微处理器原理与接口技术

1、微处理器原理与接口技术微处理器原理与接口技术（第（第1-8章）章）课程简介课程简介 掌握微处理器、微机、单片机的基本结构及工作原理掌握微处理器、微机、单片机的基本结构及工作原理 掌握微机、单片机输入输出接口的工作原理掌握微机、单片机输入输出接口的工作原理掌握单片机应用系统硬件及软件设计方法掌握单片机应用系统硬件及软件设计方法课程教学目标课程教学目标SO1SO1课程主要内容：课程主要内容：一、一、8086/8088 CPU及微机系统工作原理及微机系统工作原理8086/8088内部结构、外部引脚、工作方式、总线时序、微机系统组成。内部结构、外部引脚、工作方式、总线时序、微机系统组成。二、微机接口技

2、术二、微机接口技术存储器、并行接口、串行接口、定时存储器、并行接口、串行接口、定时/计数器、中断控制器。计数器、中断控制器。三、三、80C51单片机基本工作原理单片机基本工作原理80C51内部结构、外部引脚、工作时序。内部结构、外部引脚、工作时序。四、四、80C51单片机内部接口电路单片机内部接口电路并口、串口、定时并口、串口、定时/计数器、中断系统。计数器、中断系统。五、五、80C51单片机程序设计单片机程序设计指令系统、汇编程序设计、指令系统、汇编程序设计、C51程序设计。程序设计。六、六、80C51单片机应用系统设计单片机应用系统设计串行扩展总线、人机接口、模拟接口、功率接口、设计实例。

3、串行扩展总线、人机接口、模拟接口、功率接口、设计实例。多动手、勤思考、善总结。多动手、勤思考、善总结。如何学好本课程：如何学好本课程：第一章第一章 微型计算机基础知识微型计算机基础知识 1.1 1.1 数制与编码数制与编码1.2 1.2 微机的基本结构和工作特点微机的基本结构和工作特点 1.1 1.1 数制与编码数制与编码一、不同数制及其相互转换一、不同数制及其相互转换例：例：100=100D=64H=01100100B=144Q二、计算机中的信息编码二、计算机中的信息编码1、无符号整数的编码、无符号整数的编码 普通二进制码普通二进制码 BCD码码例：例：123的普通二进制码为的普通二进制码为

4、7Bh，8421BCD码为码为123h.2、有符号整数的编码、有符号整数的编码 原码原码 反码反码 补码补码例：例：-1的的8位补码为位补码为FFh，16位补码为位补码为FFFFh.3、浮点数的编码、浮点数的编码IEEE-754标准格式标准格式单精度（单精度（32位）、双精度（位）、双精度（64位）、长双精度（位）、长双精度（80位）位）例：例：-123456.0的的32位浮点数形式为位浮点数形式为C7 F1 20 00h.4、西文字符的编码、西文字符的编码ASCIIASCII编码编码数字符号数字符号09：30H39H小写字母：小写字母：az：61H7AH大写字母：大写字母：AZ：41H5AH

5、标点符号：标点符号：控制字符：控制字符：扩展字符：扩展字符：例：例：HELLO字符串的字符串的ASCII编码为编码为48454C4C4Fh.5、汉字编码、汉字编码国标码国标码机内码机内码加上加上8080H例：例：“你好！你好！”的机内码为的机内码为C4E3BAC3A3A1h.C4E3BAC3A3A1h.一级常用汉字一级常用汉字37553755个，个，二级次常用汉字二级次常用汉字30083008个个输入码（键盘输入）输入码（键盘输入）字形码（显示、打印）字形码（显示、打印）6、其它信息在计算机中的编码表示、其它信息在计算机中的编码表示图片、声音、视频图片、声音、视频编码标准编码标准 微型机将运算

6、器和控制器集成在一块芯片上，该芯片被称为微处理器MPU（Micro Processing Unit），也就是我们习惯说的CPU（Central Processing Unit），是计算机结构中心的核心部分。计算机的基本结构框图（1）运算器：是计算机对各种数据进行运算，对各种信息进行加工、处理的部件，因此，它是数据运算、加工和处理的中心。（2）存储器：是计算机存放各种数据、信息和执行程序的部件。存储器又分主存储器（又称内存）和辅助存储器（又称外存）。（3）输入设备：它给计算机输入各种原始信息，包括数据、文字、声音、图像和程序，并将它们转换成计算机能识别的二进制代码存入存储器中。常用的输入设备有键

7、盘、鼠标、扫描仪，手写板及数码相机等。（4）输出设备：它将计算机中各种数据运算的结果，各种信息加工、处理的结果以人们可识别的信息形式输出。常用的输出设备有显示器、打印机等。 输入、输出设备是人机交互的设备，统称为外部设备，简称外设。（5）控制器：是计算机对以上各部件进行控制、指挥，以实现计算机运行过程自动化的部件。因此，它是计算机发布操作命令的控制中心和指挥系统。 以上的五大基本组成是计算机的实体，统称为计算机硬件（Hardware）。其中运算器和控制器称为计算机系统的主机。而把包括解题步骤在内的各式各样的程序叫做计算机软件（Software）。 微处理器就是把中央处理器CPU的复杂电路，包括

