微機第1章微處理器及微機的基本結(jié)構(gòu)

1、主講教師主講教師: 呂月娥呂月娥微機系統(tǒng)與接口技術(shù)微機系統(tǒng)與接口技術(shù)課程在課程在2008年被為校年被為校級精品課程，這門課程的電子教案，作業(yè)及部分作業(yè)的級精品課程，這門課程的電子教案，作業(yè)及部分作業(yè)的答案，教學(xué)大綱，考試大綱，歷年的部分考試題等內(nèi)容答案，教學(xué)大綱，考試大綱，歷年的部分考試題等內(nèi)容已經(jīng)放在青島大學(xué)網(wǎng)。有關(guān)內(nèi)容的獲取方法如下：已經(jīng)放在青島大學(xué)網(wǎng)。有關(guān)內(nèi)容的獲取方法如下：1、登錄青島大學(xué)網(wǎng)、登錄青島大學(xué)網(wǎng)http:/2、在首頁左側(cè)選擇教學(xué)平臺、在首頁左側(cè)選擇教學(xué)平臺3、在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺頁面，選擇頂部的精品課程、在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)綜合平臺頁面，選擇頂部的精品課程4、在出現(xiàn)的頁面左側(cè)選擇校級精

2、品課程、在出現(xiàn)的頁面左側(cè)選擇校級精品課程5、找到、找到微機系統(tǒng)與接口技術(shù)微機系統(tǒng)與接口技術(shù)，選擇查看，即可進，選擇查看，即可進入該課程網(wǎng)頁。入該課程網(wǎng)頁。u1.1 微型計算機系統(tǒng)概述微型計算機系統(tǒng)概述u1.2 16位微處理器及其結(jié)構(gòu)位微處理器及其結(jié)構(gòu)u1.3 32位微處理器及其結(jié)構(gòu)位微處理器及其結(jié)構(gòu)u1.4 64位微處理器位微處理器u1.5 雙核心微處理器雙核心微處理器1.1.1 微機系統(tǒng)的組成微機系統(tǒng)的組成 1.1.2 微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)微機系統(tǒng)的性能指標(biāo)1.1.3 微型計算機的發(fā)展微型計算機的發(fā)展圖圖1-1 微型計算機的典型結(jié)構(gòu)微型計算機的典型結(jié)構(gòu) 圖圖1-2 微型計算機系統(tǒng)的組成微型計算

3、機系統(tǒng)的組成 1. 字長字長 字長，即字長，即CPU中運算器一次能處理的最大數(shù)據(jù)位中運算器一次能處理的最大數(shù)據(jù)位數(shù)，它是反映微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力的重要技術(shù)指標(biāo)。數(shù)，它是反映微機系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力的重要技術(shù)指標(biāo)。 2. 運算速度運算速度 主頻反映了主頻反映了CPU的速度，在同一類的速度，在同一類CPU中，頻中，頻率越高，率越高，CPU的運算速度越快。主頻的單位是的運算速度越快。主頻的單位是GHz， 反映微機系統(tǒng)運算速度的另一個單位是反映微機系統(tǒng)運算速度的另一個單位是MIPS(millions of instructions per second )，即每秒執(zhí)行，即每秒執(zhí)行百萬條指令數(shù)。百萬條指令數(shù)

4、。評價微處理器的性能最基本的評價指標(biāo)評價微處理器的性能最基本的評價指標(biāo): :字長與運算速度字長與運算速度 計算機的存儲器系統(tǒng)主要分為內(nèi)存儲器和外計算機的存儲器系統(tǒng)主要分為內(nèi)存儲器和外存儲器兩種存儲器兩種 。評價其性能的指標(biāo)主要有：。評價其性能的指標(biāo)主要有：1. 存儲容量存儲容量 2. 存取速度存取速度內(nèi)存儲器主要用于存放當(dāng)前需運行的程序和加內(nèi)存儲器主要用于存放當(dāng)前需運行的程序和加工的數(shù)據(jù)。通常衡量內(nèi)存容量大小的單位是工的數(shù)據(jù)。通常衡量內(nèi)存容量大小的單位是MB。外。外存儲器的主要作用是為內(nèi)存儲器提供后備的程序和數(shù)存儲器的主要作用是為內(nèi)存儲器提供后備的程序和數(shù)據(jù)。衡量外存容量大小的單位通常是據(jù)。衡

5、量外存容量大小的單位通常是GB。 在計算機運行時，存儲器的存取速度直接影響在計算機運行時，存儲器的存取速度直接影響到整個計算機系統(tǒng)的運行速度。到整個計算機系統(tǒng)的運行速度。 u1.2.1 161.2.1 16位微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)位微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)u1.2.2 161.2.2 16位微處理器的基本時序位微處理器的基本時序u1.2.3 161.2.3 16位微處理器的存儲器組織位微處理器的存儲器組織n 8086 8086 CPUCPUuDBDB：真正的真正的1616位位CPUCPU，內(nèi)外總線都是內(nèi)外總線都是1616位。位。uABAB：有有2020位地址線，可直接尋址位地址線，可直接尋址1 1MBMB空

6、間?？臻g。u8088 8088 CPUCPUu80868086的改進型處理器，指令系統(tǒng)與的改進型處理器，指令系統(tǒng)與80868086系統(tǒng)兼容。系統(tǒng)兼容。uDBDB：準(zhǔn)準(zhǔn)1616位機，內(nèi)總線為位機，內(nèi)總線為1616位，外總線為位，外總線為8 8位。位。uABAB：有有2020位地址線，可直接尋址位地址線，可直接尋址1 1MBMB空間?？臻g。1616位微處理器位微處理器: :8086/8088CPU8086/8088CPUu1.BIU(Bus Interface Unit)：總線接口單元：總線接口單元 （a）BIU的功能：的功能：負(fù)責(zé)負(fù)責(zé)CPU與存儲器和與存儲器和I/O端口傳送數(shù)據(jù)端口傳送數(shù)據(jù) 從內(nèi)

