中取取操作码，然后按照指令要求进行相应的算术或逻辑运算。EU的操作也包括控制ALU数据总线的数据流向，以及生成各种控制命令。 8086 CPU的寄存器组织包括通用寄存器、段寄存器、指针和变址寄存器、指令指针和标志寄存器。通用寄存器可以作为16位寄存器使用，也可以分别作为两个8位寄存器使用，这些寄存器在数据处理过程中充当临时存储单元的作用。段寄存器包括代码段寄存器（CS）、数据段寄存器（DS）、堆栈段寄存器（SS）和附加段寄存器（ES），这些寄存器用于存储段地址，以确定指令和数据的物理地址。指针和变址寄存器在内存地址计算和数据处理中发挥重要作用。指令指针（IP）用于指示下一条要执行的指令地址。标志寄存器（FLAGS）是一个16位寄存器，包含了状态标志位和控制标志位，状态标志位用于表示算术和逻辑运算的结果特性，而控制标志位可以被程序设置，从而影响CPU的处理方式和状态。 对于8086 CPU的标志寄存器，其包含了多个位用于表示不同的状态或控制信息。进位标志位（CF）用于表示算术运算是否产生了进位或借位，奇偶标志位（PF）表示运算结果中1的个数是奇数还是偶数，辅助进位标志位（AF）用于表示低4位向高4位的进位或借位，零标志位（ZF）指示运算结果是否为零，符号标志位（SF）表示运算结果的符号，溢出标志位（OF）用于指示有符号数运算是否发生溢出。控制标志位中的方向标志位（DF）用于控制字符串操作的方向，中断标志位（IF）用于控制CPU是否响应外部中断请求。 通过以上内容，我们可以看到，8086微处理器内部结构复杂且设计精巧，能够完成各种复杂的计算任务。对8086微处理器内部组件及其工作原理的了解，是计算机科学教育中不可或缺的一部分，对于理解计算机系统工作原理和编程实践都具有重要的指导意义。