8、运算器和控制器做在一片或几片大规模集成电路的半导体芯片上。把这种微缩的CPU大规模集成电路LSI（Large Scale Integration）称为微处理器（Microprocessor），简称MP、P或CPU。其职能是执行算术、逻辑运算和控制整个计算机自动地、协调地完成操作。1.2 1.2 微机的基本结构和工作特点微机的基本结构和工作特点 微机基本结构（主机部分）微机基本结构（主机部分）微处理器微处理器微型计算机系统从局部到全局分为三个层次：微型计算机系统从局部到全局分为三个层次：微型计算机（主机）微型计算机（主机）微型计算机系统微型计算机系统+ +存储器存储器+I/O+I/O接口接口+

9、+总线总线+ +外设外设+ +电源电源+ +软件软件微机工作特点微机工作特点（Von NeumannVon Neumann的程序存储思想）的程序存储思想）首先将程序首先将程序( (指令序列指令序列) )编好，然后通过输入设备送到存储器中保存起来，编好，然后通过输入设备送到存储器中保存起来，接下来就可以由计算机自动执行存好的程序了。具体过程是：接下来就可以由计算机自动执行存好的程序了。具体过程是：取出指令：从存储单元取出一条指令送到取出指令：从存储单元取出一条指令送到CPUCPU内部的指令寄存器暂存；内部的指令寄存器暂存；分析指令：将指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出对应的微操作；分析指令：

10、将指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出对应的微操作；执行指令：向有关部件发出控制信号，完成指令规定的操作；执行指令：向有关部件发出控制信号，完成指令规定的操作；继续执行下一条指令，直到程序执行完为止。继续执行下一条指令，直到程序执行完为止。匈牙利数学家冯匈牙利数学家冯诺依曼诺依曼微机系统实例微机系统实例-IBM PC/XT机机主板主板总线的层次总线的层次（1）片内总线：又称芯片内部总线，位于CPU芯片内部，用来实现CPU内部各功能单元电路之间的相互连接和信号的相互传递。（2）片总线：又称元件级总线，是微机主板上以CPU为核心，芯片与芯片间连接的总线。（3）内总线：通常又称为微机系统总线，用来

11、实现计算机系统中的插件板与插件板间的连接。各种微计算机系统中都有自己的系统总线，如IBM PC微机的PC总线，IBM PC/XT微机的ISA总线，80386/80486微机的EISA总线以及Pentium微机的PCI，AGP总线等。（4）外总线：又称通信总线，用于系统之间的连接，完成系统与系统间的通信。例如，微机系统与微机系统、微机系统与测量仪器之间、微机系统与其他电子设备系统之间、微机系统与多媒体设备之间的通信。如RS-232C，IEEE-488，CAMAC和USB等。1.1 1.1 数制与编码数制与编码1.2 1.2 微机的基本结构和工作特点微机的基本结构和工作特点 本章小节本章小节作业：

12、作业： 1-2EO1EO1第二章第二章 8086/80888086/8088微处理器结构及工作原理微处理器结构及工作原理 2.1 2.1 微处理器的主要性能指标微处理器的主要性能指标 2.2 8086/80882.2 8086/8088的内部结构的内部结构 2.3 8086/80882.3 8086/8088的引脚功能与工作方式的引脚功能与工作方式 2.4 8086/80882.4 8086/8088的总线周期与工作时序的总线周期与工作时序 2.5 8086/80882.5 8086/8088的存储器和的存储器和I/OI/O端口组织端口组织 2.6 322.6 32位位80X8680X86微处

13、理器微处理器 字长字长: :4 4位，位，8 8位，位，1616位，位，3232位位,64,64位位 指令数指令数: :8086/80888086/8088有有133133条基本指令条基本指令 运算速度运算速度: :MIPSMIPS 可访问地址空间可访问地址空间: :n n条地址线可访问条地址线可访问2n个存储单元个存储单元 高速缓存高速缓存: :位于位于CPUCPU与主存储器之间与主存储器之间 虚拟存储空间虚拟存储空间: :外存用作内存扩展外存用作内存扩展 多处理器支持多处理器支持: :主处理器主处理器+ +协处理器协处理器2.12.1微处理器的主要性能指标微处理器的主要性能指标2.22.2

14、8086/80888086/8088微处理器的内部结构微处理器的内部结构一、一、8086/8088CPU8086/8088CPU的编程结构的编程结构 80868086功能：负责指令的执行，进行功能：负责指令的执行，进行8 8位及位及1616位的各种运算。位的各种运算。组成：组成： 运算器运算器:ALU(:ALU(算术逻辑单元算术逻辑单元)+)+暂存器暂存器+ +标志寄存器标志寄存器(FLAG)(FLAG) 通用寄存器组通用寄存器组:AX,BX,CX,DX,BP,SP,SI,DI:AX,BX,CX,DX,BP,SP,SI,DI 控制器控制器: :核心为指令译码器核心为指令译码器1. 1. 执行部

15、件（执行部件（EUEU）2. 2. 总线接口单元（总线接口单元（BIUBIU）功能：负责与存储器及功能：负责与存储器及I/OI/O接口之间的数据传送操作。接口之间的数据传送操作。 从程序存储单元取指令送到指令队列，供从程序存储单元取指令送到指令队列，供EUEU执行执行; ; 从数据存储单元或从数据存储单元或I/OI/O端口取操作数端口取操作数; ; 将操作结果送到数据存储单元或将操作结果送到数据存储单元或I/OI/O端口。端口。组成：组成： 段寄存器（段寄存器（DSDS、CSCS、ESES、SSSS） 指令指针寄存器指令指针寄存器IPIP（指向下一条要执行指令）（指向下一条要执行指令） 20

