第二章、微处理器 演示文稿

1、第二章、8086微处理器徐承彬一、微型计算机的组成及工作原理一、微型计算机的组成及工作原理1、微型计算机的基本结构、微型计算机的基本结构ALU累加器累加器指令寄存器指令寄存器IR指令译码器指令译码器ID控制部件PLA寄存器组寄存器组程序计数器程序计数器PC地址寄存器地址寄存器AR数据寄存器数据寄存器DR存储器存储器地地址址译译码码器器AD 8086是Intel系列的16位位微处理器，是80 x86系列微机发展的基础。它所具有的主要特性如下：1）制造工艺：采用具有高速运算性能的HMOS工艺制成。2）芯片集成度：芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的+5V电源和40条引脚条引脚的双列直插式封装。3

2、）时钟频率：510MHz，最快的指令执行时间0.4s。4）字长：16位8088为准16位。5）总线使用方式：数据、地址总线分时复用总线使用方式：数据、地址总线分时复用。6）内存容量：20位地址可寻址位地址可寻址1MB。7）端口地址：16位位I/O地址可寻址地址可寻址64KB个端口个端口。8）中断功能：可处理内部软件中断和外部硬件中断，中断源可多达256个。 8086微处理器简介微处理器简介二、二、8086的功能结构的功能结构二、二、8086的功能结构的功能结构1、8086CPU从功从功能上可分为两部分能上可分为两部分 总线接口部件总线接口部件 执行部件执行部件 BIUEU2、各部分的组成及作用

3、、各部分的组成及作用组成组成如图所示如图所示二、二、8086的功能结构的功能结构1、8086CPU从功从功能上可分为两部分能上可分为两部分 总线接口部件总线接口部件 执行部件执行部件 BIUEU2、各部分的组成及作用、各部分的组成及作用组成组成如图所示如图所示作用作用总线接口部件负责总线接口部件负责CPU与存储器、与存储器、I/O端口之间的信息传送。端口之间的信息传送。执行部件负责指令的执行执行部件负责指令的执行3、EU和和BIU的并行工作的并行工作三、三、8086的寄存器结构的寄存器结构三、三、8086的寄存器结构的寄存器结构一般而言，一般而言，14个寄存器个寄存器按其用途可分为按其用途可分

4、为通用寄通用寄存器存器、指令指针指令指针、标志标志寄存器寄存器和和段寄存器段寄存器4类。类。SP:堆栈指针堆栈指针BP:堆栈段数据指针堆栈段数据指针（2）、）、4个个16位的段寄存器位的段寄存器4个个16位的段寄存器位的段寄存器CSDSESSS1M内存内存代码段数据段堆栈段4个个16位的段寄存器位的段寄存器CSDSESSS1M内存内存代码段数据段堆栈段（3）、）、16位的指令指针寄存器位的指令指针寄存器IP1个个16位指令指针位指令指针8086/8088 CPU中设置了一个16位标志寄存器FLAG，用来存放运算结果的特征和结果的特征和控制标志控制标志CFPFAFZFSFTFIFDFOF 根据功

5、能，根据功能，8086的标志可以分为两类：的标志可以分为两类：1.状态标志状态标志2.控制标志控制标志 四、四、8086的存储器结构的存储器结构1MB8086微处理器可管理内存微处理器可管理内存1MB地址地址20位位地址编号为地址编号为00000HFFFFFH每个存储单元存储每个存储单元存储一个一个字节数据字节数据例如例如(20000H)=34H20000H34H字字数据需要数据需要2个个字节存放字节存放例如例如(20002H)=1234H20002H34H12H双字双字数据需要数据需要4个个字节存放字节存放8086规定，从0地址开始每16个字节为1小组，分为64K个小段即：00000，000

6、01，00002， 0000E,0000F00010，00011，00012， 0001E,0001F00020，00021，00022， 0002E,0002FFFFF0,FFFF1,FFFFF2 FFFFE,FFFFF（3）存储器中的物理地址和逻辑地址的产生物理地址物理地址即为实际地址，也称绝对地址。逻辑地址逻辑地址：在分段存储器中，任何一个逻辑地址是由段基址和偏移地址两部分组成。表示为：它们都是无符号的16位二进制数。物理地址的形成段基址：偏移地址段基址：偏移地址物理地址物理地址=段基址段基址16+偏移地址偏移地址注：在编程中一般使用逻辑地址一个实际地址可以用不同的逻辑地址表示 例如：(

