8086

Intel 8086擁有四個16位的通用寄存器，也能夠當作八個8位寄存器來存取，以及四個16位索引寄存器（包含了堆棧指標）。資料寄存器通常由指令隱含地使用，針對暫存值需要複雜的寄存器配置。它提供64K 8 位元的輸出輸入（或32K 16 位元），以及固定的向量中斷。大部分的指令只能夠存取一個內存位址，所以其中一個操作數必須是一個寄存器。運算結果會儲存在操作數中的一個寄存器。

Intel 8086有四個 內存區段（segment)寄存器，可以從索引寄存器來設定。區段寄存器可以讓 CPU 利用特殊的方式存取1 MB內存。8086 把段地址左移 4 位然後把它加上偏移地址。大部分的人都認為這是一個很不好的設計，因為這樣的結果是會讓各分段有重疊。儘管這樣對組合語言而言大部分被接受（也甚至有用），可以完全地控制分段，使在編程中使用指針（如C編程語言）變得困難。它導致指針的高效率表示變得困難，且有可能產生兩個指向同一個地方的指針擁有不同的地址。更壞的是，這種方式產生要讓內存擴充到大於 1 MB 的困難。而 8086 的定址方式改變讓內存擴充較有效率。

8086處理器的時鐘頻率介於4.77MHz（在原先的IBM PC頻率）和10 MHz之間。8086 沒有包含浮點指令部分（FPU），但是可以通過外接數學輔助處理器來增強浮點計算能力。Intel 8087 是標準版本。

8086是Intel系列的16位微處理器，晶元上有4萬個晶體管，採用 HMOS工藝製造，用單一的+5V電源，時鐘頻率為4.77MHz~10MHz。

8086有16根數據線和20根地址線，它既能處理16位數據，也能處理8位數據。可定址的內存空間為1MB。

在取得IBM個人電腦部門敲定的重要銷售合約之後，Intel 8088處理器不僅成為了IBM個人電腦的大腦，而且還讓IBM個人電腦成為新款暢銷產品。為此，Intel 8088處理器的成功，也將英特爾進入“財富雜誌500大企業排行榜”，《財富》雜誌將英特爾評為“70年代最成功的企業”之一。Intel 8088晶體管數目約為2.9萬顆。

1978年英特爾公司生產的8086是第一個16位的微處理器。很快Zilog公司和摩托羅拉公司也宣布計劃生產Z8000和68000。這就是第三代微處理器的起點。

8086微處理器最高主頻速度為8MHz，具有16位數據通道，內存定址能力為1MB。同時，英特爾還生產出與之相配合的數學協處理器i8087，這兩種晶元使用相互兼容的指令集，但intel8087指令集中增加了一些專門用於對數、指數和三角函數等數學計算的指令。人們將這些指令集統一稱之為 x86指令集。雖然以後英特爾又陸續生產出第二代、第三代等更先進和更快的新型CPU，但都仍然兼容原來的x86指令，而且英特爾在後續CPU的命名上沿用了原先的x86序列，直到後來因商標註冊問題，才放棄了繼續用阿拉伯數字命名。

1979年，英特爾公司又開發出了8088。8086和8088在晶元內部均採用16位數據傳輸，所以都稱為16位微處理器，但8086每周期能傳送或接收16位數據，而8088每周期只能傳輸8位。因為最初的大部分設備和晶元是8位的，而8088的外部8位的數據傳送、接收能與這些設備相兼容。8088採用40針的DIP封裝，工作頻率為6.66MHz、7.16MHz或8MHz，微處理器集成了大約29000個晶體管。

8086和8088問世后不久，英特爾公司就開始對他們進行改進。他們將更多功能集成在晶元上，這樣就誕生了80186和80188。這兩款微處理器內部均以16位工作，在外部輸入輸出上80186採用16位，而80188和8088一樣是採用8位工作。