16、20位地址加法器（逻辑地址位地址加法器（逻辑地址2020位物理地址）位物理地址） 6 6字节（字节（80888088为为4 4字节）指令队列缓冲器字节）指令队列缓冲器(FIFO(FIFO结构结构) )3. BIU3. BIU与与EUEU的协调工作的协调工作 每当每当80868086的指令队列中有两个空字节，或的指令队列中有两个空字节，或80888088的指令队列的指令队列 中有一个空字节时，中有一个空字节时，BIUBIU就会自动进入总线周期，把指令取就会自动进入总线周期，把指令取 到指令队列中。取指的顺序是按指令在程序存储单元中的到指令队列中。取指的顺序是按指令在程序存储单元中的 存储顺序。存

17、储顺序。每当每当EUEU准备执行一条指令时，它会从准备执行一条指令时，它会从BIUBIU部件的指令队列部件的指令队列 前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。前部取出指令的代码，然后用几个时钟周期去执行指令。 在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者在执行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I IO O端口，端口， 那么那么EUEU就会请求就会请求BIUBIU进入总线周期，完成访问内存或者进入总线周期，完成访问内存或者 I IO O端口的操作；如果此时端口的操作；如果此时BIUBIU正好处于空闲状态，会立即正好处于空闲状态，会立即 响应响应EUEU的请求。但是，如果的请求。但是，如

18、果BIUBIU正在将某个指令字节取到指正在将某个指令字节取到指 令队列中，则令队列中，则BIUBIU将首先完成这个取指令的总线周期，然后将首先完成这个取指令的总线周期，然后 再去响应再去响应EUEU发出的访问总线的请求。发出的访问总线的请求。当指令队列已满，且当指令队列已满，且EUEU又没有总线访问请求时，又没有总线访问请求时，BIUBIU便进便进 入空闲状态。入空闲状态。在执行转移指令、调用指令和返回指令时，在执行转移指令、调用指令和返回指令时，EUEU会将指令会将指令 队列中已经装入的字节全部消除，并要求队列中已经装入的字节全部消除，并要求BIUBIU开始读取开始读取 要转向的那个程序段中

19、的指令代码。要转向的那个程序段中的指令代码。不难看出，不难看出，BIUBIU与与EUEU的工作是不同步的。的工作是不同步的。EUEU在执行指令的时候，在执行指令的时候，BIUBIU也在进行取指令、读操作数或存操作结果的操作，这是一个也在进行取指令、读操作数或存操作结果的操作，这是一个并行工作过程，改变了以往计算机取指令并行工作过程，改变了以往计算机取指令译码译码执行指令的执行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率。串行工作方式，大大提高了工作效率。图8086/8088CPU的寄存器结构 二、二、 8086/8088CPU8086/8088CPU内部寄存器内部寄存器AX，BX，CX，DX，CS，

20、DS，SS，ES，BP，SP，SI，DI，IP，FLAG共14个。1.1.数据寄存器数据寄存器四个四个1616位数据寄存器（位数据寄存器（AXAX、BXBX、CXCX、DXDX），可以存放），可以存放1616位位的操作数，也可拆成的操作数，也可拆成8 8个个8 8位的寄存器（位的寄存器（AHAH、ALAL；BHBH、BLBL；CHCH、CLCL；DHDH、DLDL）来使用。其中）来使用。其中AXAX称为累加器，称为累加器，BXBX称为基称为基址寄存器，址寄存器，CXCX称为计数寄存器，称为计数寄存器，DXDX称为数据寄存器。称为数据寄存器。2.2.指针寄存器指针寄存器两个两个1616位的指针寄

21、存器位的指针寄存器SPSP和和BPBP，其中，其中SPSP是堆栈指针寄存是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器器，由它和堆栈段寄存器SSSS一起来确定堆栈在内存中的一起来确定堆栈在内存中的位置；位置； BPBP是基址指针寄存器，通常用于存放基地址。是基址指针寄存器，通常用于存放基地址。3.3.变址寄存器变址寄存器两个两个1616位的变址寄存器位的变址寄存器SISI和和DIDI，其中，其中SISI是源变址寄存器，是源变址寄存器，DIDI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址方式。是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址方式。4.4.段寄存器段寄存器四个四个1616位段寄存器，即代码段寄存器位段寄存器

22、，即代码段寄存器CSCS、数据段寄存器、数据段寄存器DSDS、堆、堆栈段寄存器栈段寄存器SSSS和附加段寄存器和附加段寄存器ESES。这些段寄存器的内容与有效。这些段寄存器的内容与有效的地址偏移量一起，可确定内存的物理地址。通常的地址偏移量一起，可确定内存的物理地址。通常CSCS控制程序控制程序区，区，DSDS和和ESES控制数据区，控制数据区，SSSS控制堆栈区。控制堆栈区。5.5.指令指针寄存器指令指针寄存器IPIPIPIP和和CSCS一起可以确定下一条指令的内存地址。顺序执行程序一起可以确定下一条指令的内存地址。顺序执行程序时，时，CPUCPU每取一个指令字节，每取一个指令字节，IPIP

23、自动加自动加1 1，指向下一个要读，指向下一个要读取的字节；当取的字节；当IPIP单独改变时，会发生段内的程序转移；当单独改变时，会发生段内的程序转移；当CSCS和和IPIP同时改变时，会产生段间的程序转移。同时改变时，会产生段间的程序转移。6.6.处理器状态字处理器状态字FLAGFLAG（FLAGFLAG）FLAGFLAG标志寄存器的内容，又称为处理器状态字标志寄存器的内容，又称为处理器状态字PSWPSW。其中共有。其中共有9 9个标志位，可分成两类：个标志位，可分成两类：一类为状态标志，一类为控制标志一类为状态标志，一类为控制标志。其中状态标志表示前一步操作（如加、减等）执行以后，其中状态

