仁爱学院微机原理复习2

2.38086中的标志寄存器和堆栈

1一、标志寄存器（FlagRegister）8086CPU中有一个16位的标志寄存器（FR），共设有9个标志位，用以反映算术、逻辑运算结果的特征及反映CPU的控制，有7位无用。

不同的指令对标志的影响是不同的（如传送类、转移类等指令不影响标志位，而算术逻辑运算大部分都影响标志位）；反之，不同的标志也影响着指令执行的结果。

2一、标志寄存器（FlagRegister）（续）

其中6个状态标志：CF、PF、AF、ZF、SF、OF

3个控制标志：IF、DF、TF。

有7位空的未用。OFDFIFTFSFZFAFPFCF15141312111098765432103一、标志寄存器（FlagRegister）（续）CF：进位标志（CarryFlag）

当运算的结果在最高位（8位，16位）上产生一个进位或借位时，CF=1；反之，CF=0。PF：奇偶标志（ParityFlag）

当运算结果低8位中“1”的个数为偶数时，PF=1；为奇数时，PF=0。4一、标志寄存器（FlagRegister）（续）AF：辅助进位标志（AuxiliaryCarryFlag）

在算术运算中，当一个8位（或16位）数的低4位向高4位（即b3位向b4位）有进位或借位时，AF=1；反之，AF=0。此标志用于BCD码运算指令中。ZF：零标志（ZeroFlag）

当运算结果为全“0”时，ZF=1；反之，ZF=0。5SF：符号标志（SignFlag）

当运算结果的最高位为“1”时，SF=1；反之，SF=0。OF：溢出标志（OverflowFlag）

在算术运算中，符号数的运算结果超出8位或（16位）符号数表达的范围，OF=1；反之，OF=0。（8位：-128～+127；16位：-32768～+32767）溢出与进位是两个不同性质的标志，一个反映符号数，一个反映纯数值。6此外还设有3个控制标志：DF：方向标志（DirectionFlag）

用于控制字符串操作指令的步进方向。当DF=0时，表示从低址向高址以递增顺序进行串处理；当DF=1时，表示从高址向低址以递减顺序进行串处理。7IF：中断允许标志（InterruptenableFlag）

当IF=1时，允许中断；当IF=0时，禁止中断。该标志可用指令STI或CLI使其置1或0。

IF标志对NMI信号或由内部中断（INTn）无作用。8TF：陷阱或跟踪标志（TrapFlag）

当TF=1时，CPU进入单步工作方式，每执行完一条指令就自动产生一个内部中断，以便进行程序调试。当TF=0时，连续执行程序。（没有专门的指令使TF置1或0）9二、堆栈什么是堆栈？堆栈是一个按照后进先出（LIFO—LastInFirstOut）的原则存取数据的部件或区域。硬件堆栈：内部寄存器作为堆栈，工作速度快，容量不大：软件堆栈：用内存作为堆栈，工作速度慢，容量大，内存有多大，堆栈就有多大，堆栈由一个堆栈指针SP和一个栈区组成。10为什么要用堆栈？主程序与子程序，主程序调用子程序，或者子程序调用子程序，或者处理中断服务程序，CPU必须把主程序调用子程序指令的下一条指令的地址（或中断时的断点）即PC值保留下来，才能保证子程序（或中断服务程序）执行完之后正确返回到主程序继续执行。另外，调用子程序之前的有关REG、标志位也要及时正确的保存下来。11堆栈如何操作？

堆栈必须设有一个区域（栈区），还需一个指针（SP），指示栈在什么位置。8086与栈有关的寄存器是SS和SP。SS：标识现行堆栈的基地址；

SP：标识现行堆栈的段内偏移量。

8086中的栈是“向下生成”的栈，即随着入栈数据增加，SP值减小。有些处理器或单片机还有“向上生成”的栈。12

SP值由指令MOVSP，data设定初值。空栈时，栈顶与栈底是重合的，随着压入栈中数据增加，堆栈扩展，SP减小，SP始终指向栈顶。堆栈操作有专门的指令PUSH××与POP××。8086的入栈与出栈弹出操作每次是一个字，而不是一个字节。13举例：若SS=1200H，SP=1000H，执行PUSHAX（设AX=1234H），看栈针与栈中的内容。