1981年，IBM公司將8088晶元用於其研製的PC機中，從而開創了全新的微機時代。也正是從8088開始，個人電腦（PC)的概念開始在全世界範圍內發展起來。從8088應用到IBM PC機上開始，個人電腦真正走進了人們的工作和生活之中，它也標誌著一個新時代的開始

匯流排介面單元 (BIU bus interface unit)

匯流排介面部件由下列各部分組成

⑴4個段地址寄存器：

CS(code segment)——16位的代碼段寄存器；

DS(data segment)——16位的數據段寄存器；

ES(extra segment)——16位的擴展段寄存器；

SS(stack segment)——16位的堆棧段寄存器；

⑵16位的指令指針寄存器IP；

⑶20位的地址加法器；

⑷6位元組的指令隊列緩衝器。

執行單元

執行部件由下列幾個部分組成：

⑴8個通用寄存器：即AX、BX、CX、DX,BP,SP,SI,DI ；

其中，4個數據寄存器：AX、BX、CX、DX；

2個地址指針寄存器：BP(base pointer),SP(stack pointer)；

2個變址寄存器：SI(source index),DI(destination index)；

⑵標誌寄存器FR(flags register)；

⑶算術邏輯單元ALU(arithmetic logic unit)。

EU負責全部指令的執行，同時向BIU輸出數據（操作結果），並對寄存器和標誌寄存器進行管理。在ALU中進行16位運算，數據傳送和處理均在EU控制下執行。

BIU和EU的管理

⑴BIU和EU可以并行工作，提高CPU效率。BIU監視著指令隊列。當指令隊列中有2個空位元組時，就自動把指令取到隊列中。

⑵ EU執行指令時，從指令隊列頭部取指令，然後執行。如需訪問存儲器，則EU向BIU發出請求，由BIU訪問存儲器。

⑶ 在執行轉移、調用、返回指令時，需改變隊列中的指令，要等新指令裝入隊列中后，EU才繼續執行指令。

概念

在學習8086 CPU的引腳信號前，必須弄清CPU最小模式和最大模式的概念。所謂最小模式，就是在系統中只有一個8086微處理器，所有的匯流排控制信號都直接由8086 CPU產生，因此，系統中的匯流排控制電路被減到最少。最大模式是相對最小模式而言的。在最大模式系統中，總是包含兩個或多個微處理器，其中一個主處理器就是8086，其他的處理器稱為協處理器，它們是協助主處理器工作的。如數學運算協處理器8087，輸入/輸出協處理器8089。8086 CPU到底工作在最大模式還是最小模式，完全由硬體決定。

當CPU處於不同工作模式時，其部分引腳的功能是不同的。

與之功能相同的

⑴AD15 ～AD0（address data bus）：地址/數據匯流排，雙向，三態。

這是一組採用分時的方法傳送地址或數據的復用引腳。根據不同時鐘周期的要求，決定當前是傳送要訪問的存儲單元或I/O埠的低16位地址，還是傳送16位數據，或是處於高阻狀態。

⑵A19/S6～A16/S3（address/status）：地址/狀態信號，輸出，三態。

這是採用分時的方法傳送地址或狀態的復用引腳。其中A19～A16為20位地址匯流排的高4位地址，S6～S3是狀態信號。S6表示CPU與匯流排連接的情況，S5指示當前中斷允許標誌IF的狀態。S4,S3的代碼組合用來指明當前正在使用的段寄存器。S4,S3的代碼組合及對應段寄存器的情況。

⑶BHE（低）/S7（bus high enable/status）：允許匯流排高8位數據傳送/狀態信號，輸出，三態。

為匯流排高8位數據允許信號，當低電平有效時，表明在高8位數據匯流排D15 ～D8上傳送1個位元組的數據。S7為設備的狀態信號。

⑷RD/（read）：讀信號，輸出，三態，低電平有效。

信號低電平有效時，表示CPU正在進行讀存儲器或讀I/O埠的操作。

⑸READY（ready）：準備就緒信號，輸入，高電平有效。

READY信號用來實現CPU與存儲器或I/O埠之間的時序匹配。當READY信號高電平有效時，表示CPU要訪問的存儲器或I/O埠已經作好了輸入/輸出數據的準備工作，CPU可以進行讀/寫操作。當READY信號為低電平時，則表示存儲器或I/O埠還未準備就緒，CPU需要插入若干個“TW狀態”進行等待。