24、标志表示前一步操作（如加、减等）执行以后，ALUALU所处的状态，后续操作可以根据这些状态标志进行判断，实现所处的状态，后续操作可以根据这些状态标志进行判断，实现转移；控制标志则可以通过指令人为设置，用以对某一种特定转移；控制标志则可以通过指令人为设置，用以对某一种特定的功能起控制作用（如中断屏蔽等），反映了人们对微机系统的功能起控制作用（如中断屏蔽等），反映了人们对微机系统工作方式的可控制性。工作方式的可控制性。状态标志：状态标志：6 6个个ZFZF零标志，运算结果为零标志，运算结果为0 0时，时，ZF=1ZF=1。CFCF进位标志，做加法时最高位出现进位或做减法时最高位进位标志，做加法时最

25、高位出现进位或做减法时最高位 出现借位，出现借位，CF=1CF=1。AFAF辅助进位标志，通常用于对辅助进位标志，通常用于对BCDBCD算术运算结果的调整。算术运算结果的调整。OFOF溢出标志。有符号数运算结果超出溢出标志。有符号数运算结果超出8/168/16位补码表示范围位补码表示范围 时，时，OF=1OF=1。PFPF奇偶标志，运算结果低奇偶标志，运算结果低8 8位中位中l l的个数为偶数时，的个数为偶数时，PF=1PF=1。SFSF符号标志，与运算结果的最高位取相同的值。符号标志，与运算结果的最高位取相同的值。控制标志：控制标志：3 3个个TFTF陷阱标志陷阱标志( (单步标志位、跟踪标

26、志单步标志位、跟踪标志) )。将该位置。将该位置1 1，将，将 使使8086/80888086/8088进入单步工作方式，通常用于程序的调试。进入单步工作方式，通常用于程序的调试。IFIF中断允许标志，将若该位置中断允许标志，将若该位置1 1，则处理器可以响应可，则处理器可以响应可 屏蔽中断，否则不响应。屏蔽中断，否则不响应。DFDF方向标志，将该位清零，则串操作指令的地址调整方方向标志，将该位清零，则串操作指令的地址调整方 向为递增，否则，为递减。向为递增，否则，为递减。一、一、8086/8088CPU8086/8088CPU的两种工作模式的两种工作模式为了适应各种应用场合，在设计为了适应各

27、种应用场合，在设计8086/8088CPU8086/8088CPU芯片时，就考虑芯片时，就考虑了其可工作在两种模式下，即最小模式与最大模式。了其可工作在两种模式下，即最小模式与最大模式。最小模式：最小模式：系统中只有一个系统中只有一个8086/80888086/8088微处理器，所有的总线微处理器，所有的总线控制信号都由控制信号都由8086/80888086/8088直接产生，系统中的总线控制逻辑电直接产生，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少，最小模式适用于规模较小的微机应用系统。路被减到最少，最小模式适用于规模较小的微机应用系统。最大模式：最大模式：系统中至少包含两个微处理器，系统中至少包含

28、两个微处理器， 8086/80888086/8088为主处为主处理器，其它的为协处理器，协助主处理器工作。而总线控制信理器，其它的为协处理器，协助主处理器工作。而总线控制信号由号由82888288总线控制器产生。最大模式用在中、大规模的微机应总线控制器产生。最大模式用在中、大规模的微机应用系统中。用系统中。2.3 8086/80882.3 8086/8088微处理器工作模式及外部结构微处理器工作模式及外部结构最小模式下的系统结构图最小模式下的系统结构图最大模式下的系统结构图最大模式下的系统结构图二、二、8086/8088CPU8086/8088CPU的外部引脚的外部引脚 两种模式下名称和功能相

29、同的引脚两种模式下名称和功能相同的引脚: :VCCVCC、GNDGND： 电源、接地引脚电源、接地引脚,8086/8088,8086/8088采用单一的采用单一的+5V+5V电电 源，但有两个接地引脚。源，但有两个接地引脚。AD15AD15AD0: AD0: 地址地址/ /数据复用的总线信号引脚数据复用的总线信号引脚, ,分时输出低分时输出低1616 位地址及位地址及1616位数据。位数据。A19/s6A19/s6A16/s3: A16/s3: 地址地址/ /状态复用信号引脚状态复用信号引脚, ,分时输出分时输出存储器存储器高高4 4位位 地址及状态信息，其中地址及状态信息，其中s6s6始终为

30、低电平，始终为低电平，S5S5用来用来 指示中断允许标志指示中断允许标志IFIF的状态；的状态；s4s4、s3s3共有四种组共有四种组 合，用来表示当前使用的段寄存器，即：合，用来表示当前使用的段寄存器，即： 00:ES00:ES，01:SS01:SS，10:CS10:CS，11:DS11:DS。 80868086的引脚功能的引脚功能NMINMI、INTR:INTR:中断请求信号输入引脚，引入中断源向中断请求信号输入引脚，引入中断源向CPUCPU提出的提出的 中断请求信号，前者为上升沿有效，后者为高电平中断请求信号，前者为上升沿有效，后者为高电平 有效，前者为非屏蔽中断请求，后者为可屏蔽中断有