先修改栈针，再压入数据，先压入高字节，后压入低字节。分两步：1.先SP－1→SP，压入高位字节（即AH内容）；2.再SP－1→SP，压入低位字节（即AL内容）。14

压入堆栈操作如图：SS×16+SP12000H+1000H13000H3412××低址高址SP=1000HSP－1→0FFFHSP－1→0FFEHM12FFEH12FFFH13000HAX=1234(2)(1)15出栈操作与入栈操作相反：1.先弹出低位内容，修改SP→SP+1；2.再弹出高位内容，再修改SP→SP+1；注：CALL与RET中保护断点与恢复断点是由指令自动完成的。16举例：若SS=1500H，SP=1000H，执行POPBX（设栈中数据=5678H），看栈针与栈中的内容如何变化。弹出也分为两步：

•先弹出低8位（78H→BL），修改栈针，SP+1→SP;

•再弹出高8位（56H→BH），再修改栈针，SP+1→SP;

执行POPBX

指令后，BX=5678H,SP=1002H,SS=1500H,

堆栈中的数据仍然不变。17弹出操作如下图：SS×16+SP15000H+1000H16000H7856××低址高址SP=1000HSP+1→1002HSP+1→1001HM16000H16001H16002HBX=BHBL5678(1)(2)18第四节8086系统的组成19一、存储器的组织与分段存储器组织

8086有20位地址线，寻址范围1M字节（从00000H～FFFFFH），每一单元都有一个唯一的物理地址，每个单元存储一个字节，任何两个相邻单元可存放一个字（word）。80386~Pentium处理器都是32位的地址，寻址范围为232=4GBytes=（4096MB）。20几个基本概念：

字节地址—对应的单元地址；字地址—两个地址中低址作为字地址；字符串地址—低字节存放在低址单元，高字节存放在高址单元。21例1：把5678H写入1002H单元。78H→1002H56H→1003H7856M1002H1003H22例2：把字串12345678H写入1000H单元。78→1000H…12→1003H

读：从1002H读出时，读一个字节是34，读一个字是1234；从1001读出一个字是3456H，但读奇址的字时，需访问内存两次，忽略掉78H与12H；读写字节时每次数据总线上仍是16位，忽略掉另一个字节。请参看P47图2.15，8086从存储器中读、写字与字节示意图78563412M100010011002100323存储器分段分段原因：CPU内没有设置20位的地址寄存器，只有16位的寄存器，16位寄存器无法存放20位地址，所以把20位地址分为基地址（段）和偏移量；分别存放在两个16位寄存器中。好处是：程序区、堆栈区和数据区可以互相隔离，方便程序的再定位。•允许段重叠：根据情况，段与段之间可以重叠，几个段可以在一个64K段内，但各段的起始地址是不同的。24•8086系统存储器分段示意图

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存储器的实际地址就是物理地址（或绝对地址）20位；存储器的逻辑地址是段基址和16位偏移量组成。因为段REG为16位，所以每64KByte为一段。实际地址是由段地址左移4位加上所对应的16位地址偏移量。

CPU中的BIU中有一个20位地址加法器，用来形成20位的物理地址。（段自动左移4位与偏移量相加）268086物理地址的形成27不同的逻辑地址可以变换成同一个物理地址，反之亦然。例如：物理地址为25000H

