8086微处理器课件

8086微處理器2.2.18086的結構特點微處理器執行一段程式通常是通過重複執行如下步驟來完成。即：（1）

從內記憶體中取出一條指令，分析指令操作碼；（2）

讀出一個運算元（如果指令需要運算元）；（3）

執行指令；（4）

將結果寫入內記憶體（如果指令需要）。§2.18086CPU的結構圖2-18086的結構框圖

1．匯流排介面部件

（1）4個段地址寄存器

CS--16位的代碼段寄存器

DS--16位的數據段寄存器

ES--16位的擴展段寄存器

SS--16位的堆疊段寄存器（2）16位的指令指針寄存器IP（3）20位的地址加法器（4）6位元組的指令佇列。

2．執行部件（1）4個通用寄存器，即AX、BX、CX，DX；

（2）4個專用寄存器，即基數指針寄存器BP，堆疊指針寄存器SP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI；（3）標誌寄存器Flag；（4）算術邏輯單元ALU；8086的執行部件（EU）有如下特點：（1）4個通用寄存器既可以作為16位寄存器使用，也可以作為8位寄存器使用。（2）AX寄存器也常稱為累加器，8086指令系統中有許多指令都是通過累加器的動作來執行的。寄存器執行操作AX整字乘法，整字除法，整字I/OAL位元組乘法，位元組除法，位元組I/O，轉移，十進位算術運算AH位元組乘法，位元組除法BX轉移CX串操作，迴圈次數CL變數移位或迴圈控制DX整字乘法，整字除法，間接尋址I/OSP堆疊操作SI字串操作DI字串操作表2-1寄存器的主要用途

（3）加法器是算術邏輯部件主要部件，絕大部分指令的執行都是由加法器完成的。（4）標誌寄存器共有16位，其中，7位未用，所用的各位含義如下：

ODITSZ

A

P

C015狀態標誌有6個，即SF、ZF，PF、CF，AF和OF。

符號標誌SF(SignFlag)：它和運算結果的最高位相同。若運算結果最高位為1，則SF=1，否則SF=0。

零標誌ZF(ZeroFlag)：如果當前的運算結果為零，則ZF=1，否則ZF=0。奇偶標誌PF(ParityFlag)：如果運算結果的低8位中所含的1的個數為偶數，則PF=1，否則PF=0。進位標誌CF(CarryFlag)：當執行一個加法運算使最高位產生進位時，或者執行一個減法運算引起最高位產生借位時，則CF=1，否則CF=0。輔助進位標誌AF(AuxiliaryCarryFlag)：當加法運算時，如果第三位往第四位有進位，或者當減法運算時，如果第三位從第四位有借位，則AF=1，否則AF=0。溢出標誌OF(OverflowFlag)：當運算過程中產生溢出時，會使OF=1，否則OF=0。

控制標誌有3個，即DF、IF、TF。

方向標誌DF(DirectionFlag)：這是控制串操作指令的標誌。如果DF=0，則串操作過程中地址會不斷增值，反之，如果DF=1，則串操作過程中地址會不斷減值。

中斷標誌IF(1uterruptEnableFlay)：這是控制可遮罩中斷的標誌。如IF=0，則CPU不能對可遮罩中斷請求作出回應，如果IF=1，則CPU可以接受可遮罩中斷請求。跟蹤標誌TF(TrapFlay)：如果TF=1，則CPU按跟蹤方式執行指令。

2.2.28086的匯流排工作週期

在8086中，一個最基本的匯流排週期由4個時鐘週期組成

①在T1狀態，CPU往多路複用匯流排上發出地址資訊，以指出要尋址的存儲單元及外設端口的地址。

②在T2狀態，CPU從匯流排上撤銷地址，而使匯流排的低16位浮置成高阻狀態，為傳輸數據作準備。匯流排的最高4位(A19～A16)用來輸出本匯流排週期狀態資訊。這些狀態資訊用來表示中斷允許狀態、當前正在使用的段寄存器名等。

③在T3狀態，多路匯流排的高4位繼續提供狀態資訊，而多路匯流排的低16位上出現由CPU寫出的數據或者CPU從記憶體或端口讀入的數據。

④在有些情況下，被寫入數據或者被讀取數據的外設或記憶體不能及時地配合CPU傳送數據。這時，外設或記憶體會通過“READY”信號線在T3狀態啟動之前向CPU發一個“數據未準備好”信號，於是CPU會在T3之後插入1個或多個附加的時鐘週期TW。TW也叫等待狀態。在Tw狀態，匯流排上的資訊情況和T3狀態的資訊情況一樣。當指定的記憶體或外設完成數據傳送時，便在“READY”線上發出“準備好”信號，CPU接收到這一信號後，會自動脫離TW狀態面進入T4狀態.

