江西农业大学微机原理第2章

第2章16位和32位微处置器教学建议，本章重点为8086的编程构造，尤其是存放器组；8086标志存放器各个标志的含义；8086的读写时序、总线操作和中断机制；Pentium的先进技术；Pentium的任务方式；Pentium的原理构造、存放器组和描画符；Pentium的主要信号；Pentium的总线形状；Pentium的中断机制和中断描画符表；Pentium的段页两级维护机制。微处置器的性能目的①字长②主频图2.18086的编程构造1．总线接口部件①4个段地址存放器，CS16位的代码段存放器DS16位的数据段存放器ES16位的附加段存放器SS16位的堆栈段存放器②16位的指令指针存放器IP③20位的地址加法器④6字节的指令队列缓冲器2.执行部件4个通用存放器，即AX、BX、CX、DX4个公用存放器，即BP、SP、SI、DI标志存放器算术逻辑部件标志存放器；根据功能，分为两类形状标志控制标志形状标志SFZFPFCFAFOF控制标志DFIFTF3.8086的总线周期的概念4个时钟周期，T1形状T2形状T3形状T形状T4形状图2.2典型的8086总线周期序列最小方式和最大方式的概念最小方式最大方式两个协处置器数值运算协处置器8087输入/输出协处置器80898086的引脚信号和功能留意以下几点：①

8086的数据线和地址线是复用的，②

8086可用高8位传送1字节，也可用低8位传送1个字节，还可一次传送1个字③

RESET是系统复位信号8086的引脚引脚信号①GND、VCC 地和电源②AD15～AD0 地址/数据复用引脚，双向任务③A19/S6～A16/S3 地址/形状复用引脚，输出④BHE＃/S7 高8位数据总线允许/形状复用引脚，输出⑤NMI 非屏蔽中断引脚,输入⑥INTR 可屏蔽中断恳求信号,输入⑦RD＃ 读信号，输出⑧CLK) 时钟，输入⑨RESET(reset) 复位信号，输入⑩READY(ready) “预备好〞信号，输入⑾TEST＃(test) 测试信号，输入⑿MN/MX＃ 最小和最大方式控制信号，输入最小方式最小方式信号①INTA＃中断呼应信号，输出②ALE 地址锁存允许信号，输出③DEN＃ 数据允许信号，输出④DT/R＃数据收发信号，输出⑤M/IO＃ 存储器/输入/输出控制信号，输出⑥WR＃(write) 写信号，输出⑦HOLD和HLDA 总线坚持恳求信号和总线坚持呼应信号最小方式配置图最小方式衔接特点：MN/MX＃端接+5V时钟发生器地址锁存器存储器和外设较多时，需求总线收发器M/IO、RD、WR信号的关系图2.5 8284A和8086的衔接最大方式〔QS1、QS0 指令队列形状信号〕S2#、S1#、S0# 总线周期形状信号最大方式下的典型配置总线控制器8288的衔接微型机系统主要操作①系统的复位和启动操作；②暂停操作；③总线操作；④中断操作；⑤最小方式下的总线坚持；⑥最大方式下的总线恳求/允许。系统的复位和启动操作CS=FFFFHIP＝0000H复位操作的时序。总线读操作写操作时序中断操作和中断系统两大类：硬件中断；软件中断。8086的中断分类中断向量和中断向量表硬件中断NMIINTR硬件中断的呼应和时序

从数据总线上读取中断类型码，将其存入内部暂存器。将标志存放器的值推入堆栈。把标志存放器的中断允许标志IF和跟踪标志TF清零。将断点维护到堆栈中。找到中断向量，转入相应的中断处置子程序8086对中断的呼应中断呼应要用两个总线周期。可屏蔽中断时，CPU执行的总线时序：第1步，执行2个中断呼应总线周期第2步，执行1个总线写周期第3步，将标志存放器的中断允许标志IF和单步标志TF置成0第4步，执行1个总线写周期第5步，执行1个总线写周期第6步，执行1个总线读周期第7步，执行1个总线读周期中断处置子程序维护中断现场。设置中断允许标志IF来开放中断中断处置的详细内容恢复存放器中断前往指令软件中断的特点①中断类型码由指令提供。②不执行中断呼应总线周期。③不受中断允许标志IF的影响④执行软件中断时，对外部硬件中断恳求的反映不同于硬件中断⑤软件中断没有随机性最小方式下的总线坚持总线坚持恳求/坚持呼应时序最大方式下的总线恳求/授权最大方式下的总线恳求/允许/释放时序8086的存储器编址8086系统中存储器物理地址的计算方法复位后FFFF+0000———————FFFF0图2.18CS、DS、SS和其他存放器组合指向存储单元的表示图存储器中，有几个部分的用途是固定的：

①00000～003FFH②B0000H～B0F9FH③B8000H～BBF3FH④FFFF0H～FFFFFH8086的I/O编址8086允许有65535(64K)个8位的I/O端口对I/O端口，可用两种方式进展编址：和存储器一致编址I/O独立编址32位微处置器Pentium的先进技术

1.

