微机原理及应用ppt课件

1、Review 数制2，8，16，BCD 数制转换1.某进制-10进制 2.10进制到某进制 3.2-816，4.816-2 运算 逻辑运算 数值运算 原码 反码 补码 溢出：重点及难点重点：重点：存储器管理存储器管理Intel8086内部构造内部构造难点：难点：8086处置器引脚含义及衔接处置器引脚含义及衔接 8086CPU的总线时序的总线时序F8086是是Intel系列的系列的16位微处置器，有位微处置器，有16根数据线和根数据线和20根地址线。根地址线。F时钟频率时钟频率:5MHZ、8MHZ、10MHZFI/O端口端口:64KB个个(8位位)，并且两个编号，并且两个编号相邻的端口可以组合成

2、一个相邻的端口可以组合成一个16位端口。位端口。字长：字长：CPU可以一次处置可以一次处置的二进制数的位数的二进制数的位数可寻址的地址空间达可寻址的地址空间达220=1MB。 8086CPU从功能构造上来讲，可以分为两大部分，即执行部件从功能构造上来讲，可以分为两大部分，即执行部件Execution Unit, EU和总线接口部件和总线接口部件Bus Interface Unit, BIU担任指令的执行，包括通用存放器、公用存放器、标志寄担任指令的执行，包括通用存放器、公用存放器、标志寄存器及运算器存器及运算器ALU等部分组成。等部分组成。I当指令要求将数据写到存储器或者当指令要求将数据写到存

3、储器或者I/O电路，或需从存储器和电路，或需从存储器和I/O电路读取数据时，电路读取数据时，EU向向BIU发出恳求，发出恳求，BIU自动完成这些操作自动完成这些操作I假设执行的是一条转移指令，那么存放在指令队列缓冲器中的指令就没有用了，应到新的地址单元去取出指令。假设执行的是一条转移指令，那么存放在指令队列缓冲器中的指令就没有用了，应到新的地址单元去取出指令。BIU新取出的第一条指令新取出的第一条指令将直接送到将直接送到EU中去执行，随后重新填充指令队列缓冲器中去执行，随后重新填充指令队列缓冲器1通用存放器组通用存放器组AX, BX, CX, DX: 存放存放16位数据或地址位数据或地址AH,

4、 AL, BH, BL, CH, CL, DH, DL: 8位存放器位存放器注：注：AHAH等用于等用于8 8位存放器运用时只可存放数据，不能存放地址；位存放器运用时只可存放数据，不能存放地址；普通情况，这些存放器是用在算术运算或逻辑运算指令中，以普通情况，这些存放器是用在算术运算或逻辑运算指令中，以进展算术逻辑运算。进展算术逻辑运算。某指令中，它们有特定的用途：如某指令中，它们有特定的用途：如AXAX作累加器用；作累加器用；BXBX作基址作基址BaseBase存放器，如在查表指令存放器，如在查表指令XLATXLAT中存放表的起始地址；中存放表的起始地址；CXCX作计数作计数CountCoun

5、t存放器，如在数据串操作指令的存放器，如在数据串操作指令的REPREP中用中用CXCX存放数据单元的个数作为循环操作的次数；存放数据单元的个数作为循环操作的次数；DXDX作数据作数据DataData存放器，如在字的除法运算指令存放器，如在字的除法运算指令DIVDIV中，存放余数。中，存放余数。主要用于存放主要用于存放I/O或存储器的端口地址。或存储器的端口地址。 (2) 公用存放器公用存放器SP、BP、SI、DI指针存放器指针存放器SP和和BP：存取位于当前堆栈段中的数据，：存取位于当前堆栈段中的数据，但但SP和和BP在运用上有区别。入栈在运用上有区别。入栈PUSH和出栈和出栈POP指令是由指