31、效，前者为非屏蔽中断请求，后者为可屏蔽中断 请求信号。请求信号。 : :读控制输出信号引脚，低电平有效，用以指明要执读控制输出信号引脚，低电平有效，用以指明要执 行一个对内存单元或行一个对内存单元或I/OI/O端口的读操作，具体是读内端口的读操作，具体是读内 存单元，还是读存单元，还是读I/OI/O端口，取决于端口，取决于 控制信号。控制信号。RDCLKCLK：时钟信号输入引脚，时钟信号为矩形波信号，占空：时钟信号输入引脚，时钟信号为矩形波信号，占空 比约为比约为33%33%，即，即1/31/3周期为高电平，周期为高电平，2/32/3周期为低电平，周期为低电平， 8086/80888086/8

32、088的时钟频率（又称为主频）为的时钟频率（又称为主频）为4.77MHz4.77MHz，即，即 从该引脚输入的时钟信号的频率为从该引脚输入的时钟信号的频率为4.77MHz4.77MHz。 /M IORESET:RESET:复位信号输入引脚，高电平有效。复位信号输入引脚，高电平有效。8088/8086CPU8088/8086CPU要求复位要求复位 信号至少维持信号至少维持4 4个时钟周期才能起到复位的效果，复位信号个时钟周期才能起到复位的效果，复位信号 输入之后，输入之后，CPUCPU结束当前操作，并对处理器的标志寄存器、结束当前操作，并对处理器的标志寄存器、 IPIP、DSDS、SSSS、ES

33、ES寄存器及指令队列进行清零操作，而将寄存器及指令队列进行清零操作，而将CSCS 设置为设置为0FFFFH0FFFFH。READY:READY:准备就绪信号输入引脚，高电平有效，准备就绪信号输入引脚，高电平有效，READYREADY引脚接收来自引脚接收来自 内存或内存或I/OI/O端口的响应信号，为高时表明内存单元或端口的响应信号，为高时表明内存单元或I/OI/O端端 口已经准备好进行读写操作，为低则表示还没有准备好，口已经准备好进行读写操作，为低则表示还没有准备好， CPUCPU就会在总线周期中自动插入就会在总线周期中自动插入TwTw等待周期，直到检测到高等待周期，直到检测到高 电平才进行数

34、据传输。电平才进行数据传输。 测试信号输入引脚，低电平有效测试信号输入引脚，低电平有效,TEST,TEST信号与信号与WAITWAIT指令指令 结合起来使用，结合起来使用，CPUCPU执行执行WAITWAIT指令后，处于等待状态，指令后，处于等待状态， 当当TESTTEST引脚输入低电平时，系统脱离等待状态，继续引脚输入低电平时，系统脱离等待状态，继续 执行执行WAITWAIT指令后面的指令。指令后面的指令。最小最小/ /最大模式选择输入引脚，其高、低输入电平决定最大模式选择输入引脚，其高、低输入电平决定了了CPUCPU工作在最小模式还是最大模式，接工作在最小模式还是最大模式，接+5V+5V时

35、，时，CPUCPU工工作于最小模式，接地时，作于最小模式，接地时，CPUCPU工作于最大模式。工作于最大模式。高高8 8位数据允许位数据允许/ /状态复用信号输出引脚。分时输出有效状态复用信号输出引脚。分时输出有效信号，表示高信号，表示高8 8位数据线位数据线D15D15D8D8上的数据有效和上的数据有效和S7S7状态状态信号，但信号，但S7S7未定义任何实际意义。未定义任何实际意义。 7/BHE S ：/MN MX：:TEST最小模式下的引脚最小模式下的引脚中断响应输出引脚，低电平有效，该信号是中断响应输出引脚，低电平有效，该信号是CPUCPU响应中响应中断请求后向中断源发出的认可信号，并用

36、以通知中断源，断请求后向中断源发出的认可信号，并用以通知中断源，提供中断类型码，该信号为两个连续的负脉冲。提供中断类型码，该信号为两个连续的负脉冲。地址锁存允许输出信号，高电平有效，地址锁存允许输出信号，高电平有效，CPUCPU通过该引脚通过该引脚向地址锁存器向地址锁存器8282/82838282/8283发出地址锁存允许信号，把当发出地址锁存允许信号，把当前地址前地址/ /数据复用总线上输出的地址信息锁存起来。数据复用总线上输出的地址信息锁存起来。:INTA:ALE数据允许输出引脚，低电平有效，为总线收发器数据允许输出引脚，低电平有效，为总线收发器82868286提供一个控制信号，表示提供一

37、个控制信号，表示CPUCPU当前准备发送或接收一个当前准备发送或接收一个数据。数据。 :DEN/:DT R/:M IO数据收发控制输出，在使用数据收发控制输出，在使用8286/82878286/8287作为数据总线收作为数据总线收发器时控制数据传送的方向，高电平表示数据由发器时控制数据传送的方向，高电平表示数据由CPUCPU经经总线收发器总线收发器8286/82878286/8287输出，否则，数据传送方向相反。输出，否则，数据传送方向相反。存储器或存储器或I/OI/O端口选择输出端口选择输出, , 低电平表示低电平表示CPUCPU要进行要进行I/OI/O端口的读写操作，低位地址总线上出现的是