⑹INTR（interrupt request）：可屏蔽中斷請求信號，輸入，高電平有效。

8086 CPU在每條指令執行到最後一個時鐘周期時，都要檢測INTR引腳信號。INTR為高電平時，表明有I/O設備向CPU申請中斷，若IF=1，CPU則會響應中斷，停止當前的操作，為申請中斷的I/O設備服務。

⑺TEST/（test）：等待測試控制信號，輸入，低電平有效。

信號用來支持構成多處理器系統，實現8086 CPU與協處理器之間同步協調的功能，只有當CPU執行WAIT指令時才使用。

⑻NMI（non-maskable interrupt）：非屏蔽中斷請求信號，輸入，高電平有效。

當NMI引腳上有一個上升沿有效的觸發信號時，表明CPU內部或I/O設備提出了非屏蔽的中斷請求，CPU會在結束當前所執行的指令后，立即響應中斷請求。

⑼RESET（reset）：複位信號，輸入，高電平有效。

RESET信號有效時，CPU立即結束現行操作，處於複位狀態，初始化所有的內部寄存器。複位后各內部寄存器的狀態，當RESET信號由高電平變為低電平時，CPU從FFFF0H地址開始重新啟動執行程序。

⑽CLK（clock）：時鐘信號，輸入。

CLK為CPU提供基本的定時脈衝信號。8086 CPU一般使用時鐘發生器8284A來產生時鐘信號，時鐘頻率為5MHz～8MHz，占空比為1:3。

⑾VCC電源輸入引腳。

8086 CPU採用單一+5V電源供電。

⑿GND：接地引腳。

⒀MN/MX/（minimum/maximum）：最小/最大模式輸入控制信號。

引腳用來設置8086 CPU的工作模式。當為高電平（接+5V）時，CPU工作在最小模式；當為低電平（接地）時，CPU工作在最大模式。

CPU工作於最小模式時使用的引腳信號

當引腳接高電平時，CPU工作於最小模式。此時，引腳信號24～31的含義及其功能如下。

⑴M/IO/（memory I/O select）：存儲器、I/O埠選擇控制信號。

信號指明當前CPU是選擇訪問存儲器還是訪問I/O埠。為高電平時，訪問存儲器，表示當前要進行CPU與存儲器之間的數據傳送。為低電平時，訪問I/O埠，表示當前要進行CPU與I/O埠之間的數據傳送。