6、令是由SP给出栈顶的偏移地址，故称为堆给出栈顶的偏移地址，故称为堆栈指针存放器。栈指针存放器。BP那么是用来存放位于堆栈段中的一个那么是用来存放位于堆栈段中的一个数据区基址的偏移地址的，故称作基址指针存放器。数据区基址的偏移地址的，故称作基址指针存放器。变址存放器变址存放器SI和和DI：是用来存放当前数据段的偏移地址：是用来存放当前数据段的偏移地址的。在字符串操作中，源操作数地址的偏置放于的。在字符串操作中，源操作数地址的偏置放于SI中，中，所以所以SI称为源变址存放器；目的操作数地址的偏置放于称为源变址存放器；目的操作数地址的偏置放于DI中，所以中，所以DI称为目的变址存放器。称为目的变址存

7、放器。3 算数逻辑单元算数逻辑单元ALU主要是进展算术和逻辑运算的部件主要是进展算术和逻辑运算的部件4形状标志存放器形状标志存放器Flag Register, FR& 8086 CPU的形状标志存放器是一个的形状标志存放器是一个16位的位的存放器，存放器，9个位用作标志位，其中形状标志位有个位用作标志位，其中形状标志位有6个，控制标志有个，控制标志有3个。个。& 形状标志，用来表示运算结果的特征，它们形状标志，用来表示运算结果的特征，它们是：是：CF、PF、AF、ZF、SF和和OF；这；这6位都是位都是逻辑值，判别结果为逻辑真逻辑值，判别结果为逻辑真true时其值为时其值为1；

8、判别结果为逻辑假判别结果为逻辑假false时，其值为时，其值为0。& 控制标志，用来控制控制标志，用来控制CPU的操作，的操作，IF、DF和和TF。 e.g. A=10110110，B=01101000 那么：那么：A+B=1 0001 1110 CF=1有进位；有进位； PF=1奇偶校验，运算结果中有偶数个奇偶校验，运算结果中有偶数个1； AF=0辅助进位，低辅助进位，低4位向高位向高4位无借位；位无借位； ZF=0运算结果不为运算结果不为0； SF=0符号标志，运算结果最高位符号标志，运算结果最高位D7为为0； OF=0溢出标志，运算结果没超越范围溢出标志，运算结果没超越范围 -1

9、28+127。 1 0 1 1 0 1 1 0+ 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 0 1 1 1 1 02. BIU部件部件 担任担任CPU与外部即存贮器、与外部即存贮器、I/O端口传送信息端口传送信息 。O BIU BIU担任从指定内存单元中取出指令，送到担任从指定内存单元中取出指令，送到指令队列缓冲器中排队指令队列缓冲器中排队O 指令队列缓冲器是一个指令队列缓冲器是一个6 6字节的字节的RAMRAM存储器，存储器，队列中最多可同时存放队列中最多可同时存放6 6个字节的指令，取来的个字节的指令，取来的指令是按字节顺序存放的指令是按字节顺序存放的O 当队列中有两个以上的指令字节空时

10、，当队列中有两个以上的指令字节空时，BIUBIU会自动执行总线操作，继续取指令会自动执行总线操作，继续取指令O 在执行指令时，假设需求取操作数，那么也在执行指令时，假设需求取操作数，那么也由由BIUBIU从内存或者从内存或者I/OI/O口指定区域取出，送口指定区域取出，送EUEU部部件执行件执行lBIU由四部分组成由四部分组成 ： l l (1) 四个四个16位的段地址存放器：位的段地址存放器：l CS 代码段存放器，定义代码段基址，代码段存放器，定义代码段基址，l 该段存放指令代码该段存放指令代码l DS 数据段存放器，定义数据段基址数据段存放器，定义数据段基址l 该段存放数据该段存放数据l

11、 ES 附加段存放器，定义附加段基址附加段存放器，定义附加段基址l 同同DS类似类似l SS 堆栈段存放器，定义堆栈段基址堆栈段存放器，定义堆栈段基址l 该段做堆栈区运用该段做堆栈区运用l (2) 16位指令指针存放器位指令指针存放器IP 。 l (3) 20位的地址加法器。位的地址加法器。l (4) 6字节的指令队列字节的指令队列 。 提供段基址以构成提供段基址以构成物理地址，不能参物理地址，不能参与算术逻辑运算与算术逻辑运算80868086的指令执行方式的指令执行方式取指1取指2取指3取指4取数据取指5等待执行1执行2执行3执行4执行5BIUEU 8086CPU取指与执行并行进展，大大取指

