8086CPU有哪些寄存器_各有什么用途

　　8086概述

　　8086微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，它们的内部结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。

　　8086CPU的编程结构

　　编程结构：是指从程序员和使用者的角度看到的结构，亦可称为功能结构。如图2－1所示是8086CPU的内部功能结构。

　　从功能上来看，8086CPU可分为两部分，即总线接口部件BIU（BusInterfaceUnit）和执行部件EU（ExecutionUnit）。

　　（1）执行部件（EU）

　　功能：负责指令的执行。

　　组成：包括①ALU（算术逻辑单元）、②通用寄存器组和③标志寄存器等，主要进行8位及16位的各种运算。

　　（2）总线接口部件（BIU）

　　功能：负责与存储器及I/O接口之间的数据传送操作。具体来看，完成取指令送指令队列，配合执行部件的动作，从内存单元或I/O端口取操作数，或者将操作结果送内存单元或者I/O端口。

　　组成：它由①段寄存器（DS、CS、ES、SS）、②16位指令指针寄存器IP（指向下一条要取出的指令代码）、③20位地址加法器（用来产生20位地址）和④6字节（8088为4字节）指令队列缓冲器组成。

　　（3）8086BIU的特点

　　①8086的指令队列分别为6/4个字节，在执行指令的同时，可从内存中取出后续的指令代码，放在指令队列中，可以提高CPU的工作效率。

　　②地址加法器用来产生20位物理地址。8086可用20位地址寻址1M字节的内存空间，而CPU内部的寄存器都是16位，因此需要由一个附加的机构来计算出20位的物理地址，这个机构就是20位的地址加法器。

　　例如：CS＝0FE00H，IP＝0400H，则表示要取指令代码的物理地址为0FE400H。

　　（4）BIU与EU的动作协调原则

　　总线接口部件（BIU）和执行部件（EU）按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所要求的信息处理任务：

　　①每当8086的指令队列中有两个空字节，或BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。

　　②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口，那么EU就会请求BIU，进入总线周期，完成访问内存或者I／O端口的操作；如果此时BIU正好处于空闲状态，会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中，则BIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后再去响应EU发出的访问总线的请求。

　　③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU便进入空闲状态。④在执行转移指令、调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。

　　从上述BIU与EU的动作管理原则中，不难看出，它们两者的工作是不同步的，正是这种既相互独立又相互配合的关系，使得8086可以在执行指令的同时，进行取指令代码的操作，也就是说BIU与EU是一种并行工作方式，改变了以往计算机取指令→译码→执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率，这正是8086获得成功的原因之一。

　　（5）8086CPU内部寄存器

　　8086内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等。

　　①通用寄存器

　　8086有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作数，也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存器，这些寄存器在具体使用上有一定的差别，如表2－1所示。

　　②指针寄存器

　　系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP，其中SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位臵；BP是基数指针寄存器，通常用于存放基地址。

　　③变址寄存器

　　系统中有两个16位的变址寄存器SI和DI，其中SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址方式。

　　④控制寄存器

　　IP、标志寄存器是系统中的两个16位控制寄存器，其中IP是指令指针寄存器，用来控制CPU的指令执行顺序，它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时，CPU每取一个指令字节，IP自动加1，指向下一个要读取的字节；当IP单独改变时，会发生段内的程序转移；当CS和IP同时改变时，会产生段间的程序转移。

　　标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSW，用来存放8086CPU在工作过程中的状态。

　　⑤段寄存器

　　系统中共有4个16位段寄存器，即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。这些段寄存器的内容与有效的地址偏移量一起，可确定内存的物理地址。通常CS划定并控制程序区，DS和ES控制数据区，SS控制堆栈区。

　　（6）处理器状态字PSW

　　8086内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字PSW。其中共有9个标志位，可分成两类：一类为状态标志，一类为控制标志。其中状态标志表示前一步操作（如加、减等）执行以后，ALU所处的状态，后续操作可以根据这些状态标志进行判断，实现转移；控制标志则可以通过指令人为设臵，用以对某一种特定的功能起控制作用（如中断屏蔽等），反映了人们对微机系统工作方式的可控制性。

