8086 CPU结构详解:最小模式系统与内部模块
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更新于2024-08-20
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"最小模式系统-CPU结构PPT"
在深入探讨最小模式系统之前,我们首先理解CPU的基本结构和功能。CPU(中央处理器)是计算机的核心组件,负责执行指令和控制整个系统的运行。它由几个关键部分组成,包括运算器、控制器、寄存器组和片内总线。
运算器负责数据的加工,执行加减乘除等算术运算以及逻辑运算,如与、或、非、异或等。运算器的核心是算术逻辑单元(ALU),它保存并处理数据,并根据运算结果更新标志寄存器(FR),该寄存器用于存储运算的特定状态,如零标志、进位标志等。
控制器则是CPU的大脑,负责指令控制、操作控制、时序控制和执行指令。它解析指令,生成必要的控制信号,协调CPU内部各部分的操作,确保指令按正确的顺序执行。
寄存器组包括通用寄存器和特殊用途寄存器,如CS(代码段寄存器)、DS(数据段寄存器)、ES(附加段寄存器)、SS(堆栈段寄存器)、IP(指令指针寄存器)等。这些寄存器存储了程序的执行上下文,如当前执行的指令地址、数据的存放位置等。
8086/8088微处理器是Intel公司设计的早期微处理器,8086是16位架构,拥有16位数据线和20位地址线,可以访问1MB的内存空间。8088虽然内部为16位,但其外部数据线只有8位,适用于那些限制数据宽度的系统。8086被划分为两个独立工作部分:总线接口部件(BIU)和执行部件(EU)。BIU负责与内存和I/O设备交互,包括地址加法器(生成物理地址)、指令队列(暂存指令)和输入/输出控制电路。而EU则专注于指令的执行,包含ALU、FR和通用寄存器组。
最小模式系统是一个基于8086的简单计算机系统,所有控制信号都由CPU直接提供。在这样的系统中,通常会配有一片8284A时钟发生器,为系统提供时钟信号;三片8282或74LS373作为地址锁存器,用于在总线周期间保持地址稳定;两片8286/8287数据收发器,用于在CPU和存储器/外设之间传输数据。
最小模式系统的特点是结构简单,适合学习和理解CPU基本工作原理。然而,实际的计算机系统通常会更复杂,包括更多的组件,如内存、I/O接口、中断控制器等。理解最小模式系统有助于深入学习计算机系统的基础知识,为进一步学习操作系统、编译原理、计算机网络等高级主题奠定基础。
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