微机原理、汇编与接口技术笔记——80x86
80x86微处理器
（1）执行单元EU
EU负责执行指令，完成两种操作：算术逻辑运算、计算存储器操作数的偏移地址
（2）总线接口单元BIU
BIU完成所有的总线操作
EU和BIU并行工作，可以同时进行读/写操作和执行指令的操作
80286
微处理器的组成：
地址单元AU（Address Unit）
总线单元BU（Bus Unit）
指令单元IU(Instruction Unit)
执行单元EU
AU中的存储器管理机构使用段式管理方式，首次实现了虚拟存储器管理
80386
微处理器的组成：
总线接口单元BIU
指令译码单元IDU（Instruction Decode Unit）
指令预取单元IPU（Instruction Prefetch Unit）
执行单元EU
分段单元SU(Segmentation Unit)
分页单元PU(Paging Unit)
80486
微处理器的组成：
总线接口单元、指令译码单元
指令预取单元、执行单元
分段单元
分页单元以及浮点处理单元（FPU）
高速缓存（Cache memory）
Pentium微处理器
（1）总线接口单元
总线接口单元实现微处理器与微型计算机系统总线的连接，其中包括64位数据线、32位地址线和众多的信号线，以此实现微处理器与外部的信息交换。Pentium微处理器与外部交换数据可以是64位还可以是32位、16位或者8位。
（2）分段单元和分页单元
分段单元将程序提供的逻辑地址转换为线性地址，分页单元将线性地址转换为物理地址。
分页是将段分为多个固定大小的页面(通常为4KB)，分页支持虚拟存储器环境。内存中只保留程序访问的页面，而众多的页面被存储在磁盘中。当程序要访问线性地址空间中的某个地址时，分页单元先将线性地址转换为存储器的物理地址，然后执行对该地址的读操作或写操作。如果所访问的页面不在物理内存中，微处理器就会暂时中断该程序的执行，由操作系统将所需的页面从磁盘读入物理内存中，然后接着执行被中断的程序。
（3）U流水线和V流水线
Pentium采用两条流水线，这两条流水线都拥有自己的算术逻辑单元ALU、地址生成电路和数据Cache的接口。这种双流水线结构允许Pentium可以一次执行两条指令，每条流水线中执行一条。
（4）指令Cache和数据Cache
在Pentium中，指令Cache和数据Cache两者分开，从而减少了指令预取和数据存取操作之间可能发生的冲突，并可提高命中率。Pentium的数据Cache有两个接口，分别与U和V两条流水线相连，以便同时和两条流水线交换数据。
（5）指令预取单元、指令译码单元和控制ROM
指令预取单元从指令Cache中预先取指令，每次取两条指令。如果是简单指令，通过指令译码单元译码后，将两条指令分别送到U流水线和V流水线执行。如果是复杂指令，通过控制ROM将其转换成对应的一系列微指令，再送到U流水线和V流水线执行。复杂指令对应的微指令存放在控制ROM中。微指令是微处理器能够直接执行的指令，它的长度是固定的，因此很容易在流水线中进行处理。
（6）控制单元
控制单元的功能是通过对来自指令译码单元和和控制ROM中微程序的解析，控制U流水线、V流水线和浮点处理单元的正常运行。
（7）分支转移目标缓冲器
分支转移目标缓冲器在遇到分支转移指令时用来预测转移是否发生，并据此为分支指令处的指令提供预取地址。
（8）浮点处理单元
浮点处理单元主要用于浮点运算，使得浮点运算的速度得到提高。
80x86的寄存器
通用寄存器共8个：AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI，均为16位,在EU部件中
AX,BX,CX,DX均可分成高8位和低8位，作为独立的8位寄存器使用：AH,AL,BH,BL,CH,CL,DH,DL
AX——累加器，BX——基址寄存器
CX——计数寄存器，DX——数据寄存器
SP——堆栈指示器，BP——基址指示器
SI——源变址寄存器，DI——目的变址寄存器
标志寄存器FLAG包含哪几个标志位？简述各位的状态含义及用途。
答：
状态标志：存放运算结果的特征。6个状态标志位(CF，PF，AF，ZF，SF，OF)
控制标志：控制某些特殊操作。3个控制标志位(TF，IF，DF)
状态标志位：
C 进位标志
ALU进行算术运算时，反映运算结果最高位有无进位/借位。
C =“0” 无进位/借位 NC （汇编语言符号）
C =“1” 有进位/借位 C
P 奇偶标志
逻辑运算时，P反映ALU运算结果“1”的个数的奇偶性。
P = “0” 奇数个1 PO
P = “1” 偶数个1 PE
A 辅助进位标志，Ac
A位反映ALU进行算术运算时，D3向D4是否有无进位/借位。
A =“0” 无进位/借位
A =“1” 有进位/借位
A位通常供CPU内部调整用
Z 全零标志
ALU运算结果是否为零，适用于算术、逻辑运算。
Z =“0” 结果不为零 NZ
Z =“1” 有进位/借位 Z
S 符号标志
ALU运算结果最高位。
S = “0” 结果为正 NS
S = “1” 结果为负 S
O 溢出标志
判断带符号数加减运算结果是否溢出。
O =“0” 溢出 NO
O =“1” 不溢出 O
无符号数溢出判断用C标志。
控制标志位的名称和定义
T 单步标志、陷阱标志
T=1可使微处理器进入跟踪方式，即单步调试状态。
I 中断允许标志
用来控制CPU是否允许响应可屏蔽中断。
I = “0” 表示不允许CPU响应可屏蔽中断
I = “1” 表示允许CPU响应可屏蔽中断。
可用指令置位和复位
D 方向标志
用于指定字符串处理指令的步进方向。
D =“0” 递增方向 低地址向高地址方向进行
D =“1” 递减方向 高地址向低地址方向进行
可用指令置位和复位
80x86的工作方式与存储器物理地址的生成
80x86的工作方式有4种：
实地址方式(real address mode)
虚地址保护方式 (protected virtual address mode)
虚拟8086方式（virtual 8086 mode)
系统管理方式（system management mode）
8086/8088只有实地址方式1种工作方式
80286有实地址方式和虚地址保护方式2种工作方式
80386和80486有实地址、虚地址保护方式和虚拟8086方式３种工作方式。
Pentium有实地址方式、虚地址保护方式、虚拟8086方式和系统管理方式4种。