7、存取指令送到指令隊列；從內(nèi)存取指令送到指令隊列； 配合執(zhí)行部件從指定的內(nèi)存單元或者外設(shè)端口中取數(shù)配合執(zhí)行部件從指定的內(nèi)存單元或者外設(shè)端口中取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給執(zhí)行部件，或者把執(zhí)行部件的操作結(jié)果據(jù)，將數(shù)據(jù)傳送給執(zhí)行部件，或者把執(zhí)行部件的操作結(jié)果傳送到指定的內(nèi)存單元或傳送到指定的內(nèi)存單元或I/O端口中。端口中。（b）BIU的組成的組成u（b b）BIUBIU的組成的組成4 4個個1616位段地址寄存器：位段地址寄存器：1616位指令指針寄存器：位指令指針寄存器：2020位物理地址加法器：位物理地址加法器：6 6字節(jié)指令隊列：字節(jié)指令隊列：總線控制邏輯：總線控制邏輯：各部分介紹各部分介紹u 4 4個

8、個1616位段地址寄存器：指出了一個邏輯段在內(nèi)存位段地址寄存器：指出了一個邏輯段在內(nèi)存中的起始地址。中的起始地址。代碼段寄存器：代碼段寄存器：CS(code segment register)CS(code segment register)數(shù)據(jù)段寄存器：數(shù)據(jù)段寄存器：DS(data segment register)DS(data segment register)附加段寄存器：附加段寄存器：ES(extra segment register)ES(extra segment register)堆棧段寄存器：堆棧段寄存器：SS(stack segment register)SS(stack

9、segment register)；2.EU(Execution Unit)：指令執(zhí)行部件：指令執(zhí)行部件 （a）EU的功能的功能從指令隊列中讀指令，從指令隊列中讀指令，完成指令的譯碼和執(zhí)行。完成指令的譯碼和執(zhí)行。 （b）EU的組成的組成算術(shù)邏輯運算單元算術(shù)邏輯運算單元ALU：4個通用的個通用的16位寄存器：位寄存器：4個專用的個專用的16位寄存器：位寄存器：標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器PSW：EU控制器：控制器：各部分介紹各部分介紹 ALUALU：完成完成8 8位或位或1616位的二進制運算位的二進制運算 ，1616位暫存器可位暫存器可暫存參加運算的操作數(shù)；暫存參加運算的操作數(shù)； 4 4個通用的個通用

10、的1616位寄存器：位寄存器：AX(accumulator)AX(accumulator)：又稱為累加器：又稱為累加器BX(base)BX(base)：基址寄存器：基址寄存器CX(count)CX(count)：計數(shù)器：計數(shù)器DX(data) DX(data) ：數(shù)據(jù)寄存器：數(shù)據(jù)寄存器u 4 4個專用的個專用的1616位寄存器位寄存器SI(source index)SI(source index)：源變址寄存器：源變址寄存器DI(destination index)DI(destination index)：目的變址寄存器：目的變址寄存器SP(stack pointer)SP(stack po

11、inter)：堆棧指針寄存器：堆棧指針寄存器BP(base pointer)BP(base pointer)：基址指針寄存器：基址指針寄存器u PSWPSW(Processor Status Word)(Processor Status Word)：標(biāo)志寄存器：標(biāo)志寄存器FLAGFLAG存放存放ALUALU運算結(jié)果的特征和程序控制標(biāo)志運算結(jié)果的特征和程序控制標(biāo)志；u EUEU控制器控制器：取指令控制和時序控制部件。取指令控制和時序控制部件。（c）EU工作過程工作過程 3. 3.寄存器結(jié)構(gòu)寄存器結(jié)構(gòu) 8086CPU8086CPU內(nèi)部包含有內(nèi)部包含有4 4組組1616位寄存器位寄存器（1 1）段寄

12、存器組）段寄存器組（2 2）通用寄存器組）通用寄存器組（3 3）指針和變址寄存器組）指針和變址寄存器組（4 4）指令指針及標(biāo)志寄存器）指令指針及標(biāo)志寄存器（1）段寄存器組）段寄存器組（1 1）段寄存器組：包含）段寄存器組：包含CSCS、DSDS、ESES、SSSS代碼段寄存器代碼段寄存器CSCS數(shù)據(jù)段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器DSDS附加段寄存器附加段寄存器ESES堆棧段寄存器堆棧段寄存器SSSS段寄存器指出其對應(yīng)段的首地址段寄存器指出其對應(yīng)段的首地址段基址。段基址。段基址與段內(nèi)偏移地址經(jīng)運算形成段基址與段內(nèi)偏移地址經(jīng)運算形成2020位物理地址。位物理地址。 （2）通用寄存器組）通用寄存器組 （2 2

13、）通用寄存器組：包括）通用寄存器組：包括AXAX、BXBX、CXCX、DXDX 用來保存算術(shù)或邏輯運算的操作數(shù)及中間運算結(jié)果。用來保存算術(shù)或邏輯運算的操作數(shù)及中間運算結(jié)果。它們既可以作為一個它們既可以作為一個1616位的寄存器使用，也可以分位的寄存器使用，也可以分別作為兩個別作為兩個8 8位的寄存器使用，分別是：位的寄存器使用，分別是：AHAH、ALAL、BHBH、BLBL、CHCH、CLCL、DHDH、DLDL。u （3 3）指針和變址寄存器組：包括）指針和變址寄存器組：包括SPSP、BPBP、SISI、DIDIBPBP和和SPSP稱為指針寄存器，與堆棧段寄存器稱為指針寄存器，與堆棧段寄存器

