Родоначальником архитектуры процессоров Intel x86 является процессор Intel 8086 (1978 год). Intel 8086 представляет собой 16-битовую архитектуру со всеми внутренними регистрами, имеющими 16-битовую разрядность. К процессорам этого класса относятся микропроцессоры: Intel 80286 (24 битная архитектура), 80386 (32 битная архитектура), 80486 (32-битовые процессоры с внутренней кэш-памятью и встроенным сопроцессором (только DX)), Pentium, Pentium II и т.д.
Особенностью этих процессоров является преемственность на уровне машинных команд: программы, написанные для младших моделей процессоров, без каких-либо изменений могут быть выполнены на более старших моделях. При этом базой является система команд процессора 8086.
Структуру центрального процессора Intel 8086 можно разделить на два логических блока (рис.5):
· блок исполнения (EU:Execution Unit);
· блок интерфейса шин (BIU:Bus Interface Unit).
В состав EU входят: арифметическо-логическое устройство ALU, устройство управления CU и десять регистров. Устройства блока EU обеспечивают обработку команд, выполнение арифметических и логических операций.
Блок BIU ключает устройство управления шинами, блок очереди команд, регистры сегментов и предназначен для выполнения следующих функций:
· управление обменом данными с EU, памятью и внешними устройствами ввода/вывода;
· адресация памяти;
· выборка команд (осуществляется с помощью блока очереди команд Queue, который позволяет выбирать команды с упреждением).
Рис. 5. Структура микропроцессора Intel 8086
Регистры микропроцессора имеют следующее назначение:
Регистры общего назначения – это 16-разрядные регистры АХ, ВХ, СХ, DX, каждый из которых состоит из двух 8-разрядных регистров, например, АХ состоит из АН (старшая часть) и AL (младшая часть).
В общем случае функция, выполняемая тем или иным регистром, определяется командами, в которых он используется. При этом с каждым регистром связано некоторое стандартное его значение:
· регистр АХ служит для временного хранения данных (регистр аккумулятор), часто используется при выполнении операций сложения, вычитания, сравнения и других арифметических и логических операций;
· регистр ВХ служит для хранения адреса некоторой области памяти (базовый регистр), а также используется как вычислительный регистр;
· регистр СХ иногда используется для временного хранения данных, но в основном служит счетчиком, в нем хранится число повторений одной команды или фрагмента программы;
· регистр DX используется главным образом для временного хранения данных, часто служит средством пересылки данных между разными программными системами, а также используется в качестве расширителя аккумулятора для вычислений повышенной точности и при умножении и делении.
Регистры указатели – это 16-разрядные регистры ВР (указатель базы), SI (индекс источника), DI (индекс результата), SP (указатель стека), IP (указатель команд).
Регистры SI, DI, BP используются в командах для хранения адресов памяти. При адресации памяти эти регистры могут быть использованы в различных комбинациях, что определяет раздичные режимами адресации.
Регистр SP определяет смещение текущей вершины стека. Указатель стека SP вместе с сегментным регистром стека SS используется для формирования физического адреса стека.
Регистр указателя команд IP, иначе называемый регистром счетчика команд и хранит адрес ячейки памяти, содержащей начало следующей команды. Микропроцессор использует регистр IP совместно с регистром CS для формирования физического адреса очередной выполняемой команды
Регистры сегментов – это 16-разрядные регистры, которые позволяют организовать память в виде совокупности четырех различных сегментов.
· CS – регистр программного сегмента (сегмента кода) определяет местоположение части памяти, содержащей программу, то есть выполняемые процессором команды;
· DS – регистр информационного сегмента (сегмента данных) идентифицирует часть памяти, предназначенной для хранения данных;
· SS – регистр стекового сегмента (сегмента стека) определяет часть памяти, используемой как системный стек;
· ES – регистр расширенного сегмента (дополнительного сегмента) указывает дополнительную область памяти, используемую для хранения данных.
Регистр флагов – это 16-разрядный регистр, содержащий биты, определяющие код условия, установленный последней выполненной командой или состояние микропроцессора. Эти биты называются флагами.
X
X
X
X
OF
DF
IF
TF
SF
ZF
X
AF
X
PF
X
CF
Биты регистра флагов имеют следующее назначение:
OF (признак переполнения) – равен единице, если возникает арифметическое переполнение, то есть когда объем результата превышает размер ячейки назначения;
DF (признак направления) – устанавливается в единицу для автоматического декремента в командах обработки строк, и в ноль – для инкремента;
IF (признак разрешения прерывания) – прерывания разрешены, если IF=1. Если IF=0, то распознаются лишь немаскированные прерывания;
TF (признаков трассировки) – если TF=1, то процессор переходит в состояние прерывания INT 3 после выполнения каждой команды;
SF (признак знака) – SF=1, когда старший бит результата равен единице. Иными словами, SF=0 для положительных чисел, и SF=1 для отрицательных чисел;
ZF (признак нулевого результата) – ZF=1, если результат равен нулю;
AF (признак дополнительного переноса) – этот флаг устанавливается в единицу во время выполнения команд десятичного сложения и вычитания при возникновении переноса или заема между полубайтами;
PF (признак четности) – этот признак устанавливается в единицу, если результат имеет четное число единиц;
CF (признак переноса) – этот флаг устанавливается в единицу, если имеет место перенос или заем из старшего бита результата, он полезен для произведения операций над числами длиной в несколько слов, которые сопряжены с переносами и заемами из слова в слово;