⑵WR/（write）：寫信號，輸出，低電平有效。

信號有效時，表明CPU正在執行寫匯流排周期，同時由信號決定是對存儲器還是對I/O埠執行寫操作。

⑶INTA/（interrupt acknowledge）：可屏蔽中斷響應信號，輸出，低電平有效。

CPU通過信號對外設提出的可屏蔽中斷請求做出響應。為低電平時，表示CPU已經響應外設的中斷請求，即將執行中斷服務程序。

⑷ALE（address lock enable）：地址鎖存允許信號，輸出，高電平有效。

CPU利用ALE信號可以把AD15 ～AD0地址/數據、A19/S6～A16/S3地址/狀態線上的地址信息鎖存在地址鎖存器中。

⑸DT/（data transmit or receive）：數據發送/接收信號，輸出，三態。

DT/信號用來控制數據傳送的方向。DT/為高電平時，CPU發送數據到存儲器或I/O埠；DT/為低電平時，CPU接收來自存儲器或I/O埠的數據。

⑹DEN/（data enable）：數據允許控制信號，輸出，三態，低電平有效。

信號用作匯流排收發器的選通控制信號。當為低電平時，表明CPU進行數據的讀/寫操作。

⑺HOLD（bus hold request）：匯流排保持請求信號，輸入，高電平有效。

在DMA數據傳送方式中，由匯流排控制器8237A發出一個高電平有效的匯流排請求信號，通過HOLD引腳輸入到CPU，請求CPU讓出匯流排控制權。

⑻HLDA（hold acknowledge）：匯流排保持響應信號，輸出，高電平有效。

HLDA是與HOLD配合使用的聯絡信號。在HLDA有效期間，HLDA引腳輸出一個高電平有效的響應信號，同時匯流排將處於浮空狀態，CPU讓出對匯流排的控制權，將其交付給申請使用匯流排的8237A控制器使用，匯流排使用完后，會使HOLD信號變為低電平，CPU又重新獲得對匯流排的控制權。

CPU工作於最大模式時使用的引腳信號

當引腳接低電平時，CPU工作於最大模式。此時，引腳信號24～31的含義及其功能如下。

⑴S2,S1,S0（status signals）：匯流排周期狀態信號，輸出，低電平有效。

它們表明當前匯流排周期所進行的操作類型。，，代碼組合及其對應操作見表2.3。

表2.3，，代碼組合及對應操作表

⑵RQ/,GT/ （request/grant）：匯流排請求允許信號輸入/匯流排請求允許輸出信號，雙向，低電平有效。

該信號用以取代最小模式時的HOLD/HLDA兩個信號的功能，是特意為多處理器系統而設計的。當系統中某一部件要求獲得匯流排控制權時，就通過此信號線向8086 CPU發出匯流排請求信號，若CPU響應匯流排請求，就通過同一引腳發迴響應信號，允許匯流排請求，表明8086 CPU已放棄對匯流排的控制權，將匯流排控制權交給提出匯流排請求的部件使用。RQ/GT0優先順序高於RQ/GT1。

⑶LOCK/（lock）匯流排封鎖信號，輸出，低電平有效。

信號有效時，表示此時8086 CPU不允許其他匯流排部件佔用匯流排。

⑷QS1,QS0（queue status）：指令隊列狀態信號，輸出。

QS1和QS0信號的組合可以指示匯流排介面部件BIU中指令隊列的狀態，以便其他處理器監視、跟蹤指令隊列的狀態。

MOV

功能：把源操作數送給目的操作數

語法： MOV 目的操作數，源操作數

格式： MOV r1,r2

MOV r,m

MOV m,r

MOV r,data

XCHG

功能：交換兩個操作數的數據

語法： XCHG

格式： XCHG r1,r2 XCHG m,r XCHG r,m

PUSH,POP

功能：把操作數壓入或取出堆棧

語法： PUSH操作數POP 操作數

格式： PUSH r PUSH M PUSH data POP r POP m

PUSHF,POPF,PUSHA,POPA

功能：堆棧指令群

格式： PUSHF POPF PUSHA POPA

LEA,LDS,LES

功能：取地址至寄存器

語法： LEA r,m LDS r,m LES r,m

XLAT(XLATB)

功能：查表指令

語法： XLAT XLAT m

ADD,ADC

功能：加法指令

語法： ADD OP1,OP2 ADC OP1,OP2

格式： ADD r1,r2 ADD r,m ADD m,r ADD r,data

影響標誌： C,P,A,Z,S,O

SUB,SBB

功能：減法指令

語法： SUB OP1,OP2 SBB OP1,OP2

格式： SUB r1,r2 SUB r,m SUB m,r SUB r,data SUB m,data

影響標誌： C,P,A,Z,S,O

INC,DEC

功能：把OP的值加一或減一

語法： INC OP DEC OP

格式： INC r/m DEC r/m

影響標誌： P,A,Z,S,O

MUL,IMUL

功能: 乘法指令

語法： MUL OP IMUL OP

格式： MUL r/m IMUL r/m

影響標誌： C,P,A,Z,S,O（僅IMUL會影響S標誌）

DⅣ，IDⅣ

功能：除法指令

語法： DⅣ OP IDⅣ OP

格式： DⅣ r/m IDⅣ r/m

NEG

功能：將OP的符號反相（取二進位補碼）

語法： NEG OP

格式： NEG r/m

影響標誌： C,P,A,Z,S,O

CBW,CWD

功能：有符號數擴展指令

語法： CBW CWD

AAA,AAS,AAM,AAD

功能：非壓BCD碼運算調整指令

語法： AAA AAS AAM AAD

影響標誌： A,C(AAA,AAS) S,Z,P(AAM,AAD)