⑤

在T4狀態，匯流排週期結束。需要指出的是，只有在CPU和記憶體或I／O介面之間傳輸數據，以及填充指令佇列時，CPU才執行匯流排週期。可見，如果在1個匯流排週期之後，不立即執行下1個匯流排週期。那麼，系統匯流排就處在空閒狀態，此時，執行空閒週期。

§2.38086/8088的引腳信號和工作模式

2.3.1最小模式和最大模式的概念

所謂最小模式，就是在系統中只有8086一個微處理器。在這種系統中，所有的匯流排控制信號都直接由8086產生，因此，系統中的匯流排控制邏輯電路被減到最少。最大模式是相對最小模式而言，在此系統中，包含兩個或兩個以上的微處理器，其中一個主處理器就是8086，其他的處理器稱為協處理器，它們是協助主處理器工作的。和8086配合的協處理器有兩個。一個是數值運算協處理器8087，一個是輸入／輸出協處理器8089。

2.3.28086的引腳信號和功能1．AD15～AD0地址／數據複用引腳(雙向工作)2．A19／S6～A16／S3地址／狀態複用引腳(輸出)3．

BHE/S7高8位數據匯流排允許／狀態複用引腳（輸出）

BHEA0操

作所用的數據引腳00從偶地址單元開始讀／寫一個字AD15～AD001從奇地址單元或端口讀／寫一十字節AD15～AD810從偶地址單元或端口讀／寫一個位元組AD7～AD011無效

01從奇地址開始讀／寫一個字AD15～AD010在第一個匯流排週期，將低8位數字送到AD15～AD8在第二個匯流排週期，將高8位數字送到AD7～AD0

4．NMI非遮罩中斷信號

5．INTR可遮罩中斷請求信號

6．RD讀選通信號

7．CLK時鐘信號

8．RESET複位信號

9．READY準備就緒輸入信號

10．TEST測試信號

11．

MN/MX最小／最大模式控制信號12．GND地和VCC電源

2.3.38086最小工作方式當8086第33腳MN／MX固定接到+5V時，就處於最小工作模式下第24腳～第3l腳的信號含義如下：

1．INTA中斷回應信號(輸出)２．ALE地址鎖存允許信號

３．DT/R數據收發信號

5．M/IO存貯器／輸入／輸出控制信號

6．WR寫信號

數據傳輸方式I/O讀001I/O寫010存貯器讀101存貯器寫110Ｍ／ＩＯＲＤＷＲ表2-3最小模式數據傳輸方式

7．HOLD匯流排保持請求信號

8．HLDA匯流排保持回應信號

9．SS0狀態輸出線

性能100中斷回應101讀IO/M端口110寫IO/M端口111暫停000取指001讀存貯器010寫存貯器011無作用M/IODT/RSS0圖2-7是8088在最小模式下的典型配置

2.3.48086最大工作方式當MN/MX加上低電平時，8086CPU工作在最大模式下。此時8086CPU工作於多處理器系統。

1．QSl和QS0指令佇列狀態信號

2．S2，S1，S0匯流排週期狀態信號

3．LOCK匯流排封鎖信號

4．RQ/GT1，RQ/GT0

匯流排請求信號輸入／匯流排請求允許信號輸出

圖2-88086最大工作模式的典型配置

1．匯流排控制器8288

2．匯流排仲裁控制器8289

2.3.58086系統複為和啟動操作

寄存器名稱寄存器狀態標誌寄存器（FR）指令指針寄存器（IP）CS段寄存器DS段寄存器SS段寄存器ES段寄存器指令佇列其他寄存器清零0000HFFFFH0000H0000H0000H空0000H表2-9複位時8086/8088個內部寄存器的值由表2-9中看到，在複位的時候，代碼段寄存器CS和指令指針寄存器IP分別初始化為FFFFH和0000H。所以，8086／8088在複位之後再重新啟動時，便從記憶體的FFFF0H處開始執行指令，使系統在啟動時，能自動進入系統程式。在複位時，由於標誌寄存器被清零，即所有標誌位都被清除了，因而，系統程式在啟動時，總是要通過指令來設置各有關標誌。複位信號RESET從高電平到低電平的跳變會觸發CPU內部的一個複位邏輯電路，經過7個時鐘週期之後，CPU就被啟動而恢復正常工作，即從FFFF0H處開始執行程式。

§2.4存貯器組織

2.4.1由段寄存器、段偏移地址確定物理地址20位物理地址=段寄存器的內容×16+偏移地址

段寄存器的內容×16（相當於左移4位）變為20位，再在低端16位加上16位的偏移地址，便可得到20位的物理地址。

這裏僅以8086CPU複位後如何形成啟動地址為例，說明物理地址的計算方法。複位時CS的內容為FFFFH，IP的內容為0000H。複位後的啟動地址由CS段寄存器和IP的內容共同決定，即：啟動地址=CS×16+IP