Процессор 8086 является одним из самых важных элементов в компьютере, так как отвечает за выполнение всех команд и инструкций. Для понимания принципов работы данного процессора необходимо ознакомиться с основными этапами выполнения команды.
Первый этап — это получение команды процессором из памяти. Процессор обращается к памяти и считывает необходимые данные во временные регистры. Затем происходит декодирование команды, то есть определение ее типа и параметров. Этот этап необходим для определения последующих действий процессора.
Второй этап — это исполнение команды. Процессор выполняет необходимые действия в соответствии с полученной командой. Исполнение может включать в себя операции с данными, операции с регистрами и другие необходимые действия.
Третий этап — это переход к следующей команде. После выполнения одной команды процессор переходит к следующей, чтобы продолжить последовательность выполнения инструкций программы. Для этого происходит изменение значения указателя команд в регистре IP (Instruction Pointer), указывающего на адрес следующей команды.
Важно отметить, что процессор 8086 работает с 16-битовыми командами, что означает, что каждая команда содержит 16 бит информации. Это позволяет процессору выполнять операции с данными в 16-битовом режиме, что обеспечивает высокую производительность вычислений.
В заключение, понимание принципов работы процессора 8086 является важным для понимания работы компьютера в целом. Знание основных этапов выполнения команд позволяет более эффективно разрабатывать программы и оптимизировать их выполнение.
Основные принципы работы процессора 8086
Основные принципы работы процессора 8086 включают в себя:
- Инструкционный набор: Процессор 8086 имеет разнообразный инструкционный набор, который позволяет выполнять различные операции с данными. Он поддерживает операции с целыми числами, плавающей запятой, операции с памятью и многое другое. Инструкционный набор 8086 состоит из более чем 100 инструкций.
- Адресация памяти: Процессор 8086 использует сегментно-смещенную адресацию памяти. Это означает, что адресация данных происходит с использованием двух компонентов – сегмента и смещения. Память разделена на сегменты, каждый из которых содержит до 64К адресуемых байт. Смещение указывает конкретный адрес байта внутри сегмента.
- Работа с регистрами: Процессор 8086 обладает множеством регистров, включая общего назначения AX, BX, CX и DX, а также сегментные регистры SS, CS, DS и ES. Регистры используются для хранения данных, адресов и промежуточных результатов вычислений.
- Управление потоком выполнения: Процессор 8086 имеет возможность выполнения условных переходов, вызовов и возвратов из подпрограмм, циклов и других операций управления потоком выполнения программы.
- Работа с прерываниями: Процессор 8086 поддерживает программные и аппаратные прерывания, которые позволяют вмешиваться в выполнение программы в случае возникновения определенных событий. Прерывания позволяют обработать событие и вернуться к прерванной задаче.
Все эти основные принципы работы процессора 8086 определяют его универсальность и способность выполнять широкий спектр операций и задач.
Формирование команд
Процессор 8086 формирует и выполняет команды, которые задаются программистом. Каждая команда представляет собой последовательность байт, состоящую из опкода и операндов.
Опкод (operation code) — это код, который определяет выполняемую процессором операцию. Опкод занимает 1 или 2 байта и указывает на то, какую команду нужно выполнить.
Операнды команды — это данные, над которыми производится операция. Операнды могут быть разного типа: регистры, память, константы и т. д. Количество и тип операндов зависит от конкретной команды.
Формирование команды происходит следующим образом:
- Программист задает команду на языке ассемблера.
- Ассемблер переводит команду в машинный код, состоящий из опкода и операндов.
- Сформированный машинный код сохраняется в памяти компьютера по адресу, указанному программистом.
- Процессор считывает команду из памяти и выполняет ее.
В процессе выполнения команды процессор может обращаться к регистрам, выполнять арифметические и логические операции, а также изменять значения операндов.
Таким образом, формирование и выполнение команд в процессоре 8086 позволяет программистам создавать сложные алгоритмы и управлять работой компьютера для решения различных задач.
Декодирование команд
Декодирование происходит в несколько этапов. Сначала происходит считывание опкода, который является основным кодом команды и определяет её действие. Затем декодер анализирует опкод и в зависимости от его значения определяет тип команды.
В процессе декодирования также определяются адреса операндов, которые содержат данные, с которыми работает команда. Адресация операндов может быть различными способами, такими как непосредственная адресация, регистровая адресация, памятная адресация и др.
После декодирования команды и определения её характеристик, процессор 8086 выполняет соответствующие действия. Например, возможны операции над данными (сложение, вычитание, умножение и др.), перемещение данных между регистрами и памятью, условные переходы и т.д.
Декодирование команд является сложным процессом, так как требует анализа и интерпретации битов опкода. Корректное декодирование команды необходимо для правильного выполнения операций процессором.
Исполнение команд
Процессор 8086 исполняет команды, следуя строгой последовательности действий. Основные этапы выполнения команды включают:
1. Чтение команды из памяти: процессор получает машинный код команды из памяти. Команды хранятся в определенной последовательности байтов и каждая команда имеет свой опкод.