DAA,DAS

功能：壓縮BCD碼調整指令

語法： DAA DAS

影響標誌： C,P,A,Z,S

AND,OR,XOR,NOT,TEST

功能：執行BIT與BIT之間的邏輯運算

語法： AND r/m,r/m/data OR r/m,r/m/data XOR r/m,r/m/data TEST r/m,r/m/data NOT r/m

影響標誌： C,O,P,Z,S（其中C與O兩個標誌會被設為0) NOT指令不影響任何標誌位

SHR,SHL,SAR,SAL

功能：移位指令

語法： SHR r/m,data/CL SHL r/m,data/CL SAR r/m,data/CL SAL r/m,data/CL

影響標誌： C,P,Z,S,O

ROR,ROL,RCR,RCL

功能：循環移位指令

語法： ROR r/m,data/CL ROL r/m,data/CL RCR r/m,data/CL RCL r/m,data/CL

影響標誌： C,P,Z,S,O

CLC,STC,CMC

功能：設定進位標誌

語法： CLC STC CMC

標誌位： C

CLD,STD

功能：設定方向標誌

語法： CLD STD

標誌位： D

CLI,STI

功能：設定中斷標誌

語法： CLI STI

標誌位： I

CMP

功能：比較OP1與OP2的值

語法： CMP r/m,r/m/data

標誌位： C,P,A,Z,O

JMP

功能：跳往指定地址執行

語法： JMP 地址

JXX

功能：當特定條件成立則跳往指定地址執行

語法： JXX 地址

註：

A: ABOVE，當C=0,Z=0時成立

B: BELOW，當C=1時成立

C: CARRY，當弁時成立 CXZ: CX寄存器的值為0(ZERO）時成立

E: EQUAL，當Z=1時成立

G: GREATER（大於），當Z=0且S=0時成立

L: LESS（小於），當S不為零時成立

N: NOT（相反條件），需和其它符號配合使用

O: OVERFLOW,O=1時成立

P: PARITY,P=1時成立

PE: PARITY EVEN,P=1時成立

PO: PARITY ODD,P=0時成立

S: SIGN,S=1時成立

Z: ZERO,Z=1時成立

LOOP

功能：循環指令集

語法： LOOP 地址

LOOPE(Z)

地址 LOOPNE(Z) 地址

標誌位：無

CALL,RET

功能：子程序調用，返回指令

語法： CALL 地址 RET RET n

標誌位：無

INT,IRET

功能：中斷調用及返回指令

語法： INT n IRET

標誌位：在執行INT時，CPU會自動將標誌寄存器的值入棧，在執行IRET時則會將堆棧中的標誌值彈回寄存器

串操作集

MOVSB,MOVSW,MOVSD

功能：字元串傳送指令

語法： MOVSB MOVSW MOVSD

標誌位：無

CMPSB,CMPSW,CMPSD

功能：字元串比較指令

語法： CMPSB CMPSW CMPSD

標誌位： C,P,Z,S,O

SCASB,SCASW

功能：字元串搜索指令

語法：SCASBSCASW

標誌位： C,P,Z,S,O

LODSB,LODSW,STOSB,STOSW

功能：字元串載入或存貯指令

語法：LODSBLODSWSTOSBSTOSW

標誌位：無

REP,REPE,REPNE

功能：重複前綴指令集

語法： REP 指令S REPE 指令S REPNE 指令S

標誌位：依指令S而定