14、SSSS聯(lián)用，進行聯(lián)用，進行對現(xiàn)行堆棧段的訪問。對現(xiàn)行堆棧段的訪問。BPBP在間接尋址中使用，操作數(shù)在堆棧段中，由在間接尋址中使用，操作數(shù)在堆棧段中，由SSSS段寄存器段寄存器與與BPBP組合形成操作數(shù)地址，組合形成操作數(shù)地址，BPBP存放現(xiàn)行堆棧段中一個數(shù)據(jù)區(qū)存放現(xiàn)行堆棧段中一個數(shù)據(jù)區(qū)的的“基址基址”的偏移量，因此稱的偏移量，因此稱BPBP為基址指針寄存器。為基址指針寄存器。 SPSP在堆棧操作中使用，堆棧操作指令在堆棧操作中使用，堆棧操作指令PUSHPUSH和和POPPOP是從是從SPSP得得到現(xiàn)行堆棧段的段內(nèi)地址偏移量。到現(xiàn)行堆棧段的段內(nèi)地址偏移量。SPSP始終指向棧頂。始終指向棧頂。例

15、子例子 FFFFHFFFCH堆棧堆棧FFFEHFFFAHFFFDHFFFBH 堆棧：堆棧： 存儲器的一個連續(xù)區(qū)域。在這個區(qū)域存儲器的一個連續(xù)區(qū)域。在這個區(qū)域, ,數(shù)據(jù)的存數(shù)據(jù)的存取原則為：后進先出（取原則為：后進先出（LIFOLIFO）從棧頂存取信息。）從棧頂存取信息。棧底：棧底：堆棧的最低部堆棧的最低部棧頂：棧頂：最后放進信息的所在地址最后放進信息的所在地址棧底棧底SP始終指向棧頂始終指向棧頂SP=FFFEH棧頂棧頂棧頂棧頂棧頂棧頂SP=FFFCHSP=FFFAHSS:SISI和和DIDI稱為稱為變址寄存器，通常與數(shù)據(jù)段寄存器變址寄存器，通常與數(shù)據(jù)段寄存器DSDS一起使一起使用，為訪問現(xiàn)行數(shù)

16、據(jù)段提供段內(nèi)地址偏移量。用，為訪問現(xiàn)行數(shù)據(jù)段提供段內(nèi)地址偏移量。 例子例子寄存器寄存器特殊用途特殊用途隱含性隱含性AXAL在輸入輸出指令中作數(shù)據(jù)寄存器用在輸入輸出指令中作數(shù)據(jù)寄存器用在乘法指令中存放被乘數(shù)或乘積；在乘法指令中存放被乘數(shù)或乘積；在除法指令中存放被除數(shù)或商在除法指令中存放被除數(shù)或商不能隱含不能隱含隱含隱含隱含隱含AH在在LAHF指令中，作目標(biāo)寄存器用指令中，作目標(biāo)寄存器用隱含隱含AL在十進制運算指令中作累加器用在十進制運算指令中作累加器用在在XLAT指令中作累加器用指令中作累加器用隱含隱含隱含隱含BX在間接尋址中作基址寄存器用在間接尋址中作基址寄存器用在在XLAT指令中作基址寄存器

17、用指令中作基址寄存器用不能隱含不能隱含隱含隱含CX在串操作指令和在串操作指令和LOOP指令中作計數(shù)器用指令中作計數(shù)器用隱含隱含CL用在移位用在移位/循環(huán)移位指令中作移位次數(shù)計數(shù)器循環(huán)移位指令中作移位次數(shù)計數(shù)器 不能隱含不能隱含寄存器寄存器特殊用途特殊用途隱含性隱含性DX在字乘法在字乘法/除法指令中存放乘積高位或被除數(shù)除法指令中存放乘積高位或被除數(shù)高位或余數(shù)高位或余數(shù)在間接尋址的輸入輸出指令中作地址寄存器用在間接尋址的輸入輸出指令中作地址寄存器用隱含隱含不能隱含不能隱含SI在字符串運算指令中作源變址寄存器用在字符串運算指令中作源變址寄存器用在間接尋址中作變址寄存器用在間接尋址中作變址寄存器用隱含

18、隱含不能隱含不能隱含DI在字符串運算指令中作目標(biāo)變址寄存器用在字符串運算指令中作目標(biāo)變址寄存器用在間接尋址中作變址寄存器在間接尋址中作變址寄存器隱含隱含不能隱含不能隱含BP在間接尋址中作基址指針用在間接尋址中作基址指針用不能隱含不能隱含SP在堆棧操作中作堆棧指針在堆棧操作中作堆棧指針隱含隱含（4）指令指針和標(biāo)志寄存器）指令指針和標(biāo)志寄存器 （4 4）指令指針及標(biāo)志寄存器）指令指針及標(biāo)志寄存器（a a）指令指針寄存器）指令指針寄存器IPIP指令指針寄存器指令指針寄存器IPIP用來存放將要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行用來存放將要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行代碼段中的偏移地址。代碼段中的偏移地址。在程序運行過程

19、中，在程序運行過程中，BIUBIU自動修改自動修改IPIP，因此，因此IPIP始終指向?qū)⑹冀K指向?qū)⒁獔?zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行代碼段中的偏移地址，它是用來控要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行代碼段中的偏移地址，它是用來控制指令序列的執(zhí)行流程的。制指令序列的執(zhí)行流程的。 說明說明u （b）標(biāo)志寄存器）標(biāo)志寄存器 標(biāo)志寄存器，也叫程序狀態(tài)字標(biāo)志寄存器，也叫程序狀態(tài)字PSW（Program Status Word），用來存放運算結(jié)果的特征和程序控制標(biāo)志。），用來存放運算結(jié)果的特征和程序控制標(biāo)志。PSW中一共定義了個有效位：中一共定義了個有效位：u6個狀態(tài)標(biāo)志位：包括：個狀態(tài)標(biāo)志位：包括：OF、SF、 ZF、 AF