38、端口的读写操作，低位地址总线上出现的是I/OI/O端口的端口的地址；高电平表示地址；高电平表示CPUCPU要进行存储器的读写操作，地址要进行存储器的读写操作，地址总线上出现的是要访问的存储器的地址。总线上出现的是要访问的存储器的地址。写控制信号输出，低电平有效，与写控制信号输出，低电平有效，与 配合配合实现对存储单元或实现对存储单元或I/OI/O端口的写操作控制。端口的写操作控制。 :WR总线保持请求输入，高电平有效。这是系统中的其它总线保持请求输入，高电平有效。这是系统中的其它总线部件向总线部件向CPUCPU发来的总线请求信号。发来的总线请求信号。:HOLD:HLDA总线保持响应输出，高电平

39、有效，表示总线保持响应输出，高电平有效，表示CPUCPU认可其它认可其它总线部件提出的总线占用请求，准备让出总线控制权。总线部件提出的总线占用请求，准备让出总线控制权。/M IO最大模式下的引脚最大模式下的引脚210,SSSS2S1S0总线周期000中断响应001读I/O端口010写I/O端口011暂停100取指101读存储器110写存储器111无作用10,QSQSQS1 QS0性能00无操作01从指令队列的第一个字节取走代码10队列为空11除第一个字节外，还取走了后续字节中的代码10/,/RQ GTRQ GTLOCK：多处理器系统中的总线请求：多处理器系统中的总线请求/允许线。允许线。：总线

40、封锁信号，多处理器系统中避免访问冲突。：总线封锁信号，多处理器系统中避免访问冲突。与与80878087（协处理器）或（协处理器）或80898089（I/OI/O处理器）处理器）相连接，保证系统中的各个处理器同步工相连接，保证系统中的各个处理器同步工作，实现总线共享。作，实现总线共享。2.4 8086/80882.4 8086/8088的总线周期与工作时序的总线周期与工作时序 一、一、 8086/8088CPU8086/8088CPU的时钟的时钟占空比为占空比为1/31/3的矩形波，由的矩形波，由82848284时钟发生器产生。时钟发生器产生。二、二、 8086/8088CPU8086/8088

41、CPU的总线周期的总线周期概念：概念：BIUBIU通过总线访问一次（读写一次数据或读取一次指令）通过总线访问一次（读写一次数据或读取一次指令） 存储器或存储器或I/OI/O接口所花的时间。接口所花的时间。 1 1个总线周期个总线周期=4=4个个T T状态状态 + + 若干个可选的若干个可选的TwTw状态状态最小模式下的总线写操作时序最小模式下的总线写操作时序8086最小模式下的总线写操作时序（2）读总线周期时序 最小模式下的总线读操作时序 （3）中断响应周期时序 典型的8086中断时序图指令与总线操作指令与总线操作注：注：. 8086/8088. 8086/8088采用小端字节序（采用小端字节

42、序（little endianlittle endian），），. . 字型数据低字节所在的低地址单元为偶数时，称为字型数据低字节所在的低地址单元为偶数时，称为规则字规则字（如本例），（如本例）， 否则称为否则称为非规则字非规则字。. 8086. 8086应用系统中，应用系统中，ABh179BBh179B9h对于对于80868086应用系统：应用系统：. BHE. BHE与与A0A0的的0000、0101、1010组合分别对应一个总线周期内对偶地址的组合分别对应一个总线周期内对偶地址的1616位读写位读写 （如本例）、对奇地址的（如本例）、对奇地址的8 8位读写、对偶地址的位读写、对偶地址的8

43、 8位读写。位读写。. . 规则字的读写只需一个总线周期，规则字的读写只需一个总线周期，非规则字的读写需要两个总线周期非规则字的读写需要两个总线周期。CDh179BAh179B8hA0=0A0=0BHE=0BHE=0D0D0D7D7D8D8D15D15D0D0D15D15A1A1A19A19A1A1A19A19A0A0A19A19MEMWMEMW偶地址偶地址单元单元奇地址奇地址单元单元图中图中步步的操作分别对的操作分别对应一个总线周应一个总线周期中的期中的T1T1T4T4时钟周期。时钟周期。MOV AX,1234hMOV DS,AX MOV BX,0ABCDhMOV 5678h,BX MOV

44、DX, 2A8h NEXT: IN AL, DX OUT DX, AL JMP NEXT执行效果？执行效果？1. 1. 存储容量存储容量8086/80888086/8088有有2020根地址线，可以直接寻址的存储器单元数为根地址线，可以直接寻址的存储器单元数为1MB1MB。2. 2. 物理地址物理地址8086/80888086/8088可直接寻址可直接寻址1MB1MB的存储空间，其地址区域为的存储空间，其地址区域为00000H 00000H FFFFFHFFFFFH，访问每个存储单元所需的，访问每个存储单元所需的2020位地址，称为存储单元位地址，称为存储单元的的物理地址物理地址，也称实际地址

45、。，也称实际地址。2.5 8086/80882.5 8086/8088的存储器和的存储器和I/OI/O端口组织端口组织一、存储器组织一、存储器组织3. 3. 存储器的分段及逻辑地址存储器的分段及逻辑地址由于由于CPUCPU内部的寄存器都是内部的寄存器都是1616位的，为了能够提供位的，为了能够提供2020位的位的物理地址，系统中采用了存储器分段的方法。物理地址，系统中采用了存储器分段的方法。1MB1MB存储器存储器空间逻辑上可划分为空间逻辑上可划分为64K64K个段，两个相邻段的首地址相差个段，两个相邻段的首地址相差1616个字节，每个段最大存储量个字节，每个段最大存储量64KB64KB。由。