先进的体系构造2．CISC和RISC相结合的技术3.超标量流水线技术4.先进的分支预测技术指令流水线的组成总线接口部件、指令预取部件、指令译码部件执行部件Pentium的三种任务方式，实地址方式维护方式虚拟8086方式实地址方式的特点①寻址机构、存储器管理、中断处置机构均和8086一样。②操作数默许长度为16位。③存储器容量最大为1MB，采用分段方式，每段大小固定为64KB。④存储器中保管两个固定区域FFFF0H～FFFFFH，00000～003FFH。维护方式的特点①存储器用逻辑地址空间、线性地址空间和物理地址空间三种方式来描画。②映像机制使逻辑地址空间大大超越实践的内存空间③既能进展16位运算，也能进展32位运算。虚拟8086方式特点①可以执行8086的运用程序。②段存放器的用法和实地址方式时一样，即段存放器内容左移4位加上偏移量为线性地址。③存储器寻址空间为1MB，在分段根底上又分页，每页4KB。实地址方式和虚拟8086方式区别：①多义务问题②寻址空间问题。③内存管理问题Pentium的原理构造

总线接口部件U流水线和V流水线数据Cache指令Cache指令预取部件指令译码器控制ROM分支目的缓冲器BTB控制部件浮点处置部件FPU分段部件和分页部件存放器组总线接口部件完成如下总线功能①地址驱动和传输。②数据驱动。③数据总线宽度控制。④数据缓冲。⑤总线操作的控制功能⑥奇/偶校验告示功能⑦Cache操作控制Pentium的主要部件和原理构造

2.6Pentium的存放器和相关机制Pentium的存放器组Pentium的存放器组包括①

根本存放器组。②

系统存放器组；③浮点存放器组根本存放器组通用存放器指令指针存放器和标志存放器标志存放器段存放器和描画符以及维护方式的寻址机制

三种描画符表全局描画符表GDT部分描画符表LDT中断描画符表IDT图2.26维护方式下段地址的产生段选择子包含3个部分的内容l描画符表指示标志TI描画符索引DI恳求特权级RPL维护方式下段地址的产生

系统地址存放器包括GDTRIDTRTRLDTR图2.27 4个系统地址存放器的构造控制存放器调试存放器形状存放器控制字存放器Pentium的主要信号

Pentium的主要信号1.地址线及控制信号lA31～A3 地址线。lAP 地址的偶校验码位。lADS# 地址形状输出信号。lA20M# A20以上的地址线屏蔽信号。lAPCHK# 地址校验出错信号。

Pentium的主要信号2.数据线及控制信号lD63～D0数据线。lBE7#～BE0#字节允许信号。lDP7～DP0奇/偶校验信号。lPCHK#读校验出错。lPEN#奇/偶校验允许信号。Pentium的主要信号3.总线周期控制信号lD/C# 数据/控制信号。lM/IO# 存储器和I/O访问信号lW/R# 读/写信号。lLOCK#总线封锁信号lBRDY#突发就绪信号lNA# 下一个地址有效信号。lSCYC分割周期信号。Pentium的主要信号4.Cache控制信号lCACHE#Cache控制信号。lEADS#外部地址有效信号。lKEN# Cache允许信号。lFLUSH# Cache擦除信号。lAHOLD地址坚持/恳求信号。lPCD Cache制止信号。lPWT 片外Cache的控制信号。lWB/WT#片内Cache回写/通写选择信号lHIT#和HITM#Cache命中信号和命中Cache的形状信号lINV 无效恳求信号Pentium的主要信号5.系统控制信号INTRNMIRESETCLKINITPentium的主要信号6．总线仲裁信号HOLDHLDABREQBOFF＃Pentium的主要信号7.检测与处置信号l

BUSCHK# l

FERR# l

IGNNE#l

FRCMC# lIERR# Pentium的主要信号8.系统管理方式信号SMI#SMIACT#Pentium的主要信号9．测试信号l

TCKl

TDIl

TDOl

TMSl

TRST#Pentium的主要信号10．跟踪和检查信号lBP3～BP0lPM1～PM0BT3～BT0IU和IVIBTR/S#PRDYPentium的几种总线形状T1形状T2形状T12形状T2P形状TD形状

Ti形状总线形状之间的转换Pentium的总线周期

非流水线式读/写周期流水线式读/写周期3)突发式读/写周期非流水线式读/写周期流水线式读/写周期突发式读/写周期Pentium的中断机制

仍为两大类硬件中断软件中断异常和中断异常分为三类缺点圈套异常终止Pentium的保管中断

中断类型号含义中断类型号含义0123456789

除数为0中断单步中断非屏蔽中断断点中断溢出中断BOUND指令缺点中断无效操作码中断浮点部件不可用中断双缺点中断保管1011121314151617..3132～255

无效义务形状段中断段不存在中断堆栈异常中断普通维护中断页缺点中断保管浮点错误中断对准检查中断保管

可屏蔽中断

中断描画符的通用格式