20、、 PF和和CF。 u3個控制標(biāo)志位：編程時設(shè)置，包括：個控制標(biāo)志位：編程時設(shè)置，包括：DF、 IF和和TF。PSW的標(biāo)志位的標(biāo)志位OF DFIFTFSFZFAFPFCF標(biāo)志位的用法及含義標(biāo)志位的用法及含義CFCF（ Carry FlagCarry Flag）：進位標(biāo)志位。）：進位標(biāo)志位。反映最高有效位反映最高有效位MSBMSB（字為（字為D15D15、字節(jié)為、字節(jié)為D7D7位）有無進位）有無進位位( (加加) )或借位或借位( (減減) )，主要針對無符號運算。，主要針對無符號運算。 若若CFCF1 1，表示有進位或借位；，表示有進位或借位；若若CF= 0CF= 0，表示無進位或借位，表示無

21、進位或借位 PFPF（Parity FlagParity Flag）：奇偶校驗標(biāo)志位。）：奇偶校驗標(biāo)志位。反映運算結(jié)果中低反映運算結(jié)果中低8 8位位1 1的個數(shù)是否為偶數(shù)。的個數(shù)是否為偶數(shù)。若若PFPF1 1，表示運算結(jié)果，表示運算結(jié)果低低8 8位位中有偶數(shù)個中有偶數(shù)個1 1；若若PFPF0 0，表示運算結(jié)果，表示運算結(jié)果低低8 8位位中有奇數(shù)個中有奇數(shù)個1 1。AFAF（Auxiliary FlagAuxiliary Flag）：輔助進位）：輔助進位/ /半進位標(biāo)志位。半進位標(biāo)志位。反映反映D3D3向向D4D4有無進位有無進位( (加加) )或借位或借位( (減減) )。主要用于。主要用于B

22、CDBCD碼碼運算后的調(diào)整。運算后的調(diào)整。若若AFAF1 1，表示有進位或借位；，表示有進位或借位；若若AFAF0 0，表示無進位或借位。，表示無進位或借位。ZFZF（ Zero FlagZero Flag）：零標(biāo)志位。）：零標(biāo)志位。反映運算結(jié)果是否為全反映運算結(jié)果是否為全0 0。若若ZFZF1 1，則表示運算結(jié)果為全，則表示運算結(jié)果為全0 0（各位均為（各位均為0 0）；）；若若ZFZF0 0，則表示運算結(jié)果非全，則表示運算結(jié)果非全0 0（各位不全為（各位不全為0 0）。）。 SFSF（Sign FlagSign Flag）：）：符號標(biāo)志位。符號標(biāo)志位。反映運算結(jié)果的最高有效位反映運算結(jié)果的

23、最高有效位( (MSB)MSB)為為0/10/1；對有符號運算，；對有符號運算，反映運算結(jié)果的正反映運算結(jié)果的正/ /負(fù)。負(fù)。若若SFSF1 1，則表示最高有效位為則表示最高有效位為1 1（或結(jié)果為負(fù)）；（或結(jié)果為負(fù)）；若若SFSF0 0，則表示最高有效位為則表示最高有效位為0 0（或結(jié)果不為負(fù)）。（或結(jié)果不為負(fù)）。OFOF（Overflow FlagOverflow Flag）：）：溢出標(biāo)志位。溢出標(biāo)志位。反映運算結(jié)果是否超出其所能表示的反映運算結(jié)果是否超出其所能表示的范圍。范圍。若若OFOF1 1，則表示結(jié)果溢出；則表示結(jié)果溢出；若若OFOF0 0，表示結(jié)果未溢出。表示結(jié)果未溢出。1 0

24、0 1 1 0 1 00 1 0 1 1 0 0 11 0 1 1 1 1 1 11001 1010B1011 1111B？CF=1PF=1AF=1ZF=0SF=0101控制標(biāo)志位控制標(biāo)志位OF=1DFDF（Direction FlagDirection Flag）：方向控制位。）：方向控制位。在串操作中，若：在串操作中，若：設(shè)置設(shè)置DFDF0 0，源和目的操作數(shù)的地址均向增址方向調(diào)整；，源和目的操作數(shù)的地址均向增址方向調(diào)整；設(shè)置設(shè)置DFDF1 1，源和目的操作數(shù)的地址均向減址方向調(diào)整。，源和目的操作數(shù)的地址均向減址方向調(diào)整。IFIF（Interrupt Enable FlagInterrup

25、t Enable Flag）：中斷允許控制位。）：中斷允許控制位。若：若：設(shè)置設(shè)置IFIF1 1，則允許，則允許CPUCPU響應(yīng)可屏蔽中斷（開中斷）；響應(yīng)可屏蔽中斷（開中斷）；設(shè)置設(shè)置IFIF0 0，則不允許，則不允許CPUCPU響應(yīng)可屏蔽中斷（關(guān)中斷）。響應(yīng)可屏蔽中斷（關(guān)中斷）。TFTF（Trap FlagTrap Flag）：陷井控制位。）：陷井控制位。主要用于程序的單步執(zhí)行，若：主要用于程序的單步執(zhí)行，若：設(shè)置設(shè)置TFTF1 1，則，則CPUCPU每執(zhí)行一條指令就產(chǎn)生一個單步每執(zhí)行一條指令就產(chǎn)生一個單步中斷，用戶可以在中斷服務(wù)中對當(dāng)前指令的執(zhí)行進中斷，用戶可以在中斷服務(wù)中對當(dāng)前指令的執(zhí)行

26、進行調(diào)試；行調(diào)試；設(shè)置設(shè)置TFTF0 0，表示不設(shè)置陷井。，表示不設(shè)置陷井。符號符號標(biāo)志名標(biāo)志名標(biāo)志位為標(biāo)志位為1 1標(biāo)志位為標(biāo)志位為0 0OFOF溢出（是溢出（是/ /否）否）OVOVNVNVDFDF方向（減量方向（減量/ /增量）增量）DNDNUPUPIFIF中斷（允許中斷（允許/ /關(guān)閉）關(guān)閉）EIEIDIDISFSF符號（負(fù)符號（負(fù)/ /正）正）NGNGPLPLZFZF零（是零（是/ /否）否）ZRZRNZNZAFAF輔助進位（是輔助進位（是/ /否）否）ACACNANAPFPF奇偶（偶奇偶（偶/ /奇）奇）PEPEPOPOCFCF進位（是進位（是/ /否）否）CYCYNCNC表表1-