46、由CSCS、DSDS、SSSS、ESES段寄存器来指定存储单元所处的段，段寄存器来指定存储单元所处的段， 由由IPIP、SPSP、 BXBX、BPBP、SISI、DIDI等地址指针寄存器指定或由指令直接给出等地址指针寄存器指定或由指令直接给出存储单元相对于所处段起始地址的存储单元相对于所处段起始地址的1616位段内偏移量（也位段内偏移量（也称偏移地址或称偏移地址或有效地址有效地址）。）。以段值以段值: :段内偏移量形式表示的地址称为段内偏移量形式表示的地址称为逻辑地址逻辑地址。（段地址（段地址: :偏移地址）偏移地址）存储器的每个段的容量为存储器的每个段的容量为64KB64KB，并允许在整个存

47、储空间内浮动，并允许在整个存储空间内浮动，即段与段之间可以部分重叠、完全重叠、连续排列，非常灵活。即段与段之间可以部分重叠、完全重叠、连续排列，非常灵活。4.4.物理地址的形成物理地址的形成 物理地址物理地址= =段值段值16+16+偏移地址偏移地址例如：逻辑地址例如：逻辑地址1234H:0005H1234H:0005H对应的物理地址为对应的物理地址为12345H12345H。注意：注意：. . 物理地址与逻辑地址并不是一一对应的；物理地址与逻辑地址并不是一一对应的；. . 段寄存器与偏移地址寄存器的搭配段寄存器与偏移地址寄存器的搭配5.5.存储器分段组织带来的好处存储器分段组织带来的好处.

48、. 便于操作系统对应用程序进行有效的内存管理（地址浮动）；便于操作系统对应用程序进行有效的内存管理（地址浮动）；. . 压缩代码长度。压缩代码长度。 程序代码和数据不超过程序代码和数据不超过64KB64KB时时, ,可使用同一个段空间。可使用同一个段空间。6.6.系统专用存储空间系统专用存储空间. .中断矢量区：中断矢量区：00000H00000H003FFH003FFH共共1K1K字节，用以存放字节，用以存放256256种中断类种中断类 型的中断向量，每个中断向量占用型的中断向量，每个中断向量占用4 4个字节，共个字节，共2562564=1024=1K4=1024=1K. .显示缓冲区：显示

49、缓冲区：B0000HB0F9FHB0000HB0F9FH约约4K4K字节，是单色显示器的显示缓字节，是单色显示器的显示缓 冲区，存放文本方式下，所显示字符的冲区，存放文本方式下，所显示字符的ASCIIASCII码及属性码；码及属性码； B8000HBBF3FHB8000HBBF3FH约约16K16K字节，是彩色显示器的显示缓冲区，存放字节，是彩色显示器的显示缓冲区，存放 图形方式下，屏幕显示象素的代码。图形方式下，屏幕显示象素的代码。. .启动区：启动区：FFFF0HFFFFFHFFFF0HFFFFFH共共1616个单元，用以存放一条无条件转移个单元，用以存放一条无条件转移 指令的代码，转移到

50、系统的初始化部分。指令的代码，转移到系统的初始化部分。7. 7. 堆栈堆栈(1) (1) 堆栈的概念堆栈的概念 堆栈是在存储器中开辟的一个临时存储区，这个存储区的一端堆栈是在存储器中开辟的一个临时存储区，这个存储区的一端固定（称为栈底），另一端活动（称为栈顶），且只允许数据固定（称为栈底），另一端活动（称为栈顶），且只允许数据从活动端（栈顶）进出。采用从活动端（栈顶）进出。采用“后进先出后进先出”的规则的规则 。(2) (2) 堆栈的组织堆栈的组织堆栈指针堆栈指针SPSP总是指向堆栈的栈顶。总是指向堆栈的栈顶。8086/80888086/8088堆栈的生长方向堆栈的生长方向是是从大地址向小地址

51、从大地址向小地址，每次，每次入栈操作入栈操作SPSP递减递减2B2B（因（因8086/80888086/8088只支持对字型数据的堆栈操作）只支持对字型数据的堆栈操作） 。 (3) (3) 堆栈的功能及工作过程堆栈的功能及工作过程功能：保存断点地址和重要数据。功能：保存断点地址和重要数据。入栈操作：以入栈操作：以PUSH AXPUSH AX为例为例 SP SP SP-2 SP-2 （SP+1SP+1）高字节高字节AHAH （SPSP） 低字节低字节AL AL 出栈操作：以出栈操作：以POP BXPOP BX为例为例 低字节单元低字节单元BLBL（SPSP） 高字节单元高字节单元BHBH（SP+

52、1SP+1） SP SP SP+2 SP+2SPSP12h34hAHAL低地址低地址高地址高地址SSSS段段PUSH AXPUSH AX34h12hSPSP12h34hAHALSSSS段段POP BXPOP BX34h12hSPSP12h34hBHBLSSSS段段二、二、I/O端口组织端口组织I/O端口的地址编排方式：端口的地址编排方式： 与存储器统一编址与存储器统一编址 独立编址独立编址80X86采用独立编址方式采用独立编址方式。I/O端口有独立的端口有独立的64K字节或字节或32K字。采用专用的字。采用专用的IN/OUT指令来访问端口。指令来访问端口。本章小结本章小结2.1 2.1 微处理