　　PSW中各标志位的安排如图2－2所示，这些标志位的含义如下：①状态标志：6个

　　CF—进位标志位，做加法时最高位出现进位或做减法时最高位出现借位，该位臵1，反之为0。

　　PF—奇偶标志位，当运算结果的低8位中l的个数为偶数时，则该位臵1，反之为0。AF—半进位标志位，做字节加法时，当低四位有向高四位的进位，或在做减法时，低

　　四位有向高四位的借位时，该标志位就臵1。通常用于对BCD算术运算结果的调整。（例：11011000+10101110=110000110其中AF＝1，CF＝1）

　　ZF—零标志位，运算结果为0时，该标志位臵1，否则清0。

　　SF—符号标志位，当运算结果的最高位为1，该标志位臵1，否则清0。即与运算结果的最高位相同。

　　OF—溢出标志位，OF溢出的判断方法如下：

　　加法运算：

　　若两个加数的最高位为0，而和的最高位为1，则产生上溢出；若两个加数的最高位为1，而和的最高位为0，则产生下溢出；两个加数的最高位不相同时，不可能产生溢出。

　　减法运算：

　　若被减数的最高位为0，减数的最高位为1，而差的最高位为1，则产生上溢出；若被减数的最高位为1，减数的最高位为0，而差的最高位为0，则产生下溢出；被减数及减数的最高位相同时，不可能产生溢出。

　　如果所进行的运算是带符号数的运算，则溢出标志恰好能够反映运算结果是否超出了8位或16位带符号数所能表达的范围，即字节运算大于十127或小于－128时，字运算大于十32767或小于－32768时，该位臵1，反之为0。

　　8086CPU的两种工作模式

　　为了适应各种使用场合，在设计8086CPU芯片时，就考虑了其应能够使它工作在两种模式下，即最小模式与最大模式。

　　所谓最小模式，就是系统中只有一个8086微处理器，在这种情况下，所有的总线控制信号，都是直接由8086CPU产生的，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少，该模式适用于规模较小的微机应用系统。

　　最大模式是相对于最小模式而言的，最大模式用在中、大规模的微机应用系统中，在最大模式下，系统中至少包含两个微处理器，其中一个为主处理器，即8086/8086CPU，其它的微处理器称之为协处理器，它们是协助主处理器工作的。

　　与8086CPU配合工作的协处理器有两类，一类是数值协处理器8087另一类是输入/输出协处理器8089。

　　8087是一种专用于数值运算的协处理器，它能实现多种类型的数值运算，如高精度的整型和浮点型数值运算，超越函数（三角函数、对数函数）的计算等，这些运算若用软件的方法来实现，将耗费大量的机器时间。换句话说，引入了8087协处理器，就是把软件功能硬件化，可以大大提高主处理器的运行速度。

　　8089协处理器，在原理上有点象带有两个DMA通道的处理器，它有一套专门用于输入/输出操作的指令系统，但是8089又和DMA控制器不同，它可以直接为输入/输出设备服务，使主处理器不再承担这类工作。所以，在系统中增加8089协处理器之后，会明显提高主处理器的效率，尤其是在输入/输出操作比较频繁的系统中。

　　8086CPU寄存器种类及用途

　　8086有14个16位寄存器，这14个寄存器按其用途可分为通用寄存器、指令指针、标志寄存器和段寄存器等4类。

　　1）通用寄存器

　　通用寄存器有8个，又可以分成2组，一组是数据寄存器（4个），另一组是指针寄存器及变址寄存器（4个）。

　　数据寄存器分为：

　　AH&AL＝AX（accumulator）：累加寄存器，常用于运算;在乘除等指令中指定用来存放操作数，另外，所有的I/O指令都使用这一寄存器与外界设备传送数据。

　　BH&BL＝BX（base）：基址寄存器，常用于地址索引；

　　CH&CL＝CX（count）：计数寄存器，常用于计数；常用于保存计算值，如在移位指令，循环（loop）和串处理指令中用作隐含的计数器。

　　DH&DL＝DX（data）：数据寄存器，常用于数据传递。

　　他们的特点是，这4个16位的寄存器可以分为高8位：AH，BH，CH，DH.以及低八位：AL，BL，CL，DL。这2组8位寄存器可以分别寻址，并单独使用。另一组是指针寄存器和变址寄存器，包括：

