微机原理与接口与接口技术第二章IA-32结构微处理器与8086

2.1 IA-32结构微处理器是8086的延伸

2.1.1 8086功能扩展

1. 从16位扩展为32位

8086是16为微处理器
16位能表示的数的范围是十分有限的，用16位作为地址，只能表示64KB
1985年，Intel公司推出了第一个32位微处理器—80386
32位，无论从能表示的数的范围，还是能寻址的物理地址，都得到了极大的扩展
32位地址能寻址4GB物理地址

2.从实模式至保护模式

从80286开始，在80386中真正完善保护模式

3.片内存储管理单元（MMU）

32位地址，可寻址4GB物理地址
大多数PC的物理内存配置远小于4GB
但应用程序却可能需要庞大的地址空间
因此，在操作系统提供了虚拟存储器管理机制，而这要求硬件支持

4.浮点支持

工程应用、图形处理、科学计算机等要求浮点支持（实数运算）
因此，自80486芯片开始，在AI-32微处理器中集成了x87（及其增强）浮点单元

5.MMX技术

IA-32处理器中增加了MMX技术及相应的指令

6.流SIMD扩展（SSE）

自Pentium III处理器开始，在IA-32微处理器中引进了流SIMD（单指令多数据）扩展（SSE）技术

2.1.2 8086性能的提高

1.利用流水线技术提高操作的并行性
2.引入片内缓存（Cache）

2.2 8086的功能结构

8086 CPU从功能上来说分成两大部分：总线接口单元（Bus Interface Unit，BIU）和执行单元（Execution Unit，EU）
BIU负责8086 CPU与存储器之间的信息传送
EU负责指令的执行

8086（8088）的功能结构

8位处理器的执行顺序

8086的执行顺序

2.3 8086微处理器的执行环境

在8086位处理器上执行的程序或任务都有一组的资源用于存储代码、数据和状态信息

地址空间
基本程序执行寄存器
堆栈（Stack）
I/O端口

8086微处理器基本执行环境

2.3.2基本的程序执行寄存器

通用寄存器，这八个寄存器能用于存放操作数和指针
段寄存器，这些寄存器最多能保存四个段选择子
FLAGS（程序状态和控制）寄存器，FLAGS寄存器报告正在执行的程序状态，并许有限的（应用程序设计）控制处理器
IP（指令指针）寄存器。IP寄存器包括下一条执行的指令的16位指针

1.通用寄存器

八个16位通用寄存器AX、BX、CX、DX、SI、DI、BP和SP用于处理一下项：

逻辑和算术操作的操作数
用于地址计算的操作数
内存指针

以下是一些特殊使用的小结：

AX—操作数和结果数据的累加器
BX—在DS段中数据的指针
CX—串和循环操作的计数器
DX—I/O指针
SI—指向DS寄存器段中的数据指针、串操作的源指针、串操作的目的指针
SP- 堆栈指针（在SS段中）
BP—堆栈上数据指针（在SS段中）

8086通用寄存器

2.段寄存器

段寄存器（CS、DS、SS和ES）保存16位段选择子

在分段存储模式中的段寄存器

3.FLAGS寄存器

16位FLAGS寄存器包含一组状态标志、一个控制标志、一个系统标志

FLAGS寄存器

（1）状态标志

FLAGS寄存器的状态标志（位0、2、4、6、7和11）指示算术指令
①进位标志（Carry Flag，CF）
②辅助进位标志（Auxitiary Carry Flag，AF）
③溢出标志（Overflow Flag，OF）

例如，在字节运算时：
MOV AL,64H
ADD AL,64H

即

D7位向前有进位。故运算后CF=0，但运算的结果超过了+127，此时，溢出标志位OF=1

在字节运算时：
MOV AL,0ABH
ADD AL,OFFH

即

D7位向前有进位，故运算后CF=1，但运算结果未小于-128，此时，溢出标志位OF=0

④符号标志（Sign Flag，SF）
⑤奇偶标志（Parity Flag，PF）
⑥零标志（Zero Flag）

（2）控制标志
①方向标志（Direction Flag，DF）
②中断允许标志（Interrupt-enable Flag，IF）
③追踪标志（Trace Flag，TF）

4.指令指针

指令指针（IP）寄存器包含下一条要执行的指令在当前码段中的偏移

2.3.3存储器组织

8086物理地址的形成

8086存储器结构