執(zhí)行單元(EU－Execution Unit)：負(fù)責(zé)指令的譯碼和執(zhí)行。
1．4個(gè)16位數(shù)據(jù)寄存器（AX、BX、CX、DX）
AX和AL可用作累加操作，因此又稱作累加器
2．4個(gè)16位地址指針寄存器：通常用于存放操作數(shù)偏移地址
(1) SP (Stack Pointer)—堆棧指針寄存器，指示堆棧段棧頂位置
(2) BP (Base Pointer)—基址指針寄存器，指示堆棧段數(shù)據(jù)區(qū)基址
(3) SI (Source Index)—源變址寄存器，指示數(shù)據(jù)段源串地址
(4) DI(Destination Index)—目的變址寄存器，指示擴(kuò)展段目的串地址
3．標(biāo)志寄存器 FLAG
- 狀態(tài)標(biāo)志
a) CF（Carry Flag）進(jìn)(借)位標(biāo)志，加法運(yùn)算最高位產(chǎn)生進(jìn)位或減法運(yùn)算最高位產(chǎn)生借位，表示無符號數(shù)運(yùn)算產(chǎn)生溢出，CF置1，否則置0
b) AF（Auxiliary Carry Flag）輔助進(jìn)位標(biāo)志，加法運(yùn)算時(shí)第3位往第4位有進(jìn)位，或減法運(yùn)算時(shí)第3位往第4位有借位，則AF置1，否則置0
c) ZF（Zero Flag）零標(biāo)志, 若當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果為零, 則ZF置1,否則置0
d) SF（Sign Flag）符號標(biāo)志，與運(yùn)算結(jié)果最高位相同，若為負(fù)數(shù)，則SF置1，否則置0，SF指示了當(dāng)前運(yùn)算結(jié)果是正還是負(fù)
e) OF（Overflow Flag）溢出標(biāo)志，有符號數(shù)算術(shù)運(yùn)算結(jié)果溢出，則OF置1，否則置0
f) PF（Parity Flag）奇偶標(biāo)志，運(yùn)算結(jié)果低8位所含1個(gè)數(shù)為偶數(shù)則PF置1，否則置0
- 控制標(biāo)志
a) DF（Direction Flag）方向標(biāo)志
DF=1，串操作時(shí)，地址不斷遞減；DF=0，串操作時(shí)，地址不斷遞增
b) IF（Interrupt enable Flag）中斷允許標(biāo)志
IF=1，CPU允許接收可屏蔽中斷請求，即開中斷；IF=0，則關(guān)中斷
c) TF（Trap Flag）跟蹤標(biāo)志，又稱單步標(biāo)志
TF=1，CPU為單步工作方式，每執(zhí)行完一條指令產(chǎn)生一次軟件中斷
總線接口單元（BIU－Bus Interface Unit）：與系統(tǒng)總線連接，實(shí)現(xiàn)與存儲(chǔ)器、I/O口之間的數(shù)據(jù)傳送。
- 4個(gè)16位段地址寄存器
a) CS (Code Segment)——代碼段寄存器，代碼段存放代碼
b) DS (Data Segment）——數(shù)據(jù)段寄存器，數(shù)據(jù)段存放數(shù)據(jù)
c) SS (Stack Segment)——堆棧段寄存器，堆棧段用作堆棧操作
d) ES (Extra Segment)——擴(kuò)展段寄存器，擴(kuò)展段存放數(shù)據(jù)
8086對存儲(chǔ)器采用分段管理，4個(gè)段寄存器分別存放4個(gè)當(dāng)前段的起始地址，又稱作段基址寄存器。
2．指令指針寄存器IP (Instruction Pointer)
16位IP存放當(dāng)前代碼段(CS)所要取出的下一條指令的偏移地址
3．地址加法器∑
8086用20位地址線尋址1MB內(nèi)存空間，但其內(nèi)部寄存器是16位的，因此需要用地址加法器∑根據(jù)16位寄存器的值計(jì)算出20位物理地址
4．指令緩沖隊(duì)列
8086執(zhí)行指令的同時(shí)，會(huì)從內(nèi)存取1條或幾條指令，取來的指令就存放在指令隊(duì)列中
5． 暫存器：用于與EU通信的內(nèi)部寄存器
6． 總線控制電路：負(fù)責(zé)總線操作控制
存儲(chǔ)器和I/O管理
-
邏輯地址形式為 段地址 : 偏移地址
image.png -
段超越
image.png 8086 I/O編址
8086對I/O端口操作，需要專門的IN、OUT指令，并且只能通過累加器（AX/AL）來完成，例： IN AL, 80H8086系統(tǒng)中，存儲(chǔ)器和I/O端口分別獨(dú)立編址