27、2 PSW1-2 PSW中標(biāo)志位的符號表示中標(biāo)志位的符號表示 u 1.8086 1.8086的引腳分類的引腳分類封裝形式：采用封裝形式：采用4040條引線雙列直插條引線雙列直插(DIP)(DIP)封裝。封裝?？偩€信號：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線總線信號：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線專用信號：電源、地、時鐘等。專用信號：電源、地、時鐘等。為了減少引腳數(shù)量，部分引腳采用分時復(fù)用技術(shù)。為了減少引腳數(shù)量，部分引腳采用分時復(fù)用技術(shù)。2 引腳功能引腳功能u(1)AD15(1)AD15AD0AD0（Address Data BusAddress Data Bus）1616條地址條地址/ /數(shù)據(jù)引腳，分時復(fù)

28、用。數(shù)據(jù)引腳，分時復(fù)用。傳送地址時三態(tài)輸出，傳送數(shù)據(jù)時三態(tài)雙向輸入傳送地址時三態(tài)輸出，傳送數(shù)據(jù)時三態(tài)雙向輸入/ /輸出。輸出。u(2)A19/S6(2)A19/S6A16/S3 (Address/Status)A16/S3 (Address/Status)地址地址/ /狀態(tài)復(fù)用引腳，三態(tài)輸出，分時復(fù)用。狀態(tài)復(fù)用引腳，三態(tài)輸出，分時復(fù)用。在總線周期在總線周期T1T1狀態(tài)作地址線使用，狀態(tài)作地址線使用，A19A19A16A16與與AD15AD15AD0AD0一一起構(gòu)成起構(gòu)成2020位物理地址，訪問存儲器；位物理地址，訪問存儲器；其中其中S6S6：為：為0 0用以指示用以指示8086/8088CPU

29、8086/8088CPU當(dāng)前與總線連通；當(dāng)前與總線連通； S5S5：為：為1 1表明表明8086/8088CPU8086/8088CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷；可以響應(yīng)可屏蔽中斷； S4S4、S3S3共有四個組態(tài)，用以指明當(dāng)前使用的段寄存器共有四個組態(tài)，用以指明當(dāng)前使用的段寄存器 ： 00ES00ES，01SS01SS， 11DS11DS，10CS10CS（存儲器尋址）或不（存儲器尋址）或不需要段寄存器（對需要段寄存器（對I/OI/O或中斷矢量尋址）。或中斷矢量尋址）。u（3 3）ALE(Address Latch Enable)ALE(Address Latch Enable)地址鎖存允許信號，

30、輸出，高電平有效；地址鎖存允許信號，輸出，高電平有效；ALEALE有效，說明地址有效，說明地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用總線上傳送的是地址信號；數(shù)據(jù)復(fù)用總線上傳送的是地址信號；ALEALE的下跳沿將地址信息鎖存到地址鎖存器。的下跳沿將地址信息鎖存到地址鎖存器。u（4 4） (Read) 讀選通信號，三態(tài)輸出，低電平有效；讀選通信號，三態(tài)輸出，低電平有效；有效時，允許有效時，允許CPUCPU讀存儲器或讀存儲器或I/OI/O端口。端口。u（5 5） （WriteWrite）寫選通信號，三態(tài)輸出，低電平有效；寫選通信號，三態(tài)輸出，低電平有效；有效時，允許有效時，允許CPUCPU寫存儲器或?qū)懘鎯ζ骰騃/OI/O端

31、口。端口。u（6 6） （Memery/Input and OutputMemery/Input and Output）讀存儲器或讀存儲器或I/OI/O端口控制信號，三態(tài)輸出。端口控制信號，三態(tài)輸出。高電平，表示高電平，表示CPUCPU正在訪問存儲器；正在訪問存儲器；低電平，表示低電平，表示CPUCPU正在訪問正在訪問I/OI/O端口。端口。WRRDIOM /u（7 7）NMINMI（Non Maskable Interrupt RequestNon Maskable Interrupt Request）非屏蔽中斷請求線，輸入，上升沿觸發(fā)。非屏蔽中斷請求線，輸入，上升沿觸發(fā)。此類中斷不受中斷允

32、許標(biāo)志此類中斷不受中斷允許標(biāo)志IFIF的影響，也不能用軟件屏蔽。的影響，也不能用軟件屏蔽。NMINMI引腳一旦收到一個上升沿觸發(fā)信號，在當(dāng)前指令執(zhí)行完引腳一旦收到一個上升沿觸發(fā)信號，在當(dāng)前指令執(zhí)行完后，自動引發(fā)中斷類型號為后，自動引發(fā)中斷類型號為2 2的中斷，轉(zhuǎn)入處理類型的中斷，轉(zhuǎn)入處理類型2 2中斷處中斷處理子程序。理子程序。經(jīng)常用于處理電源掉電等緊急情況。經(jīng)常用于處理電源掉電等緊急情況。u（8 8）INTR (Interrpt Request) INTR (Interrpt Request) 可屏蔽中斷請求線，輸入，高電平有效?？善帘沃袛嗾埱缶€，輸入，高電平有效。當(dāng)外設(shè)向當(dāng)外設(shè)向CPUCP

33、U發(fā)出中斷請求時，發(fā)出中斷請求時，INTRINTR引腳變?yōu)楦唠娖健Ｒ_變?yōu)楦唠娖?。CPUCPU在執(zhí)行每條指令的最后一個時鐘周期就檢測該引腳，在執(zhí)行每條指令的最后一個時鐘周期就檢測該引腳，一旦檢測到一旦檢測到INTRINTR信號有效，并且中斷允許標(biāo)志信號有效，并且中斷允許標(biāo)志IF=1IF=1時，時，轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序。轉(zhuǎn)入中斷服務(wù)子程序。 u（9 9） (Interrupt Acknowledge) (Interrupt Acknowledge)中斷響應(yīng)信號，輸出，低電平有效。中斷響應(yīng)信號，輸出，低電平有效。是是CPUCPU對外設(shè)發(fā)來的中斷請求信號對外設(shè)發(fā)來的中斷請求信號INTRINTR的響應(yīng)信