7、CS)=D200H, (IP)=2E00H 则物理地址=D2000+2E00 =D4E00H 逻辑地址为：D200H:2E00H 若：逻辑地址为：D140H:3A00H 则物理地址=D4E00H （4）编程时段基址和偏移地址的规定 程序放在代码段中，段基址来源于段寄存器CS，偏移量来源于指令指针IP 中。 堆栈操作时，段基址在SS中，偏移量在SP中。 对于操作数，由DS或ES提供段基址，偏移量由寻址方式决定。CS、DS、SS和其他寄存器组合指向存储单元的示意图 ：五、五、8086的的引脚信号和工作模式的的引脚信号和工作模式1、8086的总线周期的概念的总线周期的概念为了取得指令和传送数据，需为

8、了取得指令和传送数据，需BIU执行一个总线周期执行一个总线周期BIU五、五、8086的的引脚信号和工作模式的的引脚信号和工作模式1、8086的总线周期的概念的总线周期的概念为了取得指令和传送数据，需为了取得指令和传送数据，需BIU执行一个总线周期执行一个总线周期在在8086/8088中，中，一个基本的总线周期一个基本的总线周期 由由4个时钟周期组成。个时钟周期组成。将将4个时钟周期分成个时钟周期分成4个状态，即个状态，即T1,T2,T3,T4状态。状态。如主频等于如主频等于10MHz，则一个时钟周期为则一个时钟周期为100ns 基本的总线周期：由4个T状态组成。 T1：输出访问存储器或I/0端

9、口的地址信号及ALE、I0/M信号。 T2：发RD、或相应的DT/R、DEN。 T3、T4：采样数据线,读、写数据。 每条指令都有自己固定的时序。 带有TW周期的时序 当一些慢速设备在T3期间未准备好数据的读写时，则在T3与T4之间插入TW周期。 即T3前沿下降沿采样ready信号。若ready=0，即插入TW周期，每个TW的前沿继续采样ready；若仍为0，则继续插入TW，直到ready=1，才进入T4周期。中断中断是由I/O设备或其他非预期的急需处理的事件引起的，它使CPU暂停运行主程序，并自动转移到该请求的中断服务程序。当中断服务程序结束以后，再返回到原来的主程序 中断中断 2、中断操作

10、和中断系统的概念、中断操作和中断系统的概念 中断源中断源 中断类型中断类型 8086/8088有一个强有力的中断系统，有一个强有力的中断系统，可以处理可以处理256种不同的中断，每个中断对应一个类型码种不同的中断，每个中断对应一个类型码 中断断点中断断点 主程序主程序 服务程序服务程序1 服务程序服务程序2 服务程序服务程序3中断源中断源1提提出中断请出中断请求求 IP 地址地址 断点地址断点地址 中断服务程序中断服务程序 主程序主程序 服务程序服务程序1 服务程序服务程序2 服务程序服务程序3中断源中断源1提提出中断请出中断请求求 IP 地址地址 断点地址断点地址 8086CPU中断系统中断

11、系统 8086系统的中断向量和中断向量表系统的中断向量和中断向量表中断向量是中断处理子程序的入口地址 8086CPU的引脚信号的引脚信号 8086CPU采用双列直插式的封装形式，具有40条引脚。它采用分时复用的地址/数据总线，所以有一部分引脚具有双重功能，即在不同时钟周期内，引脚的作用不同。3、 8086的引脚功能的引脚功能各引脚信号：各引脚信号： GND、V 地和电源地和电源 AD15AD0地址地址/数据复用数据复用 A19/S6A16/S3地址地址/状态复用状态复用 BHE/S7 高高8位数据总线允许位数据总线允许/状态复状态复用用 NMI非屏蔽中断输入非屏蔽中断输入 INTR可屏蔽中断请

12、求信号输入可屏蔽中断请求信号输入 RD读信号输出读信号输出 CLK时钟输入时钟输入 RESET复位信号输入复位信号输入 READY “准备好准备好”信号输入信号输入 TEST 测试信号输入测试信号输入 MN/MX最小和最大模式控最小和最大模式控制输入制输入 二、二、8086的的 两种组态两种组态 最小工作模式最小工作模式 最大工作模式最大工作模式在系统中只有一个微处理器两个或多个微处理器（主处理器、协处理器） 最小模式最小模式引脚信号：引脚信号： INTA中断响应信号输出 ALE地址锁存允许信号输出 DEN数据允许信号 DT/R数据收发信号输出 M/IO存储器/输入输出控制信号输出 WR写信号输出 HOLD总线保持请求信号输入 HLD