一、8086概述
Intel8086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，針對暫存值需要復雜的寄存器配置。它提供64K8位元的輸出輸入（或32K16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。
Intel8086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1MB內存。8086把段地址左移4位然后把它加上偏移地址。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。盡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1MB的困難。而8086的尋址方式改變讓內存擴充較有效率。
8086處理器的時鍾頻率介於4.77MHz（在原先的IBMPC頻率）和10MHz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。Intel8087是標准版本。
二、8086引腳圖及功能
⑴AD15～AD0（addressdatabus）：地址/數據總線，雙向，三態。
這是一組采用分時的方法傳送地址或數據的復用引腳。根據不同時鍾周期的要求，決定當前是傳送要訪問的存儲單元或I/O端口的低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。
這是采用分時的方法傳送地址或狀態的復用引腳。其中A19～A16為20位地址總線的高4位地址，S6～S3是狀態信號。S6表示CPU與總線連接的情況，S5指示當前中斷允許標志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（bushighenable/status）：允許總線高8位數據傳送/狀態信號，輸出，三態。
為總線高8位數據允許信號，當低電平有效時，表明在高8位數據總線D15～D8上傳送1個字節的數據。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端口的操作。
⑸READY（ready）：准備就緒信號，輸入，高電平有效。
READY信號用來實現CPU與存儲器或I/O端口之間的時序匹配。當READY信號高電平有效時，表示CPU要訪問的存儲器或I/O端口已經作好了輸入/輸出數據的准備工作，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端口還未准備就緒，CPU需要插入若干個“TW狀態”進行等待。
⑹INTR（interruptrequest）：可屏蔽中斷請求信號，輸入，高電平有效。
8086CPU在每條指令執行到最后一個時鍾周期時，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8086CPU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-maskableinterrupt）：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）：復位信號，輸入，高電平有效。
RESET信號有效時，CPU立即結束現行操作，處於復位狀態，初始化所有的內部寄存器。復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）：時鍾信號，輸入。
CLK為CPU提供基本的定時脈沖信號。8086CPU一般使用時鍾發生器8284A來產生時鍾信號，時鍾頻率為5MHz～8MHz，占空比為1:3。
⑾VCC電源輸入引腳。
8086CPU采用單一+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8086CPU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。
三、8086工作模式
1、最小模式
用於由8086單一微處理器構成的小系統。在這種方式下，由8086CPU直接產生小系統所需要的全部控制信號。器系統特點是：總線控制邏輯直接由8086CPU產生和控制。若有CPU以外的其他模塊想占用總線，則可以向CPU提出請求，在CPU允許並響應的情況下，該模塊才可以獲得總線控制權，使用完后，又將總線控制權還給CPU。
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/（memoryI/Oselect）：存儲器、I/O端口選擇控制信號。
信號指明當前CPU是選擇訪問存儲器還是訪問I/O端口。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端口，表示當前要進行CPU與I/O端口之間的數據傳送。
⑵WR/（write）：寫信號，輸出，低電平有效。
信號有效時，表明CPU正在執行寫總線周期，同時由信號決定是對存儲器還是對I/O端口執行寫操作。
