2.1 8位微处理器回顾在20世纪70年代中期开始出现了8位芯片。8位芯片与以前的4位芯片相比无论在指令还是译码数据以及数据处理上都能按8位的方式进行处理并且它提供了更多的寄存器和更快的寻址方式。当时形成了以Intel的8080、摩托罗拉的MC6800设计此芯片的人还设计出6502后被苹果II采用和Z80此芯片在我国当初应用甚广三足鼎立的局面。以Intel 8080为例它由6000多个晶体管构成每秒能执行约60万次操作。寻址空间达到64KB指令多达60条以上。苹果Ⅱ使用的是6502芯片。6502的指令比较少6502 CPU有256Byte的固定堆栈区内有一些基本函数的功能。因为6502为8位所以整个内存只有64KB。6502在苹果II及任天堂游戏机中被广泛地使用可惜6502没有后续的兼容性的产品。在没有IBM PC之前个人电脑就是苹果。其中苹果II是成功之作而它没有使用Intel的8080及后来的8086。这令Intel这家CPU厂商倍受压力。为此Intel加快了技术的研发从8位机转向16位机相反6502的成功没有令它的厂商进一步开发16位的高性能的CPU。由此可见机会永远是留给有心人的。2.2 16位微处理器为了保持在微处理器领域的领先地位Intel在1978年推出了16位的8086芯片。但当时大部分计算机外部设备都是为8位微处理器而设计的所以8086并没有引起大的反响。为此Intel于1979年推出了准16位芯片8088即它的内部总线为16位而外部总线为8位。当IBM进入PC市场时8086/8088成为首选。尽管后来IBM要自己开发新CPU并且想踢开Intel但Intel 80286却助Compaq抓住了机会。Compaq迅速推出兼容机并大举成功Compaq可能是Compatibility Quickly的缩写IBM自己的CPU也就胎死腹中。因为当时人们还没有对计算机产生“代”的概念。当时苹果机选用6502时开发6502的那家CPU公司认为从此可以稳坐泰山了就没有投入精力去开发新的或与这一代兼容的16位的下一代CPU。这时Intel看到了机会它迅速地研制出比苹果机要好得多的16位CPU 8086。这时苹果机发现压力很大所以也做了一个16位的也能兼容6502的CPU。但是这个CPU比8086差些所以苹果公司以后也就一直没有用生产6502 CPU的公司的CPU了这个公司就失去了成为生产CPU的核心公司的一个机会。后来的苹果选用了68000。2.2.1 组成结构计算机主要是由总线、I/O、内存、寄存器、运算器这几个主要部件组成的。8086/8088与6502之间最大的不同在于指令的体系结构。当我在使用6502的苹果II时面临的最大难题是64KB的内存限制。同样的问题从808616位到8038632位也出现了在32位到64位时还将出现。8086最头痛的问题在于段式结构1MB的内存被它的段偏移所限制。至今我也不明白Intel当初为何要设计成这么复杂的内存机制也许是为了与8080兼容的需要。这套笨拙的体系一直延续到IA64为止。8086的内存机制使得段寄存器IP只要用16位就可以进行工作否则IP寄存器就要用20位来工作。从软件的角度来看执行指令如一个个小的函数一般所以CPU中的指令可以通过软件的方法来模拟。也就是有这种思想计算机界曾经出现过RISC精简指令体系和CISC复杂指令体系的争论。RISC就是在设计CPU时只把最常用的指令用硬件来实现其他的指令都通过微代码用软件的方法模拟实现。CISC是一种指令对应一组执行单元的体系结构。不过随着CISC工作频率的提高和技术的发展RISC现在已经黯然失色了。8086在指令执行的时候引入了流水线的概念。例如一个运算过程要分为6步来完成当运算完成第一步后CPU就会自动地进入第二步继续工作当第三步完成后再运行第四步这样一直下去直到整个过程结束这个计算过程就宣告完成。但当CPU开始运行第一条指令的第一步时第二条指令就可以进来了这样就可以连续不断地运行。如果把每一步想像成CPU中的一个周期那么相当于一个周期就运算完一条指令。如果增加流水线的数目就可以相应地增加每个周期所完成的指令运算。2.2.2 8086寄存器组成8086/8088包括4个16位的数据寄存器两个16位指针寄存器两个16位变址寄存器分成四组它们的名称和分组情况如图2.2所示。通用寄存器中这些寄存器除完成规定的专门用途外均可用于传送和暂存数据可以保存算术逻辑运算的操作和运算结果。