逻辑地址：段基址为2000H，偏移量5000H段基址为2100H，偏移量4000H段基址为2200H，偏移量3000H28二、输入/输出结构8086可访问8位I/O端口或16位I/O端口，若直接寻址方式寻I/O端口，用8位地址，可访问28=256个端口地址；若用间接寻址方式寻I/O，用16位地址，可访问216=64K个端口地址；间接寻址通过DX寄存器，I/O端口不设段REG，可以认为全部端口都在同一个段内。8086系列的处理器设有专门的I/O指令（即IN和OUT指令）。29三、总线接口部件介绍两种常用的总线接口部件：地址锁存器和总线驱动器。下面是本教材（采用国际符号）和某些教材的逻辑门电路符号对照表30三、总线接口部件地址锁存器（8282）（或74LS373）8282（或373）是带三态输出缓冲器的8位双向锁存器。选通信号：STB（Strobe）把输入数据锁入锁存器。当STB=1时，输入数据；当STB=0时，锁存数据；

ALE→STBOE为输出允许信号，当其为低时，数据就出现在数据线上；OE=1时，锁存器处于高阻。31带三态缓冲的8位数据锁存器82828282内部结构STB：选通脉冲OE：为0时输出有效为1时输出为高阻32双向总线驱动器（总线收发器）数据锁存不是必须的，但在较大的系统中，由于使用的存储器和I/O接口数量较多，为了增加CPU数据总线带负载的能力，一般接入总线驱动器以提高数据总线带负载之能力。33

8286（或74LS245）是8位总线驱动器（双向）

T是控制收发方向的输入控制信号：T=1，A→B；T=0，B→A；OE=0，输出允许信号；OE=1，8086是高阻。8286可以提供32mA驱动。34带三态的8位双向数据缓冲器82868286内部结构图35四、8086的两种组态最小组态：

CPU提供所有的总线控制信号，以实现与MEM和I/O接口的连接。（最小组态如下图）368086最小模式37最大组态：当MN/MX=0时，8086组成最大组态，以组成多处理器系统。在此组态下，一些系统资源由多个处理器所公用，它们被称为全局资源；另一些资源为某个处理器所专用的，称为局部或专用资源。

38在多处理器系统中，任何时刻只能有一个处理器访问总线，采取的措施是：总线控制器（8288）（产生命令和控制时序，提供总线驱动能力）8288对8086的三个总线状态信号（S0、S1、S2）进行译码，以产生与多总线结构兼容的各种定时命令和控制信号。译出8种信号，111时不用（无源），还有7种作为命令信号，请参看下表。39总线状态码与输出命令对应表40

（1）8288总线控制器418288提供超前写命令（AMWC、AIOC）：

即在写周期开始之前就启动写过程，其时序与读命令相同，在一定程度上避免处理器进入没必要的等待状态。8288有两种工作方式，由IOB决定：当IOB=0，系统总线工作方式；当IOB=1，I/O总线工作方式（8089I/O处理器）42（2）总线裁决器（8289）有了8289，才允许多个处理器（8086，8087，8089等）驻留在系统总线上，每个处理器都有自己的裁决器，每个裁决器都有一个总线请求信号BREQ。总线的裁决器根据8086系统的多总线裁决规程进行。裁决器的连接方式有3种：⑴.并联优先权判别方式（BREQ送入优先权编码器）⑵.串联优先权判别方式（与连接位置有关，菊花链）⑶.循环优先权判别方式（动态分配，电路复杂）43总线裁决器（8289）8289总线裁决器44（3）8086最大组态图8086最大组态特点：三个状态信号S0~S2经8288总线译码器译码后产生最大组态时CPU对外的控制信号（共七个信号），8288本身还提供一些控制信号。最大组态电路如下图所示。4546第五节8086系统时钟与总线周期

47一、系统时钟•时钟发生器：8284A提供系统时钟。8284A组成：晶体震荡器，一个三分频器，起步作用的READY信号及复位RESET信号。功能：提供时钟源（EFI和晶体）信号与时钟的同步：多个8284的同步，外部事件（Ready、Reset）与时钟同步。输出：