⑶INTA/（interruptacknowledge）：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（addresslockenable）：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/（datatransmitorreceive）：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端口；DT/為低電平時，CPU接收來自存儲器或I/O端口的數據。
⑹DEN/（dataenable）：數據允許控制信號，輸出，三態，低電平有效。
信號用作總線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（busholdrequest）：總線保持請求信號，輸入，高電平有效。
在DMA數據傳送方式中，由總線控制器8237A發出一個高電平有效的總線請求信號，通過HOLD引腳輸入到CPU，請求CPU讓出總線控制權。
⑻HLDA（holdacknowledge）：總線保持響應信號，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，同時總線將處於浮空狀態，CPU讓出對總線的控制權，將其交付給申請使用總線的8237A控制器使用，總線使用完后，會使HOLD信號變為低電平，CPU又重新獲得對總線的控制權。
2、最大模式
用於實現多處理機系統，其中，8086CPU被稱為主處理器，其他處理器被稱為協處理器。在這種方式下，8086CPU不直接提供用於存儲器或I/O讀寫的讀寫命令等控制信號，而是將當前要執行的傳送操作類型編碼為3個狀態位輸出，由總線控制器8288對狀態信號進行譯碼產生相應控制信號。最大模式系統的特點是：總線控制邏輯由總線控制器8288產生和控制，即8288將主處理器的狀態和信號轉換成系統總線命令和控制信號。協處理器只是協助主處理器完成某些輔助工作，即被動的接受並執行來自主處理器的命令。和8086配套使用的協處理器有兩個：一個是專用於數值計算的協處理器8087，另一個是專用於輸入輸出操作的協處理器8089。8087通過硬件實現高精度整數浮點數運算。8089有其自身的一套專門用於輸入輸出操作的命令系統，還可帶局部存儲器，可以直接為輸入輸出設備服務。增加協處理器，使得浮點運算和輸入輸出操作不再占用8086時間，從而大大提高了系統的運行效率。
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（statussignals）：總線周期狀態信號，輸出，低電平有效。
⑵RQ/，GT/（request/grant）：總線請求允許信號輸入/總線請求允許輸出信號，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總線控制權時，就通過此信號線向8086CPU發出總線請求信號，若CPU響應總線請求，就通過同一引腳發回響應信號，允許總線請求，表明8086CPU已放棄對總線的控制權，將總線控制權交給提出總線請求的部件使用。RQ/GT0優先級高於RQ/GT1。
⑶LOCK/（lock）總線封鎖信號，輸出，低電平有效。
信號有效時，表示此時8086CPU不允許其他總線部件占用總線。
⑷QS1，QS0（queuestatus）：指令隊列狀態信號，輸出。
QS1和QS0信號的組合可以指示總線接口部件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。
四、8086結構
總線接口單元（BIUbusinterfaceunit）
總線接口部件由下列各部分組成
⑴4個段地址寄存器：
CS（codesegment）——16位的代碼段寄存器；
DS（datasegment）——16位的數據段寄存器；
ES（extrasegment）——16位的擴展段寄存器；
SS（stacksegment）——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字節的指令隊列緩沖器。
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（basepointer），SP（stackpointer）；
2個變址寄存器：SI（sourceindex），DI（destinationindex）［2］；
⑵標志寄存器FR（flagsregister）；
⑶算術邏輯單元ALU（arithmeticlogicunit）。
EU負責全部指令的執行，同時向BIU輸出數據（操作結果），並對寄存器和標志寄存器進行管理。在ALU中進行16位運算，數據傳送和處理均在EU控制下執行。
五、8086系統組成
8086是一種微處理器，再加上必須的支持芯片，如時鍾發生器，地址鎖存器，總線驅動器，存儲器和I/O接口等，才能構成一台完整的微型計算機。根據外部設備的數量和系統復雜程度，8086可以選用兩種系統構成模式，最小模式和最大模式。最小模式是單CPU系統，在這種系統中，8086的MN/MX引腳接高電平，系統全部的控制信號都直接由CPU提供。最大模式是多CPU系統，此時MN/MX引腳接低電平，必須通過8288總線控制器對CPU的狀態信息進行譯碼才能產生系統必須的控制信號。
最小模式系統構成如圖所示。這時8086的MN/MX引腳接至VCC，它直接產生存儲器和I/O端口的讀寫命令，如IO/M，RD，WR，INTA，直接產生地址鎖定信號ALE，控制數據收發器的控制信號DT/R，DEN.
