8086CPU结构与功能

微处理器的外部结构

微处理器的外部结构如下图所示.8086CPU片有40个管脚,微处理器通过这些引脚与外部的逻辑部件连接,完成信息的交换.CPU的这些引脚称为微处理器级的总线
功能:

与存储器之间交换信息(指令及数据)
与I/O设备之间交换信息
能输入和输出必要的信号

总线是用于连接CPU与其他部件的一组连线,总线从功能上可分为三种:
4. 数据总线DB:传送信息, 16根
5. 地址总线AB:传送地址码, 20根
6. 控制总线CB:传送控制信号, 16根
地址总线的高四位为可复用引脚,与数据总线复用.

微处理器的内部结构

微处理器是组成计算机的核心部件, 它具有下列运算和控制功能:

进行算术和逻辑运算
具有接收存储器与I/O接口来的数据和发送数据给存储器和I/O接口的能力
可以暂存少量数据
能对指令进行寄存,译码并执行指令所规定的操作
能提供整个系统所需的定时和控制信号
可响应I/O设备发出的中断请求

CPU内部结构看, CPU由四部分构成:算术逻辑单元(ALU), 工作寄存器, 控制器和I/O控制逻辑:

算术逻辑单元: 完成所有的运算操作,无记忆功能, 两个输入端一个输出端, 在控制信号的控制下可以完成不同的操作
工作寄存器: 可以暂存寻址信息和计算过程中的中间结果, 地址寄存器用于暂存操作数的寻址信息
控制器: 他是CPU的"指挥中心", 完成指令的读入,寄存和译码, 并产生控制信号序列, 使ALU完成指定的操作

程序计数器(PC): 用于保存下一条要执行的指令的地址,也称指令指针, 8086由IP寄存器替代其功能
指令寄存器(IR): 保存从存储器中读入的当前要执行的指令, 后来形成指令队列
指令译码器(ID): 对指令进行译码
控制逻辑部件: 根据对指令译码的分析, 产生控制信号,以完成指令规定的操作
微处理器状态字(PSW): 寄存处理器当前的状态, 指令结果是否为0, 结果是正是负,有没有进位借位是否溢出等状态
堆栈指针(SP): 指示堆栈的地址

I/O控制逻辑: 处理I/O操作

微处理器的功能结构

微处理器主要包含两个独立的逻辑单元:执行单元EU(execution unit) 和 总线接口单元BIU(bus interface unit). ALU的数据总线(16位), 队列总线用于EU内部, EU和BIU之间的通信

BIU主要完成取指令,存取数据的操作, 其中ALU用于计算20位的指令或地址, 读取的指令代码存入指令队列寄存器, 读取的护具通过ALU总线直接送给EU.二EU直接从指令队列寄存器中获取指令, 通过寄存译码产生控制信号, 完成指令规定的操作.
EU和BIU可以独立,并行执行,但相互之间会有协作.当指令队列中还没有指令时, EU处于等待状态, 当EU执行指令需要访问存储器或I/O时,BIU应尽快完成存取数据的操作

注意: 因为有4个接口是数据总线与地址总线复用的, 所以如果当EU执行指令需要访问存储器或I/O端口,必须等待BIU完成取指令周期.
8086以前因为没有指令队列,只有一个指令寄存器, 显然, 这样的效率是不高的, 因为是整个过程串行执行的, 当取完指令后, CPU执行, 执行完指令后, 又继续取指令. 而8086有了指令队列, 并行执行, 效率提高了.