34、號，通知的響應(yīng)信號，通知外設(shè)已接受它的中斷請求。外設(shè)已接受它的中斷請求。INTAu（1010）RESET(Reset)RESET(Reset)復(fù)位信號，輸入，高電平有效。復(fù)位信號，輸入，高電平有效。當(dāng)當(dāng)RESETRESET信號保持高電平至少信號保持高電平至少4 4個時鐘周期以上，當(dāng)它變?yōu)閭€時鐘周期以上，當(dāng)它變?yōu)榈碗娖綍r低電平時CPUCPU進行重啟動，同時恢復(fù)為正常狀態(tài)。進行重啟動，同時恢復(fù)為正常狀態(tài)。標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器清零清零IP0000HCSFFFFHDS0000HSS0000HES0000H指令隊列指令隊列空空其它寄存器其它寄存器0000Hu（1111）READY(Ready)READY

35、(Ready)準(zhǔn)備就緒信號，輸入，高電平有效準(zhǔn)備就緒信號，輸入，高電平有效. .CPUCPU與存儲器及與存儲器及I/OI/O端口速度同步的控制信號。端口速度同步的控制信號。是由是由I/OI/O端口發(fā)來的響應(yīng)信號，表示外設(shè)已端口發(fā)來的響應(yīng)信號，表示外設(shè)已準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好, ,可以進行數(shù)據(jù)傳送了?？梢赃M行數(shù)據(jù)傳送了。u（1212） （Bus High Enable/StatusBus High Enable/Status）：高：高8 8位數(shù)位數(shù)據(jù)總線允許據(jù)總線允許/ /狀態(tài)復(fù)用引腳。狀態(tài)復(fù)用引腳。分時輸出分時輸出 有效，表示高有效，表示高8 8為數(shù)據(jù)線為數(shù)據(jù)線ADAD1515ADAD8 8上的數(shù)據(jù)有效

36、上的數(shù)據(jù)有效但但S7S7未定義任何實際意義。未定義任何實際意義。7S/BHEBHEu（1313） (Minimum/Maximum) (Minimum/Maximum)最大最大/ /最小工作模式選擇信號，輸入。最小工作模式選擇信號，輸入。用來決定用來決定80868086工作模式：工作模式：當(dāng)接當(dāng)接+5V+5V時，時，80868086為最小模式；為最小模式； 當(dāng)接地時，當(dāng)接地時，80868086為最大模式。為最大模式。MXMN/3.8088/8086的區(qū)別的區(qū)別 HOLDHOLD為總線請求保持信號，輸入；為總線請求保持信號，輸入； HLDAHLDA為總線請求響應(yīng)，輸出為總線請求響應(yīng)，輸出u808

37、6外部數(shù)據(jù)總線有外部數(shù)據(jù)總線有16位（位（16位處理器）。位處理器）。u8088外部數(shù)據(jù)總線有外部數(shù)據(jù)總線有8位（準(zhǔn)位（準(zhǔn)16位處理器）。位處理器）。u8086的指令隊列可容納的指令隊列可容納6個字節(jié)。個字節(jié)。u8086的指令隊列只能容納的指令隊列只能容納4個字節(jié)。個字節(jié)。（3） 引腳特性的差別引腳特性的差別uA A）ADAD1515ADAD0 0的定義不同的定義不同80868086中都定義為地址中都定義為地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用線數(shù)據(jù)復(fù)用線80888088中只有中只有ADAD7 7ADAD0 0定義為地址定義為地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用線，對應(yīng)于數(shù)據(jù)復(fù)用線，對應(yīng)于8086 8086 ADAD1515ADA

38、D8 8的引腳定義為的引腳定義為A A1515A A8 8，只作地址線使用。，只作地址線使用。uB B）2828號引腳的相位不同號引腳的相位不同80868086中為中為80888088中為中為uC C）3434號引腳的定義不同號引腳的定義不同80868086中定義為中定義為80888088中定義為中定義為IOM/MIO/BHESS0CPU對比圖對比圖圖圖1-5 8086/8088的外部引腳的外部引腳 u1.1.為適應(yīng)各種使用場合，為適應(yīng)各種使用場合，8086/80888086/8088的有兩種工的有兩種工作模式：最小模式和最大模式。作模式：最小模式和最大模式。u（1 1）最小模式：）最小模式：

39、系統(tǒng)中只有一個系統(tǒng)中只有一個8088/80868088/8086微處理器；微處理器；所有的總線控制信號，都是直接由所有的總線控制信號，都是直接由8088/8086CPU8088/8086CPU產(chǎn)生產(chǎn)生的；的；MN/MXMN/MX接接+5V+5V；該模式適用于規(guī)模較小的微機應(yīng)用系統(tǒng)。該模式適用于規(guī)模較小的微機應(yīng)用系統(tǒng)。（2）最大模式）最大模式u（2）最大模式）最大模式:系統(tǒng)中至少包含兩個微處理器，其中一個為主處理器，系統(tǒng)中至少包含兩個微處理器，其中一個為主處理器，即即8086/8086CPU，其它的微處理器稱之為協(xié)處理器，其它的微處理器稱之為協(xié)處理器，它們是協(xié)助主處理器工作的。它們是協(xié)助主處理器