存儲(chǔ)器的地址范圍是00000H – 0FFFFFH
I/O端口的地址范圍是0000H – 0FFFFH
8086引腳信號和工作模式
最小模式：系統(tǒng)中只有一個(gè)處理器;MN/MX為高電平
最大模式：系統(tǒng)中包括兩個(gè)或多個(gè)處理器;MN/MX為低電平
8086 CPU為40pin雙列直插（DIP)封裝。
最小模式下引腳信號和功能
1．總線信號
a) AD0～AD15: 地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳，雙向工作
分時(shí)傳送16位數(shù)據(jù)和地址的低16位，由ALE鎖存地址信息。
b) A16～A19（S3～S6）: 地址/狀態(tài)復(fù)用引腳，輸出
分時(shí)輸出地址的高4位和CPU當(dāng)前狀態(tài)，地址信息由ALE鎖存。
c) BHE/S7: 高8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復(fù)用引腳，輸出
低電平有效，表示高8位數(shù)據(jù)線D15～D8上數(shù)據(jù)有效
d) ALE: 地址鎖存允許信號輸出
高電平有效，表示總線上的信息是地址信息。
2．總線控制信號
a) HOLD: 總線保持請求信號輸入
高電平有效，表示其他模塊（如DMA)申請占用總線
b) HLDA: 總線保持響應(yīng)信號輸出
高電平有效，表示CPU已讓出總線
3．系統(tǒng)控制信號
a) M/IO: 存儲(chǔ)器/輸入輸出選擇信號，輸出，高電平表示CPU訪問存儲(chǔ)器，低電平表示CPU訪問I/O端口
b) RD: 讀信號輸出，低電平有效，表示CPU從存儲(chǔ)器或I/O口讀入信息
c) WR: 寫信號輸出，低電平有效，表示CPU向存儲(chǔ)器或I/O口輸出數(shù)據(jù)
d) DT/R: 數(shù)據(jù)收發(fā)信號輸出，高電平表示CPU正在發(fā)送數(shù)據(jù)，低電平表示CPU接收數(shù)據(jù)
e) DEN: 數(shù)據(jù)允許信號輸出，低電平有效，表示CPU當(dāng)前準(zhǔn)備發(fā)送或接收一個(gè)數(shù)據(jù)
4．中斷控制信號
a) INTR: 可屏蔽中斷請求信號輸入，高電平有效，表示外部向CPU提出中斷申請
b) INTA: 中斷響應(yīng)信號輸出，低電平有效，表示CPU響應(yīng)外設(shè)中斷請求
c) NMI: 非屏蔽中斷請求信號輸入，上升沿有效。表示外部有非屏蔽中斷申請。非屏蔽中斷不受軟件控制，CPU必須響應(yīng)
5．CPU控制信號
a) RESET: 復(fù)位信號輸入
高電平有效，至少保持4個(gè)時(shí)鐘周期的高電平。復(fù)位時(shí)CPU停止現(xiàn)行操作，開始復(fù)位，并進(jìn)行初始化：標(biāo)志寄存器FLAG、IP、DS、SS、ES及指令隊(duì)列均清零，CS為FFFFH，復(fù)位結(jié)束時(shí)CPU從FFFF0H開始執(zhí)行程序；
b) MN/MX：最小模式/最大模式選擇信號輸入，高電平為最小模式
c) READY：“準(zhǔn)備好”信號輸入，高電平有效，表示存儲(chǔ)器或I/O口已準(zhǔn)備就緒，可進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸；
d) TEST: 測試信號輸入，低電平有效，有效時(shí)CPU退出WAIT指令；
6．其它信號
a) CLK: 時(shí)鐘信號，8086主頻為4.77MHZ T=210ns；單相，占空比為1/3。
b) VCC,GND: 電源及地，+5V，滿足TTL規(guī)范
8086最小模式下的總線連接
1． Intel 8282
把AD復(fù)用引腳連接到地址總線的8位地址鎖存器。3片8282(功能同74LS373)A0～A19和BHE，ALE為鎖存信號。
2． Intel 8286
把AD復(fù)用引腳連接到數(shù)據(jù)總線的8位數(shù)據(jù)緩沖器。2片8286(功能同74LS245)做D15～D0的緩沖器，DT/R做方向選擇，DEN為選通信號。
4． 中斷控制信號INTR、INTA、NMI
INTR: 外部可屏蔽中斷請求引腳，高電平有效
INTA: 中斷響應(yīng)信號，低電平有效
NMI: 不可屏蔽中斷請求引腳，上升沿有效
5． 總線控制信號HOLD、HLDA
HOLD：總線保持請求引腳,高電平有效
HLDA：總線保持響應(yīng)引腳，高電平有效
HLDA控制8282的OE，當(dāng)CPU總線保持響應(yīng)時(shí)讓出總線
