第2章 8086系统结构

2.1 教学指导

【教学要求】

◉ 熟练掌握8086 CPU内部EU、BIU的功能和结构、寄存器组，特别是标志寄存器FR中各标志的定义。

◉ 掌握采用逻辑段基址与逻辑偏移地址访问存储器的方式。

◉ 基本掌握8086 CPU管脚的功能、最大模式和最小模式下管脚的不同定义。

◉ 掌握有关时序的基本概念。

◉ 了解现代微处理器发展动态、微处理器采用的最新技术以及80x86系列微处理器的技术特点。

◉ 参考学时数：12。

【教学关键点】

1.对CPU的发展史要有所介绍

这部分内容要与第1章内容配合，介绍微处理器发展史可利用多媒体方式，尽可能多地展现各个时期、不同阶段的微处理器，提高学生的学习热情。

2.选择8086 CPU的原因

强调教学采用8086 CPU作为模型的必要性，即“麻雀虽小、五脏俱全”的道理；提醒学生，在本章的最后会介绍微处理器最新采用的技术。

3.强调学习8086 CPU的编程结构的重要性，指出这是汇编编程的基础

EU和BIU功能介绍、EU实现的功能、BIU实现的功能等。

可在课堂上对一些新功能模块简单介绍，如80286 CPU增加了存储管理模块等；说明8086 CPU中的功能模块只是最基本的模块。

4.CPU中寄存器的介绍

寄存器是编程的资源，必须详细讲解，要在上课中多次提醒，并让学生背出。

介绍它们的访问方式，包括：16位和8位的形式，寄存器的名称，其含义是什么；指出某些指令只能在某些寄存器中使用，即指令中隐含的寻址方式。

5.标志位的介绍

详细介绍各标志的作用，要让学生记住；同时强调指出，汇编程序设计中标志位的重要性，可与高级语言比较。

标志分两类：状态标志和控制标志。状态标志用来表示运算结果的特征，它们是CF、PF、AF、ZF、SF和OF；控制标志用来控制CPU的操作，它们是IF、DF和TF。

状态标志的作用主要有两个：一是保持当前运算结果的特征，如两个无符号数相加后是否有进位，需要通过进位标志表示；二是影响程序的流程，如程序分支的判别等。由于学生有高级语言基础，可简单地用高级语言来表示分支程序，特别指出在汇编程序设计中，没有像高级语言中对分支语句表示得那么明显，而是通过运算来影响标志，再根据标志来决定程序分支的走向。

控制标志用来控制CPU的操作，其中IF要与可屏蔽中断联系，DF要与串操作指令联系，教师应利用图来表明为什么要采用增址和减址。

6.介绍堆栈的概念、工作方式以及用在什么场合

堆栈采用的是“先进后出”或“后进先出”的工作方式，介绍时可与队列比较，这两种结构在计算机中都有广泛的应用。如果子程序调用是必需的，则在子程序或中断服务程序的现场保护中使用堆栈。

7.CPU的管脚，介绍地址和数据的复用，但要强调这是不得已而为之

8086 CPU只有40个管脚，如20根地址线，16根数据线，以及电源线和地线（2根），数字时序系统中必须有时钟线（1根）和读/写线（假设1根），这样共40根。其他功能如中断等，就不可能再实现，这就需要采用复用的方式，从而使8086 CPU的部分管脚不能单一定义。

8.说明用段和偏移值构成对8086系统存储体系的访问

8086 CPU的存储体系中，其访问空间是1MB，就需要20根地址线，而8086 CPU的寄存器都是16位的。如何形成20位的地址？这就需要引入段的概念。教师可说明程序和数据的局部性，即程序和数据一般在相对集中的某一区域，利用段来保证对这一区域的访问，段寄存器的内容不需要频繁地变化。具体的20位地址是由段地址和偏移地址形成的。

9.8086系统的偶地址体和奇地址体

介绍8086的1MB内存分配，偶地址体的数据线与CPU的低8位连接，奇地址体的数据线与CPU的高8位连接；与其相关的是对字的访问，当字以偶地址开始存放时，可在一个存储器读/写完成，而当字以奇地址开始存放时，就需要两个存储器读写才能完成，教师可用图示来说明。

10.最大模式和最小模式的说明，强调本课程以最小模式为主进行介绍

8086 CPU的工作模式有两种，分别应用于不同的场合，同时以最小模式为主进行介绍。

11.应该对可能涉及存储器连接的管脚给予重视，以便学习到存储器章节时有所呼应

管脚要分最大模式和最小模式分别介绍，采用最大模式的原因是单CPU无法完成特殊的功能（当时）。现在Intel系统里已经将这些部件集成到一片CPU中了，讲述其优点是什么。这一切是随着微电子技术的发展而形成的，即集成度高，可以将更多的功能部件集成到一片芯片中，这样可以提高速度，需要引申的话就可以简单介绍一些SoC系统。

12.时序图只是简单介绍，强调计算机系统是一个时序系统，即将整个操作按时钟一步步地实现

对计算机时钟进行介绍，包括时钟周期、机器周期和指令周期以及这些时钟间的关系。

时序图可以介绍，强调计算机的所有工作是一步步按照时间的顺序有条不紊地进行的，这样也可以加深学生对计算机执行过程的了解。当然，这不是重点，不需要学生记住具体的时序。

13.对微处理器的新技术手段要介绍

包括以Pentium系列为例，介绍其内部的结构，说明其采用的流水线、多部件等技术的特点，如乱序执行技术、分支预测技术等。

适时地与8086 CPU比较，以表明现代微机的发展，同时说明摩尔定律，即每18个月价格下降一半，性能提高1倍，以提高学生的学习兴趣。

【教学难点】

（1）如何很好地安排“古老”的8086 CPU与微处理器最新技术间的内容差别，既要介绍高档微机，又要让学生了解采用8086 CPU作为模型机的原因。

（2）掌握标志寄存器的灵活使用。

（3）时序及相关知识。

（4）了解8086 CPU的引脚信号的作用以及它们之间如何协调工作。