40、工作的。 與與8088/8086CPU配合工作的協(xié)處理器有兩類，配合工作的協(xié)處理器有兩類，一類是數(shù)值協(xié)處理器一類是數(shù)值協(xié)處理器8087另一類是輸入另一類是輸入/輸出協(xié)處理器輸出協(xié)處理器8089。MN/#MX接地接地總線不再由總線不再由8086直接控制，系統(tǒng)中增加了一片專用的總直接控制，系統(tǒng)中增加了一片專用的總線控制器線控制器8288。 8086CPU 8288提供提供該模式適用于中、大規(guī)模的微機應(yīng)用系統(tǒng)中。該模式適用于中、大規(guī)模的微機應(yīng)用系統(tǒng)中。S2 S1 S03.最大模最大模式系統(tǒng)式系統(tǒng)u 3. 3.最大模式系統(tǒng)最大模式系統(tǒng)硬件連接特點：硬件連接特點：MN/#MXMN/#MX接接0V0V。時

41、鐘發(fā)生器：時鐘發(fā)生器：8284A8284A地址總線鎖存器：地址總線鎖存器：三片三片8282/74LS3738282/74LS373數(shù)據(jù)總線收發(fā)器：數(shù)據(jù)總線收發(fā)器：兩片兩片8286/82878286/8287控制總線控制器：控制總線控制器：828882883.3.最大模式系統(tǒng)最大模式系統(tǒng)u最大模式配置和最小模式配置有一個主要最大模式配置和最小模式配置有一個主要的差別：的差別： 最大模式下多了最大模式下多了8288總線控制器?？偩€控制器。u1 1 什么是時序什么是時序時序是計算機操作運行的時間順序。時序是計算機操作運行的時間順序。u2. 2. 為什么要研究時序為什么要研究時序可以進一步了解在微機系

42、統(tǒng)的工作過程中，可以進一步了解在微機系統(tǒng)的工作過程中，CPUCPU各引腳各引腳上信號之間的相對時間關(guān)系；上信號之間的相對時間關(guān)系；可以深入了解指令的執(zhí)行過程；可以深入了解指令的執(zhí)行過程；一、一、 相關(guān)的基本概念相關(guān)的基本概念微機系統(tǒng)的工作，必須嚴(yán)格按照一定的時間關(guān)系來進行，微機系統(tǒng)的工作，必須嚴(yán)格按照一定的時間關(guān)系來進行，CPUCPU定時所用的周期有三種，定時所用的周期有三種，即指令周期、機器周期（總線即指令周期、機器周期（總線周期）和時鐘周期周期）和時鐘周期。3. 指令周期、總線周期及時鐘周期指令周期、總線周期及時鐘周期（2）總線周期）總線周期(1)(1)指令周期（指令周期（Instruct

43、ion CycleInstruction Cycle） 執(zhí)行一條指令所需要的時間。執(zhí)行一條指令所需要的時間。 由于不同指令所需完成的操作差別很大，因此不同指由于不同指令所需完成的操作差別很大，因此不同指令的指令周期是不等長的。令的指令周期是不等長的。一個指令周期至少由一個或者是多個總線周期組成。一個指令周期至少由一個或者是多個總線周期組成。 u（2 2）總線周期）總線周期：CPUCPU訪問內(nèi)存或訪問內(nèi)存或I/OI/O端口執(zhí)行一次讀端口執(zhí)行一次讀/ /寫操寫操作所需的時間稱作一個總線周期。作所需的時間稱作一個總線周期。u一個總線周期一個總線周期4 4T TW W狀態(tài)，狀態(tài)，u（3 3）時鐘周期）

44、時鐘周期：一個：一個T T狀態(tài)就是一個時鐘周期，是狀態(tài)就是一個時鐘周期，是CPUCPU最小最小的定時單位，它由計算機的主頻決定。的定時單位，它由計算機的主頻決定。CLKT1 T2 T3 1nTW T4兩個狀態(tài)兩個狀態(tài)時鐘頻率時鐘頻率 一個一個T T狀態(tài)時間狀態(tài)時間5MHz5MHz 200ns(0.2s)200ns(0.2s)50MHz50MHz 20ns(0.02s)20ns(0.02s)100MHz 100MHz 10ns(0.01s)10ns(0.01s)200MHz 200MHz 5ns(0.005s)5ns(0.005s)uTw:Tw:用以延長總線周期的用以延長總線周期的T T狀態(tài)，稱

45、為狀態(tài)，稱為“等待狀態(tài)等待狀態(tài)”(Tw)(Tw)。當(dāng)當(dāng)RAMRAM或或I/OI/O接口速度較慢時，接口速度較慢時，T3T3與與 T4 T4 之間可插入若干之間可插入若干個等待狀態(tài)個等待狀態(tài) Tw Tw 。Ti狀態(tài)狀態(tài)CLKT1 T2 T3 Tw Tw Tw T4 READY(4)(4)兩個狀態(tài)兩個狀態(tài)TwTw、 TiTiTi：稱為空閑狀態(tài)，以時鐘周期：稱為空閑狀態(tài)，以時鐘周期T為單位。為單位。如果在一個總線周期后不立即執(zhí)行下一個總線周期，即如果在一個總線周期后不立即執(zhí)行下一個總線周期，即總線上無數(shù)據(jù)傳輸操作，此時總線則處于總線上無數(shù)據(jù)傳輸操作，此時總線則處于 “空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)”，在這期間，在

46、這期間，CPU執(zhí)行空閑周期執(zhí)行空閑周期Ti 。下圖表示了下圖表示了8086CPU的總線周期及其的總線周期及其“等待狀態(tài)等待狀態(tài)”和和“空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)”的情況。的情況。圖圖u最基本的總線周期由最基本的總線周期由4個個T狀態(tài)組成（狀態(tài)組成（T1、T2、T3、T4）。）。一個總線周期（插入1個Tw）一個總線周期（插入0個Tw）空閑狀態(tài)一個總線周期（插入2個Tw）T1T4T3T2T1T4TwT3T2TwT3T2T1TiT4TwTiTi總線周期讀時序總線周期讀時序1. 8086總線總線周期的讀時序周期的讀時序T1：1、M/#IO高電平，表示在這個讀周期中讀的高電平，表示在這個讀周期中讀的是存儲器中的數(shù)