8086操作和時(shí)序
1． 8086時(shí)鐘電路與復(fù)位電路
8284為8086提供CLK時(shí)鐘信號、 RESET復(fù)位信號和READY準(zhǔn)備好信號
8086/8088內(nèi)部無時(shí)鐘發(fā)生器，時(shí)鐘由8284提供，頻率為4.77MHz
輸入RES經(jīng)8284內(nèi)部斯密特觸發(fā)器整形，同步后產(chǎn)生RESET信號,給CPU復(fù)位
外界準(zhǔn)備好信號輸入到8284的RDY端，同步后產(chǎn)生READY信號給CPU
2． 8086/8088系統(tǒng)的復(fù)位操作和啟動(dòng)過程
CPU接到RESET信號，停止現(xiàn)有工作，進(jìn)行復(fù)位操作：CS置FFFFH，IP置0，指令隊(duì)列清空，其余寄存器清0；
從存儲(chǔ)器FFFFH :0000H取第一條指令，一般在此處放一條跳轉(zhuǎn)指令，跳轉(zhuǎn)到ROM BIOS中的系統(tǒng)測試程序
系統(tǒng)測試程序執(zhí)行硬件自檢(對CPU、RAM、ROM等硬件進(jìn)行測試)，然后執(zhí)行ROM BIOS中的初始引導(dǎo)程序
初始引導(dǎo)程序再從磁盤0面0道1扇區(qū)裝入引導(dǎo)程序，執(zhí)行引導(dǎo)操作
按引導(dǎo)程序的指令，順序裝入其他程序模塊，完成操作系統(tǒng)的引導(dǎo)操作
注：在3、4步之間微機(jī)還會(huì)檢查C0000H開始的擴(kuò)展ROM空間中是否有程序，如果有，并且校驗(yàn)正確，則先執(zhí)行這些程序
3． 8086總線周期
時(shí)鐘周期T（T狀態(tài)）
時(shí)鐘脈沖的一個(gè)循環(huán)時(shí)間叫做一個(gè)時(shí)鐘周期。每個(gè)時(shí)鐘周期T又稱為一個(gè)“狀態(tài)”。它是CPU工作的最小時(shí)間單位，是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作速度的重要標(biāo)志。8086 CPU的F=4.77M，T=210ns總線周期
CPU通過總線從存儲(chǔ)器或I/O端口存取一個(gè)字或字節(jié)的時(shí)間稱為總線周期。包括三類：存儲(chǔ)器讀寫周期、I/O端口讀寫周期、中斷響應(yīng)周期
一個(gè)基本總線周期包括4個(gè)狀態(tài)：T1，T2，T3，T4指令周期
執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期。8086指令周期最短為2個(gè)時(shí)鐘周期，最長為200個(gè)時(shí)鐘周期。
4． 8086總線操作時(shí)序（最小模式下存儲(chǔ)器讀周期）
T1狀態(tài)
置M/IO為高電平，指示是從存儲(chǔ)器讀數(shù)據(jù)
T1開始，ALE置高，8282輸出跟隨輸入，T1上升沿，ALE置低,8282鎖存20位地址
BHE也在T1狀態(tài)鎖存，指示T2、T3狀態(tài)傳送數(shù)據(jù)時(shí)，高8位是否有效
置DT/R為低，控制8286接收數(shù)據(jù)，置DEN為高，讓8286輸出浮空T2狀態(tài)
撤銷地址信號，AD15～AD0處于高阻狀態(tài)，為讀入數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備
A19/S6～A16/S3及BHE/S7引腳輸出狀態(tài)信息S6～S3
置RD信號為低電平，輸出讀信號到存儲(chǔ)器
置DEN為低電平，打開8286三態(tài)門，準(zhǔn)備接收存儲(chǔ)器輸出的數(shù)據(jù)T3狀態(tài)
存儲(chǔ)器將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線，CPU通過AD15～AD0接收數(shù)據(jù)
T3上升沿檢測READY信號，若為高電平，則下一個(gè)為T4狀態(tài)；否則插入等待周期TwT4狀態(tài)
T4開始，撤銷RD和DEN信號，置為高電平無效，數(shù)據(jù)總線浮空
T4上升沿撤銷DT/R信號
CPU讀取存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的時(shí)間為 2T = 420ns （RD或DEN有效時(shí)間）
注：最小模式下I/O口讀周期與存儲(chǔ)器讀周期類似，區(qū)別為讀I/O口時(shí)，T1狀態(tài)將置M/IO為低電平，表示是對I/O口進(jìn)行讀