12、与执行并行进展，大大减少了等待取指令所需求的时间，提减少了等待取指令所需求的时间，提高了高了CPU的任务效率的任务效率传统处置器的执行方式传统处置器的执行方式取指1执行1取指2执行2取指3执行3 逻辑地址逻辑地址LA：是一相对地址，包含段存放器：是一相对地址，包含段存放器的内容和段内偏移，某条指令的逻辑地址可表的内容和段内偏移，某条指令的逻辑地址可表示为：示为：CS：IP 段内偏移量段内偏移量EA：是指某存储单元分开该段段：是指某存储单元分开该段段首址的字节数首址的字节数 物理地址物理地址PA：是指某个存储单元的实践：是指某个存储单元的实践20bit的地址，又叫绝对地址的地址，又叫绝对地址物理

13、地址物理地址=段基址段基址16+偏移量偏移量 二进制：段基址左二进制：段基址左移四位，低位填移四位，低位填0十六进制：段基址左十六进制：段基址左移一位，低位填移一位，低位填0物理地址物理地址=段基址左移段基址左移4位低位补位低位补0+偏移量偏移量 l留意：留意：lCS=0000H，IP=1051H，lCS=0100H，IP=0051H，一样的物理地址可以由不同的逻辑地址得到一样的物理地址可以由不同的逻辑地址得到物理地址物理地址01051H物理地址物理地址01051H(1) 内存的组织方式内存的组织方式内存是按字节编址的，每个存储单元中存放一个内存是按字节编址的，每个存储单元中存放一个8bit8

14、bit二进制数一个字节，二进制数一个字节，1Byte1Byte，假设一个数，假设一个数据长度为据长度为2B2B一个字，那么放在延续两个单元中，一个字，那么放在延续两个单元中，高字节放高地址单元，低字节放低地址单元。字的高字节放高地址单元，低字节放低地址单元。字的地址用低字节存储地址表示。地址用低字节存储地址表示。存储器分成两个部分，每部分为存储器分成两个部分，每部分为512KB512KB。一部分。一部分叫偶存储体，其中内存单元的地址码都是偶数如叫偶存储体，其中内存单元的地址码都是偶数如00000H00000H、00002H00002H等，该存储体的数据总线对应接等，该存储体的数据总线对应接CP

15、UCPU数据总线的低数据总线的低8 8位；另一部分叫奇存储体，其中位；另一部分叫奇存储体，其中内存单元的地址码都是奇数，如内存单元的地址码都是奇数，如00001H00001H、00003H00003H等，等，该存储体的数据总线对应接该存储体的数据总线对应接CPUCPU数据总线的高数据总线的高8 8位。位。lCPU的地址线的地址线A0作为偶存储体的片选信号。作为偶存储体的片选信号。l lBHE作为奇存储体的片选信号。作为奇存储体的片选信号。2 CPU对内存的访问对内存的访问3 CPU对数据字的访问lCPU如要访问一个偶地址的数据字如要访问一个偶地址的数据字 ，那么用，那么用D15D0 16条数据

16、总线可一次访问胜利。假设条数据总线可一次访问胜利。假设要访问一个奇地址的数据字到要访问一个奇地址的数据字到CPU，需求两次，需求两次访问才干获得这个数据字。第一次用访问才干获得这个数据字。第一次用D15D8访问奇存储体的低字节，第二次用访问奇存储体的低字节，第二次用D7D0访问访问偶存储体的高字节。偶存储体的高字节。 l 为了提高对数据字的访问速度，应将数据字的低字节放为了提高对数据字的访问速度，应将数据字的低字节放在偶存储体中，即使数据字的地址码为偶数。这样在存在偶存储体中，即使数据字的地址码为偶数。这样在存储器中存储的数据字叫对准字。而地址码为奇数的数据储器中存储的数据字叫对准字。而地址码