47、據(jù)。是存儲器中的數(shù)據(jù)。2、 地址線信號有效，地址線信號有效，A19/S6A16/S3和和AD15AD0送出送出20位的物理地址。位的物理地址。3、 ALE：高電平，在：高電平，在T1狀態(tài)結(jié)束時信號、地狀態(tài)結(jié)束時信號、地址信號均有效，址信號均有效，ALE的下降沿將地址所存到地的下降沿將地址所存到地址鎖存器址鎖存器8282中。中。4、#BHE有效，用來表示高有效，用來表示高8位數(shù)據(jù)總線上的位數(shù)據(jù)總線上的信息有效。信息有效。5、DT/#R變低，表示數(shù)據(jù)的方向是由存儲器變低，表示數(shù)據(jù)的方向是由存儲器到到CPU。T2： 1、高四位地址、高四位地址/狀態(tài)線狀態(tài)線A19/S6A16/S3送出狀態(tài)信息送出狀態(tài)

48、信息S6S3，指示出當(dāng)前正在使用的段寄存器及指示出當(dāng)前正在使用的段寄存器及中斷允許情況。中斷允許情況。 2、低、低16位地址位地址/數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線AD15AD0浮空進入高阻狀態(tài)，為下面浮空進入高阻狀態(tài)，為下面讀取數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。讀取數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。 3、 #BHE/S7變成高電平，輸出變成高電平，輸出狀態(tài)信息狀態(tài)信息S7（無定義）。（無定義）。 4、#RD信號有效，表示要對信號有效，表示要對存儲器進行讀操作。存儲器進行讀操作。 5、#DEN有效，選通總線收發(fā)器有效，選通總線收發(fā)器8286可以接收數(shù)據(jù)。可以接收數(shù)據(jù)。T3： 當(dāng)當(dāng)READY信號有效時，信號有效時，將選中的內(nèi)存單元中的將選中的內(nèi)存單元中的數(shù)據(jù)

49、送到數(shù)據(jù)總線上。數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上。T4： 在在T4前一狀前一狀態(tài)的下降沿態(tài)的下降沿采集數(shù)據(jù)，采集數(shù)據(jù)，讀總線周期讀總線周期結(jié)束。結(jié)束。2. 8086總線周期的寫時序總線周期的寫時序?qū)懪c讀的差別寫與讀的差別u 3. 3.寫總線操作的與讀總線操作有如下不同點：寫總線操作的與讀總線操作有如下不同點：ADAD1515ADAD0 0引腳在引腳在T T2 2期間沒有變?yōu)楦咦瓒墙又洼敵龃陂g沒有變?yōu)楦咦瓒墙又洼敵龃龑懭氲臄?shù)據(jù)。寫入的數(shù)據(jù)。T2T2一開始處理器就提供數(shù)據(jù)和寫入命令一開始處理器就提供數(shù)據(jù)和寫入命令WRWR，這就為存儲，這就為存儲器和器和I IO O接口在完成地址譯碼后可盡早啟動寫入操作

50、提接口在完成地址譯碼后可盡早啟動寫入操作提供條件。供條件。由于寫操作性質(zhì)決定，由于寫操作性質(zhì)決定，DTDT#R#R信號在整個總線周期期間信號在整個總線周期期間保持為高電平。保持為高電平。#DEN#DEN引腳在引腳在T2T2前就提供有效電平，讓數(shù)據(jù)總線緩沖器提前就提供有效電平，讓數(shù)據(jù)總線緩沖器提早作好傳送待寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。早作好傳送待寫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備?？偩€請求總線請求/ /響應(yīng)時序分為三個階段：請求、使用和釋響應(yīng)時序分為三個階段：請求、使用和釋放總線，在放總線，在80868086系統(tǒng)的最小模式下，使用一對聯(lián)絡(luò)信號系統(tǒng)的最小模式下，使用一對聯(lián)絡(luò)信號HOLDHOLD和和HLDAHLDA控制三個階段的轉(zhuǎn)換。

51、控制三個階段的轉(zhuǎn)換。 復(fù)位后復(fù)位后 8086 CPU的內(nèi)部寄存器狀態(tài)為：的內(nèi)部寄存器狀態(tài)為：標(biāo)志寄存器、指令指針（標(biāo)志寄存器、指令指針（IP）、）、DS、SS和和ES清零；清零；CS置置FFFFH；指令隊列清空。指令隊列清空。u8086/80888086/8088系統(tǒng)中，地址總線是系統(tǒng)中，地址總線是2020位的，它可以直接尋址位的，它可以直接尋址1MB1MB空間；空間；u而而CPUCPU中寄存器都是中寄存器都是1616位的，只能對位的，只能對64KB64KB尋址；尋址；u為了解決此矛盾，將內(nèi)存空間分為若干邏輯段，每個邏輯為了解決此矛盾，將內(nèi)存空間分為若干邏輯段，每個邏輯段的容量段的容量=64KB=64KB，邏輯段中每個單元可用其邏輯地址表示。，邏輯段中每個單元可用其邏輯地址表示。u邏輯段可重疊、可分開、可連續(xù)、可不連續(xù)。邏輯段可重疊、可分開、可連續(xù)、可不連續(xù)。段起始地址，兩種地址概念段起始地址，兩種地址概念1.2.3 16位微處理器存儲器組織位微處理器存儲器組織 16的整數(shù)倍的整數(shù)倍u（1 1）邏輯地址：）邏輯地址： 段基址：偏移量段基址：偏移量 u作用：編程時使用作用：編程時使用u來源：根據(jù)來源：根據(jù)CPUCPU訪問存儲器數(shù)據(jù)類型不同，其來源不同訪問存儲器數(shù)據(jù)類型不同，其來源不同 如：從內(nèi)存中取指令，段基址（如：從內(nèi)存中取指令，