第二章 8086计算机组织

　2.1 80x86微处理器系列概况

　　80X86微处理器系列是美国Intel公司从20世纪70年代开始研制的微处理器的总称。我们先简单介绍80X86微处理器的发展概况，然后简要说明基于微处理器8086的计算机系统构成，最后将根据汇编语言编程的需要分节介绍8086微处理器的基本组成、8086寄存器组、存储器和外部设备。

　　1．从8080/8085到8086
　　8086是1978年Intel公司推出的16位微处理器。与其前一代8位微处理器8080/8085相比，8086有如下几点进步：
　　（1）8086有16位数据总线，处理器与外部传送数据时，一次可传送16位二进制数，而8080/8085一次只能传送8位。
　　（2）8086的寻址空间从8080/8085的64K字节提高到1M字节。
　　（3）8086采用了流水线技术，而8080/8085是非流水线结构。在一个具有流水线结构处理器的系统中，可以实现处理器的内部操作与存储器或I/O接口之间的数据传送操作重叠进行，从而提高了处理器的性能。

　　2．从8086到8088
　　8086的内部寄存器、功能部件、数据通路以及对外的数据总线均为16位宽度，它的出现是计算机技术上一个很大的进步。但是，当时已有的微处理器外围配套芯片的数据总线都是8位的，为了使用这些8位的外围芯片组成系统，Intel公司又推出了8088微处理器。8088的内部结构与8086基本相同，也提供16位的处理能力，但对外的数据总线设计成8位。

　　1981年IBM公司选择8088微处理器作为核心来设计IBM PC微计算机系统，推向市场后获得了巨大的成功，为后来的80x86系列微处理器成为主流微计算机的处理核心打下了基础。

　　3．80286、80386到Pentium微处理器
　　由于用户对PC机性能的要求迅速提高，Intel公司在1982年推出了80286微处理器，它仍然是16位结构。80286的内部及外部数据总线都是16位的，但它的地址线是24位的，可寻址16M字节的存储空间。80286有两种工作方式，即实模式和保护模式。实模式与8086工作方式相同，但速度比8086快。保护模式除了仍具有16M字节的存储器物理地址空间外，她还能为每个任务提供1G（230）字节的虚拟存储器地址空间。保护方式把操作系统及各任务所分配到的地址空间隔离开，避免程序之间的相互干扰，保证系统在多任务环境下正常工作。

　　80386是1985年研制出的一个32位微处理器，内部及外部数据总线均为32位，地址线也为32位，因此它可处理4G（232）字节的物理存储空间。80386为每个任务提供的虚拟存储空间增加到64T（246）字节。

　　1989年Intel公司又研制出新一代的微处理器80486，80486芯片内除了有一个与80386相同结构的主处理器外，还集成了一个浮点处理部件FPU以及一个8K字节的高速缓冲存储器（cache），使80486的计算速度和总体性能比80386有了明显的提高。

　　1993年Intel公司又推出了Pentium微处理器，此后几乎每两年就推出一个新型号，至今市场上的Intel微处理器已是PentiumⅣ。由此可见，微处理器芯片的发展速度是非常快的。在微处理器的发展过程中，芯片主频越来越快，寻址空间越来越大，数据和地址总线也越来越宽，加之许多体系结构方面的改进措施，如流水线结构、存储器层次结构等，使微计算机的性能大大提高，其应用领域也更加广泛。

　2.2.1 8086微处理器的基本组成
　
　　Intel 8086微处理器是一个16位结构，从图2.1中可以看出，整个微处理器分成两大功能部件，即执行部件（Execution Unit，EU）与总线接口部件（Bus Interface Unit，BIU）。EU与BIU通过内部总线连接，它们既可协同工作，又可独立工作。当EU与BIU各自独立工作时，就体现出8086内部操作具有并行性的特征。


　　1. 执行部件（EU）
　　执行部件EU是执行程序的的核心部件，完成指令译码、运算及其它操作的执行。执行部件由ALU（算术逻辑运算部件）、通用寄存器组、状态标志寄存器以及控制电路组成。


　　2. 总线接口部件（BIU）
　　总线接口部件BIU负责与存储器、I/O接口电路连接，并形成20位的地址码和16位的数据，通过总线进行数据传送。BIU由一些专用寄存器、指令队列缓冲器、地址加法器等功能部件组成。

　2.2.2 微型计算机的软件系统
　
　　计算机软件是计算机系统的重要组成部分，它可以分成系统软件和应用软件两大类。

　　1． 系统软件
　　系统软件是由计算机生产厂家提供给用户的一组程序，这些程序是控制和协调计算机及其外部设备，支持应用软件的开发和运行的各种软件。
　　
　　操作系统使系统软件的核心，它的功能是统一管理和分配计算机的软、硬件资源，提高计算机的工作效率。同时，为程序员提供方便、有效和可靠的计算机工作环境。目前微机上广泛使用的是Windows系列的操作系统。图2.2表示了系统软件的主要组成部分。
图2.2 系统软件的主要程序
　·常驻监督程序：该程序常存在于内存中，它可以从用户接收命令，并使操作系统执行相应的动作。

　　·文件管理系统：用来处理存储在外存储器中的大量信息，它可以和外存储器的设备驱动程序相连接，对存储在其中的信息以文件（File）的形式进行取、复制及其他管理操作。

　　·I/O驱动程序：用来对I/O设备进行控制或管理。

　　·文本编辑程序：用来建立、输入或修改文本，并使它存入内存或硬盘中。
文本是指由字母、数字、符号等组成的信息，它可以是一个用汇编语言编写的程序（称为汇编语言源程序），也可以是一组数据或一份报告。

　　·翻译程序：用于编写程序的计算机语言可分为三类：机器语言、汇编语言和高级语言。机器语言是用二进制代码指令来表示各种操作的计算机语言，它由0、1代码组成，可由计算机直接识别。
　　
　　汇编语言是一种用符号表示指令的程序设计语言，用它编写的程序必须由汇编程序翻译成机器语言程序，才能被计算机执行。汇编程序有MASM、TASM等多种版本。

　　高级语言是接近于人类自然语言和数学表示的程序设计语言，用它编写的程序也必须翻译成机器语言才能在机器上执行。高级语言的翻译程序有两种方式：一种是编译程序，另一种是对高级语言程序边解释边执行的解释程序。

　　·连接程序：用来把要执行的程序与库文件或其他已经编译或翻译好的子程序（能完成一种独立功能的程序模块）连接在一起，形成机器能执行的程序。

　　·装入程序：用来把程序从外存储器装入到内存储器，以便机器执行。

　　·调试程序：是系统提供给用户调试程序的一种工具，微机上常用的调试程序是DEBUG，它有装入、修改、显示、单步执行和反汇编等调试功能。

　　·系统程序库：各种标准程序、子程序和一些文件的集合称为程序库，它可以被系统程序或用户程序调用。操作系统还允许用户建立程序库，以提高不同类型用户的工作效率。

　　2． 应用软件
　　应用软件是直接服务于用户的程序系统，一般分为两类。一类是为特定需要开发的实用程序，如财务软件，订票系统等；另一类是为了方便用户使用而提供的软件工具，如用于系统维护的PCTOOLS、NORTON，用于辅助设计的AUTOCAD，用于字表处理的的EXCEL等。