53、器的主要性能指标微处理器的主要性能指标 2.2 8086/80882.2 8086/8088的内部结构的内部结构(EU+BIU,14(EU+BIU,14个个REG,FLAGREG,FLAG各位功能各位功能) ) 2.3 8086/80882.3 8086/8088的引脚功能与工作方式的引脚功能与工作方式( (最小最小/ /最大最大, ,引脚分时复用引脚分时复用, ,系统结构）系统结构） 2.4 8086/80882.4 8086/8088的总线周期与工作时序（概念，的总线周期与工作时序（概念，4 4个个T T状态，状态，TwTw，了解时序），了解时序） 2.5 8086/80882.5 808

54、6/8088的存储器和的存储器和I/OI/O端口组织（分段结构，逻辑地址端口组织（分段结构，逻辑地址-物理地址）物理地址）2.6 322.6 32位位80X8680X86微处理器（不要求）微处理器（不要求） 第三章第三章 8086/80888086/8088的指令系统的指令系统 3.1 8086/80883.1 8086/8088的指令格式与寻址方式的指令格式与寻址方式 3.2 8086/80883.2 8086/8088指令系统详解指令系统详解3.1 8086/80883.1 8086/8088的指令格式与寻址方式的指令格式与寻址方式 一、一、8086/80888086/8088指令的基本格

55、式指令的基本格式 操作码操作码操作数操作数（指令长度为（指令长度为16B,其中操作码其中操作码12B）如：如：B83412hB83412h（其功能是将数据（其功能是将数据1234h1234h赋值给赋值给AXAX寄存器）寄存器）机器指令机器指令如：如：B83412hB83412h的助记符指令形式为的助记符指令形式为 MOV AX MOV AX ， 1234h1234h助记符指令（便于理解和记忆）助记符指令（便于理解和记忆）助记符助记符 操作数操作数，操作数，操作数（可借助汇编或解释程序将助记符指令转换为机器指令）（可借助汇编或解释程序将助记符指令转换为机器指令）助记符助记符 目的操作数目的操作数

56、源操作数源操作数指令中的操作数可能是：指令中的操作数可能是：n 立即数：指令中出现的常量型操作数，与操作码共同存放在代码段。立即数：指令中出现的常量型操作数，与操作码共同存放在代码段。n 寄存器操作数：存放在通用寄存器或段寄存器中。寄存器操作数：存放在通用寄存器或段寄存器中。n 存储器操作数：存放在存储器某一个单元或连续多个单元。存储器操作数：存放在存储器某一个单元或连续多个单元。n I/OI/O端口操作数：来源于或要传送到某端口操作数：来源于或要传送到某I/OI/O端口。端口。二、二、8086/80888086/8088指令的寻址方式指令的寻址方式隐含寻址隐含寻址I/OI/O寻址寻址立即寻址

57、立即寻址寄存器寻址寄存器寻址存储器寻址存储器寻址直接寻址直接寻址间接寻址间接寻址相对寻址相对寻址基址变址寻址基址变址寻址相对基址变址寻址相对基址变址寻址8086/8088寻址方式寻址方式（固定寻址）（固定寻址）寻址方式：指令中操作数所在地址的表示方式。寻址方式：指令中操作数所在地址的表示方式。. . 一般讨论寻址方式时多指源操作数的寻址方式。一般讨论寻址方式时多指源操作数的寻址方式。. . 在转移控制类指令中，寻址方式指的是转移地址的表示方式在转移控制类指令中，寻址方式指的是转移地址的表示方式。1. 1. 隐含寻址（固定寻址）隐含寻址（固定寻址）：操作数在默认的寄存器中：操作数在默认的寄存器中

58、指令中未出现操作数，实际上总是对特定寄存器进行操作。指令中未出现操作数，实际上总是对特定寄存器进行操作。例如：例如：DAA 指令总是对指令总是对AL中的数进行加中的数进行加6调整。调整。2. I/O2. I/O寻址寻址：操作数在：操作数在I/OI/O端口中端口中IN/OUTIN/OUT指令（对指令（对I/OI/O端口进行读端口进行读/ /写操作）采用写操作）采用I/OI/O寻址方式。寻址方式。指令中给出了要进行输入指令中给出了要进行输入/ /输出操作的输出操作的I/OI/O端口地址。端口地址。8 8位端口地址可直接给出，也可用位端口地址可直接给出，也可用DXDX存放；存放；1616位端口地址必

59、须用位端口地址必须用DXDX存放。存放。例例1 1：IN ALIN AL，50H ; 50H ; 将将50H50H端口的数据读入端口的数据读入ALAL。例例2 2：MOV AXMOV AX，1234H1234H MOV DX MOV DX，5678H5678H OUT DX, AX ; OUT DX, AX ; 将将AXAX中的数据中的数据1234H1234H输出到输出到 ; 5678H; 5678H端口和端口和5679H5679H端口。端口。3. 3. 立即寻址立即寻址：操作数在存储器代码段：操作数在存储器代码段操作数本身直接出现在指令中（操作数本身直接出现在指令中（立即数立即数）。）。例例

60、1 1：MOV CXMOV CX，1234H ; 1234H ; 将将1616位立即数位立即数1234H1234H存入存入CXCX例例2 2：MOV ALMOV AL，255 ; 255 ; 将将8 8位立即数位立即数255255存入存入ALAL立即数只能用作指令的源操作数。立即数只能用作指令的源操作数。4. 4. 寄存器寻址寄存器寻址：操作数在寄存器中：操作数在寄存器中指令中给出已存放了操作数的寄存器。指令中给出已存放了操作数的寄存器。例例1 1：MOV DSMOV DS，AX AX ；将；将AXAX中的中的1616位数传送给（存入）位数传送给（存入）DSDS。例例2 2：INC BX IN