17、为奇数的数据字叫未对准字。字叫未对准字。 Review:8086微处置器引脚的根本知识引脚的根本知识引脚的功能引脚的功能信号的流向信号的流向有效电平有效电平三态才干三态才干引脚的复用引脚的复用指引脚信号的定义、作用；通常指引脚信号的定义、作用；通常采用英文单词或其缩写表示采用英文单词或其缩写表示信号从芯片向外输出，还是从信号从芯片向外输出，还是从外部输入芯片，或者是双向的外部输入芯片，或者是双向的起作用的逻辑电平高、低电平有起作用的逻辑电平高、低电平有效上升、下降边沿有效效上升、下降边沿有效以少量的引脚提供更多的功能以少量的引脚提供更多的功能输出正常的低电平、高电平外，输出正常的低电平、高电平

18、外，还可以输出高阻的第三态还可以输出高阻的第三态最小任务方式：即由8086组成的单处置器系统，一切的总线控制信号都由8086直接产生，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少最大任务方式：即由8086组成的中等规模或大规模系统，包含两个或多个处置器，8086为主处置器，其它为协处置器8086为双列直为双列直插式封装，有插式封装，有40引脚，但总线信引脚，但总线信号量却大于号量却大于40，故采用分时复用故采用分时复用技术技术一个引脚在不同的时一个引脚在不同的时辰具有两个甚至多个辰具有两个甚至多个作用作用1地址线、数据线和形状线lAD15AD0双向，三态：地址双向，三态：地址/数据分时复用数据分时复用总

19、线总线 。为低。为低16位地址位地址/数据的复用引脚线。采用分数据的复用引脚线。采用分时的多路转换方法来实现对地址线和数据线的复时的多路转换方法来实现对地址线和数据线的复用。在用。在DMA方式时，这些引线被浮空，置为高阻方式时，这些引线被浮空，置为高阻形状。形状。lA19/S6、A18/S5、A17/S4、A16/S3输出，三输出，三态：地址态：地址/形状复用线。形状复用线。lBHE/S7 输出，三态：为高输出，三态：为高8位数据总线允许位数据总线允许形状复用引脚。形状复用引脚。8086有有16根数据线，可以用高根数据线，可以用高8位数据线传送一个字节，也可以用低位数据线传送一个字节，也可以用

20、低8位数据线传位数据线传送一个字节，还可以一次传送一个字，送一个字节，还可以一次传送一个字， BHE*是用是用来区分这几类传输的。来区分这几类传输的。1. 最小方式下引脚信号及功能最小方式下引脚信号及功能2控制线控制线 RD输出，三态输出，三态 ：读信号线，与：读信号线，与M/IO配合运配合运用用 。 WR：写信号线输出，三态：写信号线输出，三态 。 M/IO(输出，三态输出，三态)：存储器或：存储器或I/O端口访问信号。端口访问信号。 READY 输入输入 ：预备就绪信号：预备就绪信号 。是由选中。是由选中的存储器或的存储器或I/O端口送来的呼应信号，当有效时端口送来的呼应信号，当有效时高电

21、平，表示被访问的存储器或高电平，表示被访问的存储器或I/O端口已端口已预备就绪，可完成一次数据传送。预备就绪，可完成一次数据传送。 INTR输入：可屏蔽中断恳求信号输入：可屏蔽中断恳求信号 。lINTA输出：中断呼应信号输出：中断呼应信号 。 CPU向外输出向外输出的中断呼应信号，用于对外部中断源发出的中断恳的中断呼应信号，用于对外部中断源发出的中断恳求的呼应。求的呼应。lNMI 输入：非可屏蔽中断恳求信号输入：非可屏蔽中断恳求信号 。lTEST输入：测试信号，低电平有效。信号和输入：测试信号，低电平有效。信号和WAIT指令配合运用。当指令配合运用。当CPU执行执行WAIT指令时，指令时，CP