1.地址鎖存
8086的AD15~~AD0是地址/數據復用線，即CPU與存儲器進行信息交換時，首先在T1狀態，先由CPU送出訪問存儲單元的地址信息到AD15~~AD0上，隨后又用在些線來傳送數據所以在數據送上總線以前，必須先將地址鎖存起來。可用8282或74LS373鎖存8086的單向地址AD15~~AD0.圖7-9中使用三片8282，這是因為8282只具有8位鎖存功能，而8086具有20位地址和一根BHE信號。若系統存儲器容量較小，使用不到20位地址信息，也可只用2片8282.圖中OE端接地，使鎖存器永遠處於允許輸出狀態。引腳STB接8086的ALE輸出。在總線周期T1狀態，ALE上出現正脈沖，它的下降沿將8282輸入端的地址信息存入鎖存器，並由輸出端送入地址總線。
2.雙向數據總線驅動器
CPU可以直接將數據發送到數據總線上。而無需鎖存。為了增加總線負載能力，CPU數據總線一般要加上驅動器，且要求雙向驅動器，一般采用8位雙向驅動器8286或74LS245.由於8086數據總線是16位的，所以要用2片8286.8286的Ai引腳接CPU的ADi，其Di引腳接到系統數據總線D1上，並將8086的DT/R接8286的T引腳，當DT/R為高電平時，數據從CPU發送到數據總線上.DT/R為低電平時，CPU從數據總線上接收數據.8286的OE腳接8086的DEN腳。當8086的DEN為低電平時，才允許數據輸入或輸出。
3.時鍾發生器/驅動器
8086所需時鍾脈沖CLK由8284提供.8284輸出時鍾CLK的頻率，取決X1，X2跨接石英晶體的頻率。除此以外，8284還向8086提供定時和寬度符合要求的RESET復位信號及符合要求的READY信號。
4.存儲器部件
8086能直接尋址1MB存儲空間。這個存儲空間分為兩個512KB存儲體。一個存儲體由奇地址單元組成，用於存儲16數據的高字節，另一個存儲體由偶地址單元組成，用於存儲16位數據低字節。前者稱為奇地址存儲器，后者稱為偶地址存儲體。偶地址存儲體的8位數據總線接CPU的數據總線D7~~D0，而奇地址存儲體8位數據線接數據總線D15~~D8.地址線A19~~A1同時接到兩個存儲體，而A0作為偶地址選中信號即A0=0時，選中偶存儲體.BHE作為奇地址片選信號，BHE=0時選中奇存儲體。所以兩個存儲體可以同時讀出或寫入，也可單獨選中一個存儲體。
5.I/O端口
一個完整的微機系統必須有I/O設備.I/O設備都有端口地址號.CPU通過地址總線發出端口地址，經過端口地址譯碼器輸出，送到端口的片選引腳而選定指定的端口.8086根據執行命令是訪問存儲器指令還是輸入輸出指令，來使M/IO控制信號是高電平或是低電平，以區分地址總線上的地址是訪問存儲器還是訪問外設.
六、8086的內存管理
8086CPU有20為地址線，那么它能尋址的范圍220B=1048576B=1024KB=1MB。但是在CPU內部的總線是十六位的，它是如何管理1M的空間的呢？秘密在BIU區域存在一個地址加法器，地址線經過這個加法器之后從16位變成了20位。那么這個過程是如何實現的呢？
CPU內部的數據總線和段寄存器都是16位的，用它們做地址寄存器只能尋址64KB單元，但是8086的實際物理地址有1MB，如何解決這個問題呢？采用分段技術。什么是分段技術？將1MB的內存空間分成若干段，每一段的第一個地址稱為段首址，並且用段首址來表示這一段的內存地址。段首址必須要能被16整除，為什么呢？這樣的話，段首址就可以用16位來保存，低4位全部為零，高16位可放在段寄存器中。
介紹幾個概念：
邏輯地址：邏輯地址是一對，包括段首址和偏移地址，如代碼段表示為CS：IP。
偏移地址：相對於段首址的偏移量，放在 IP 寄存器里面。
物理地址：實際的內存地址，用20bit表示。
段首址用段寄存器來表示，包括CS（代碼段）、DS（數據段）、SS（堆棧段）和ES（附加段）。偏移地址用 IP 來表示。如上圖所示。
舉個例子：如果一個內存地址（物理地址）為：2304AH，段首址為2304H。那么邏輯地址為：2304H：000AH。這一段內存的實際長度可以用偏移量表示，大小為0000H ~ FFFFH，也就是64KB。
那么邏輯地址是如何變成物理地址呢？這也就是前言中提到的問題。公式如下：
物理地址 = 對應寄存器 * 10H + 段內偏移量
還是剛剛那個例子，2304H * 10H = 23040H
23040H + 0000AH = 2304AH
結論
地址加法器就是進行這樣一個運算：物理地址 = 對應寄存器 * 10H + 段內偏移量
對應寄存器指的是：CS、DS、SS、ES 寄存器里面的值，段內偏移量指的是IP寄存器里面的值。如此16的CPU可以尋址1MB的內存空間。