　　SP（StackPointer）：堆栈指针，与SS配合使用，可指向目前的堆栈位置；

　　BP（BasePointer）：基址指针寄存器，可用作SS的一个相对基址位置；

　　SI（SourceIndex）：源变址寄存器可用来存放相对于DS段之源变址指针；

　　DI（DestinationIndex）：目的变址寄存器，可用来存放相对于ES段之目的变址指针。

　　这4个16位寄存器只能按16位进行存取操作，主要用来形成操作数的地址，用于堆栈操作和变址运算中计算操作数的有效地址。

　　2） 指令指针IP（Instruction Pointer）

　　指令指针IP是一个16位专用寄存器，它指向当前需要取出的指令字节，当BIU从内存中取出一个指令字节后，IP就自动加1，指向下一个指令字节。注意，IP指向的是指令地址的段内地址偏移量，又称偏移地址（Offset Address）或有效地址（EA，Effective Address）。

　　3）标志寄存器FR（Flag Register）

　　8086有一个18位的标志寄存器FR，在FR中有意义的有9位，其中6位是状态位，3位是控制位。

　　OF： 溢出标志位OF用于反映有符号数加减运算所得结果是否溢出。如果运算结果超过当前运算位数所能表示的范围，则称为溢出，OF的值被置为1，否则，OF的值被清为0。

　　DF：方向标志DF位用来决定在串操作指令执行时有关指针寄存器发生调整的方向。

　　IF：中断允许标志IF位用来决定CPU是否响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。但不管该标志为何值，CPU都必须响应CPU外部的不可屏蔽中断所发出的中断请求，以及CPU内部产生的中断请求。具体规定如下：

　　（1）、当IF=1时，CPU可以响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求；

　　（2）、当IF=0时，CPU不响应CPU外部的可屏蔽中断发出的中断请求。

　　TF：跟踪标志TF。该标志可用于程序调试。TF标志没有专门的指令来设置或清楚。

　　（1）如果TF=1，则CPU处于单步执行指令的工作方式，此时每执行完一条指令，就显示CPU内各个寄存器的当前值及CPU将要执行的下一条指令。

　　（2）如果TF=0，则处于连续工作模式。

　　SF：符号标志SF用来反映运算结果的符号位，它与运算结果的最高位相同。在微机系统中，有符号数采用补码表示法，所以，SF也就反映运算结果的正负号。运算结果为正数时，SF的值为0，否则其值为1。

　　ZF： 零标志ZF用来反映运算结果是否为0。如果运算结果为0，则其值为1，否则其值为0。在判断运算结果是否为0时，可使用此标志位。

　　AF：下列情况下，辅助进位标志AF的值被置为1，否则其值为0：

　　（1）、在字操作时，发生低字节向高字节进位或借位时；

　　（2）、在字节操作时，发生低4位向高4位进位或借位时。

　　PF：奇偶标志PF用于反映运算结果中“1”的个数的奇偶性。如果“1”的个数为偶数，则PF的值为1，否则其值为0。

　　CF：进位标志CF主要用来反映运算是否产生进位或借位。如果运算结果的最高位产生了一个进位或借位，那么，其值为1，否则其值为0。）

　　4）段寄存器（Segment Register）

　　为了运用所有的内存空间，8086设定了四个段寄存器，专门用来保存段地址：

　　CS（Code Segment）：代码段寄存器；

　　DS（Data Segment）：数据段寄存器；

　　SS（Stack Segment）：堆栈段寄存器；

　　ES（Extra Segment）：附加段寄存器。

　　当一个程序要执行时，就要决定程序代码、数据和堆栈各要用到内存的哪些位置，通过设定段寄存器 CS，DS，SS 来指向这些起始位置。通常是将DS固定，而根据需要修改CS。所以，程序可以在可寻址空间小于64K的情况下被写成任意大小。 所以，程序和其数据组合起来的大小，限制在DS 所指的64K内，这就是COM文件不得大于64K的原因。8086以内存做为战场，用寄存器做为军事基地，以加速工作。