Intel 8086微处理器:结构与地址形成
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更新于2024-07-13
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"本文主要介绍了微处理器的核心概念,特别是以Intel 8086微处理器为例,探讨了其结构和工作原理。8086是一款16位微处理器,具有16位数据总线和20位地址线,能够访问1MB的内存空间。它使用单一+5V电源和5MHz的时钟频率。"
Intel 8086微处理器是Intel系列中的一个重要成员,属于第三代微处理器技术。这款处理器设计为16位,拥有16位的数据总线,可以传输16位的数据,同时它具有20位的地址线,这使得它可以寻址高达1MB(2的20次方字节)的存储空间。它的运行电压为单一的+5V,并且采用5MHz的单相时钟,为处理器的运算提供了基础时序。
8086微处理器的结构分为两个主要部分:总线接口单元(BIU,Bus Interface Unit)和执行单元(EU,Execution Unit)。BIU是处理器与外部系统总线交互的部分,它包括了段寄存器、指令指针、地址加法器、指令队列缓冲器和控制电路。其中,段寄存器用于存放段基址,指令指针IP用于存储下一条待执行指令的偏移地址。地址加法器则结合段寄存器和偏移地址生成实际的20位物理地址,使得8086能够访问内存中的特定位置。
执行单元(EU)则负责执行计算和逻辑操作,它包含了运算寄存器、标志寄存器以及控制电路。8086有16个通用寄存器,包括AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL以及SP、BP、DI、SI,这些寄存器可以作为数据处理的基本单元。此外,还有专门的标志寄存器来存储运算结果的状态,如零标志、进位标志等。ALU(算术逻辑单元)是执行部件的核心,执行各种算术和逻辑运算。
8086的地址生成过程如下:物理地址(PA)由段寄存器的值乘以16(即0x10H)再与段内偏移地址(EA)相加得到。例如,如果段寄存器的值为0,偏移地址为0,那么物理地址就是0。这个过程在BIU中进行,确保了处理器能够正确地定位到内存中的数据或指令。
在计算机系统中,8086通过系统总线连接到内存、I/O桥、I/O设备,如磁盘控制器、图形适配器、USB控制器等。当程序(如hello可执行文件)被加载到内存中后,CPU会通过BIU获取指令,通过EU执行指令,完成如打印"hello, world\n"这样的任务。这个过程涉及到了从硬盘读取代码(如hello.c),经过编译、汇编生成机器码(hello.exe),然后存储在内存中等待执行。
8086微处理器作为早期的CPU代表,其结构和工作原理对理解现代微处理器有着重要的参考价值。它的设计不仅展示了微处理器如何处理和存储数据,还揭示了计算机系统中硬件和软件之间的交互方式。
2011-12-08 上传
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