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冯·诺伊曼体系结构的微型计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备、输出设备这5个部分组成。
图1
其中运算器和控制器两个部件经常合并在一起成为中央处理单元CPU的主要组成部分。存储器不是CPU内部结构的一部分,通过总线与CPU连接,在某些执令执行时,通过特定寻址方式访问。在这一点上,存储器相对于CPU的位置与输入设备、输出设备是相同的。
8086微型计算机内部结构如图 1所示,包括寄存器组、总线、控制逻辑和电路。其中的寄存器会在程序执行过程中变化或在调试中手动修改。
8086微型计算机系统内部结构是以下所有工作的基础,以下视频[录人 1.1.8086微型计算机系统.内部结构]讲解了内部的组成结构和主要功能。
图2
通用寄存器中的AX,BX,CX,DX通常用于存储数据,称数据寄存器。这些寄存器还可以每个拆成高端和低端两块分别访问,如AX寄存器可以分为高端AH和低端AL。对AX寄存器写操作,可以由AH和AL分别读出。对AH写操作,读AX寄存器时其高端部分被修改。
通用寄存器中的BP,SP,SI,DI通常用于存储指针和变址,称为指针和变址寄存器。在指令的各种寻址方式中涉及到这些寄存器。
寄存器中存储的数据可以通过执行程序代码或者调试手段修改。
以下视频展示了在仿真软件emu8086中通过执行代码和通过仿真器手动修改寄存器的值。
[录屏\1.2.1-在emu8086下修改寄存器.camrec]
emu8086仿真了8086 CPU执行代码的过程,在执行的过程中可以观察和修改各寄存器,也可以观察和修改存储器的值。
寄存器中存储的数据可以通过仿真软件在运行时查看。
以下视频展示了在仿真软件proteus isis中的debug功能中查看寄存器的值。
[录屏\1.2.1-在isis debug下查看寄存器.camrec]
proteus isis不仅仿真8086 CPU,还可以仿真CPU与外围电路通过总线连接的执行效果。
算术-逻辑单元ALU,有时简称算逻单元,负责算术运算和逻辑运算,由EU控制电路通过队列总线从指令队列缓冲器中读入操作指令,数据从通用寄存器等读入,执行的结果根据指令不同写回通用寄存器和/或影响标志寄存器的值。
指令执行时涉及不同的寻址方式,部分地址运算从CS,DS,ES,IP等寄存器中读入地址,在地址加法器中完成地址计算。
CPU与外界通信通过8086总结完成。