2. Декодирование команды: процессор анализирует опкод команды и определяет, какую операцию нужно выполнить и какие операнды использовать. Декодирование команды основывается на предопределенных таблицах, которые содержат информацию о формате и действии каждой команды.
3. Получение операндов: после декодирования процессор определяет, какие данные нужно использовать в операции и извлекает их из памяти или регистров. Операнды могут быть константами, адресами памяти или значениями из регистров.
4. Выполнение операции: процессор выполняет соответствующую команде операцию, используя операнды, полученные на предыдущем этапе. Операция может быть арифметической, логической, переходом и т. д. Результат операции обычно сохраняется в регистрах процессора или в памяти.
5. Обновление флагов процессора: после выполнения операции процессор обновляет флаги состояния, которые хранят информацию о результате операции. Флаги состояния могут быть использованы для управления последующими командами или принятия решений процессором.
Процессор 8086 продолжает выполнять команды, последовательно повторяя эти этапы до тех пор, пока не достигнет конца программы или не будет выполнена команда перехода.
| Название флага | Описание |
|---|---|
| CF (Carry Flag) | Флаг переноса. Устанавливается, если операция арифметического или логического суммирования вызвала перенос. |
| ZF (Zero Flag) | Флаг нуля. Устанавливается, если результат операции равен нулю. |
| SF (Sign Flag) | Флаг знака. Устанавливается, если результат операции является отрицательным числом. |
| OF (Overflow Flag) | Флаг переполнения. Устанавливается, если операция вызвала переполнение. |
| PF (Parity Flag) | Флаг четности. Устанавливается, если результат операции имеет четное количество единичных бит. |
| AF (Auxiliary Carry Flag) | Флаг вспомогательного переноса. Устанавливается, если операция вызвала перенос между младшими и средними разрядами. |
Различные флаги процессора используются для контроля выполнения команд и принятия решений, основанных на результате операций. Флаги состояния могут быть использованы для условного выполнения команд, перехода на другие участки программы или управления вводом-выводом.
Работа с регистрами
Процессор 8086 имеет множество регистров, которые используются для хранения данных и выполнения операций. Регистры могут быть разделены на несколько групп в зависимости от их назначения и размера.
Основные регистры процессора 8086 могут быть использованы для хранения данных и адресов. Они включают:
| Регистр | Описание |
|---|---|
| AX, BX, CX, DX | Регистры общего назначения размером 16 бит. Их можно использовать для хранения данных или адресов. |
| SI, DI | Регистры смещений источников и приемников размером 16 бит. Они используются в операциях пересылки данных. |
| SP, BP | Регистры указателей стека. SP (Stack Pointer) указывает на вершину стека, а BP (Base Pointer) часто используется для доступа к параметрам процедур. |
| IP | Регистр указателя инструкций, который содержит адрес следующей выполняемой инструкции. |
| FLAGS | Регистр флагов, который содержит результаты предыдущих операций. Каждый флаг представлен отдельным битом и используется для определения условий и выполнения условных операций. |
Регистры процессора 8086 могут быть использованы как 8-битные или 16-битные. Например, AX может быть использован как 16-битный регистр или разделен на два 8-битных регистра AH и AL. AH содержит старшие биты, а AL содержит младшие биты.
Работа с регистрами осуществляется с помощью специальных команд. Например, команда MOV используется для копирования данных между регистрами или регистров и памятью.
Использование регистров 8086 позволяет эффективно выполнять операции и управлять данными в процессе работы процессора.
Обработка прерываний
Процессор 8086 имеет встроенный механизм обработки прерываний, который позволяет ему реагировать на внешние события, такие как нажатие клавиш на клавиатуре, завершение таймера или прием данных из ввода-вывода. Перед обработкой прерывания процессор сохраняет текущее состояние своих регистров и переходит к обработчику прерывания.
Обработчик прерывания представляет из себя набор инструкций программы, которые выполняются в ответ на прерывание. Обычно обработчик прерывания находится в определенном месте памяти, и процессор знает, где именно искать его. При возникновении прерывания процессор автоматически переходит к этому месту и начинает выполнение инструкций обработчика.
Внутри обработчика прерывания происходит работа с прерываемым устройством или выполнение определенных действий, связанных с внешним событием. Когда обработка завершается, процессор восстанавливает сохраненное ранее состояние своих регистров и возвращает управление к программе, которая была прервана.
Прерывания бывают маскируемые и немаскируемые. Маскируемые прерывания могут быть временно отключены с помощью специальных регистров процессора, что позволяет программисту контролировать, какие прерывания должны быть обработаны, а какие пропущены. Немаскируемые прерывания, как правило, требуют немедленной обработки и не могут быть отключены.
Обработка прерываний является важной частью работы процессора 8086, поскольку она позволяет реагировать на внешние события и обеспечивает возможность взаимодействия с внешними устройствами.