22、U处于等待形状，并且每隔处于等待形状，并且每隔5个个T对该信号进展一对该信号进展一次测试，一旦检测到次测试，一旦检测到 TEST信号为低，那么终了等信号为低，那么终了等待形状，继续执行待形状，继续执行WAIT指令下面的指令。指令下面的指令。WAIT指令是使指令是使CPU与外部硬件同步的，与外部硬件同步的，TEST相当于外相当于外部硬件的同步信号。部硬件的同步信号。lRESET输入：复位信号输入：复位信号 ，输入，高电平有效，输入，高电平有效 。lALE输出：地址锁存允许信号输出：地址锁存允许信号 。 ALE下降沿下降沿锁存地址。锁存地址。lDT/R输出，三态：数据发送输出，三态：数据发送/接纳

23、控制信号接纳控制信号 。在运用在运用8286或或74LS245数据收发器的最小方式系数据收发器的最小方式系统中，用统中，用DT/ R来控制数据传送方向。来控制数据传送方向。DT/ R为低为低电平，进展数据接纳电平，进展数据接纳CPU读，即收发器把系统读，即收发器把系统数据总线上的数据读进来。当数据总线上的数据读进来。当CPU处在处在DMA方式时，方式时，此线浮空。此线浮空。 lDEN输出，三态：数据允许信号输出，三态：数据允许信号 。在运用。在运用8286或或74LS245数据收发器的最小方式系统中，数据收发器的最小方式系统中，允许收发器和系统数据总线进展数据传送。允许收发器和系统数据总线进展

24、数据传送。lHOLD输入：总线恳求信号输入：总线恳求信号 。当系统中。当系统中CPU之之外的总线主设备要求运用总线时，经过外的总线主设备要求运用总线时，经过HOLD引脚引脚向向CPU发出恳求。发出恳求。lHLDA输出：总线恳求呼应信号输出：总线恳求呼应信号 。当。当HLDA有效高电平时，表示有效高电平时，表示CPU对总线恳对总线恳求主设备作出呼应，赞同让出总线，与求主设备作出呼应，赞同让出总线，与CPU相相连的三态引脚都被浮置为高阻态。连的三态引脚都被浮置为高阻态。 lMN/MX：任务方式选择信号。：任务方式选择信号。3其它其它 CLK：8086时钟信号时钟信号 。 Vcc：电源。：电源。80

25、86用单一的用单一的+5V电压。电压。 GND：地线。：地线。“引脚小结CPU引脚是系统总线的根本信号引脚是系统总线的根本信号可以分成三类信号：可以分成三类信号：16位数据线：位数据线：D0D1620位地址线：位地址线：A0A19控制线：控制线：ALE、M/IO、WR、RD、READYINTR、INTA、NMI，HOLD、HLDARESET、CLK、Vcc、GND最小方式硬件衔接特点： MN/MX接高电平+5V，决议了8086任务在最小方式 有3片8282或74LS373，用来做地址锁存器 当系统中所连存储器和外设较多时，需求添加数据总线的驱动才干，要用两片8286/8287作为总线数据收发器

26、 有一片8284A，作为时钟发生器l具有三态输出的具有三态输出的TTL电平锁存器电平锁存器lSTB 电平锁存引脚电平锁存引脚lOE 输出允许引脚输出允许引脚8282l具有三态输出的具有三态输出的TTL电平锁存器电平锁存器lLE 电平锁存引脚电平锁存引脚lOE 输出允许引脚输出允许引脚l8位双向缓冲器位双向缓冲器l控制端衔接在一同，控制端衔接在一同， 低电平有效低电平有效l可以双导游通可以双导游通l输出与输入同相输出与输入同相OE0，导通，导通 T1 AB T0 ABOE1，不导通，不导通8284A1234567891 71 61 51 41 31 21 11 01 8C S Y N CP C

27、L KA E N1R D Y1R E A D YR D Y2A E N1C L KG N DVC C( + 5 )X1X2A S Y N CE F IF / CO S CR E SR E S E TN C1 41 8E F IF / CR D YR E S8 2 8 4 AO S CR E A D YR E S E TX1X21 71 65 0 0 1 252 22 11 01 98R E A D YR E S E TC L KO S C外 界1 15 0 0 最小方式的总线构成AD7AD0A15A8A19/S6A16/S3+5V8086ALE8282STB系统总线信号A19A16A15A8A7A0D7D0M/IO