第二章、微处理器 演示文稿

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1、微型计算机的基本结构ALU累加器指令寄存器IR指令译码器ID控制部件PLA寄存器组程序计数器PC地址寄存器AR数据寄存器DR存储器地址译码器AD8086是Intel系列的16位微处理器，是80x86系列微机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3）时钟频率：5～10MHz，最快的指令执行时间0.4μs。4）字长：16位8088为准165）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1MB7）端口地址：16位I/O地址可寻址64KB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微处理器简介二、8086的功能结构二、8086的功能结构1、8086CPU从功能上可分为两部分总线接口部件执行部件BIUEU2、各部分的组成及作用组成如图所示二、8086的功能结构1、8086CPU从功能上可分为两部分总线接口部件执行部件BIUEU2、各部分的组成及作用组成如图所示作用总线接口部件负责CPU与存储器、I/O端口之间的信息传送。执行部件负责指令的执行3、EU和BIU的并行工作三、8086的寄存器结构三、8086的寄存器结构一般而言，14个寄存器按其用途可分为通用寄存器、指令指针、标志寄存器和段寄存器4类。SP:堆栈指针BP:堆栈段数据指针（2）、4个16位的段寄存器4个16位的段寄存器CSDSESSS1M内存代码段数据段堆栈段4个16位的段寄存器CSDSESSS1M内存代码段数据段堆栈段（3）、16位的指令指针寄存器IP1个16位指令指针控制寄存器8086/8088CPU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控制标志CFPFAFZFSFTFIFDFOF根据功能，8086的标志可以分为两类：1.状态标志2.控制标志四、8086的存储器结构1MB8086微处理器可管理内存1MB地址20位地址编号为00000HFFFFFH每个存储单元存储一个字节数据例如(20000H)=34H20000H34H字数据需要2个字节存放例如(20002H)=1234H20002H34H12H双字数据需要4个字节存放8086存储器的分段结构和物理地址的形成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：00000，00001，00002，0000E,0000F00010，00011，00012，0001E,0001F00020，00021，00022，0002E,0002FFFFF0,FFFF1,FFFFF2FFFFE,FFFFF（3）存储器中的物理地址和逻辑地址的产生物理地址即为实际地址，也称绝对地址。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：偏移地址物理地址=段基址×16+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：(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①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。②堆栈操作时，段基址在SS中，偏移量在SP中。③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、8086的的引脚信号和工作模式1、8086的总线周期的概念为了取得指令和传送数据，需BIU执行一个总线周期BIU五、8086的的引脚信号和工作模式1、8086的总线周期的概念为了取得指令和传送数据，需BIU执行一个总线周期在8086/8088中，一个基本的总线周期由4个时钟周期组成。•将4个时钟周期分成4个状态，即T1,T2,T3,T4状态。如主频等于10MHz，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2、中断操作和中断系统的概念中断源引起中断的原因，或能发出中断请求的来源，称为中断源中断类型用二进制数表示的中断源的编号例如：INT21H8086/8088有一个强有力的中断系统，可以处理256种不同的中断，每个中断对应一个类型码中断断点由于响应中断，主程序被暂停执行，该程序中将要被执行的指令的地址称为断点。主程序服务程序1服务程序2服务程序3中断源1提出中断请求IP地址断点地址中断服务程序为处理中断事件而编写的程序。主程序服务程序1服务程序2服务程序3中断源1提出中断请求IP地址断点地址8086CPU中断系统8086有三类中断：软件中断由指令的执行所引起的中断硬件中断由外部（主要是外设）的请求所引起的中断。不可屏蔽中断8086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•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的引脚功能各引脚信号：①GND、VＣＣ地和电源②AD15～AD0地址/数据复用③A19/S6～A16/S3地址/状态复用④BHE＃/S7高8位数据总线允许/状态复用⑤NMI非屏蔽中断输入⑥INTR可屏蔽中断请求信号输入⑦RD＃读信号输出⑧CLK时钟输入⑨RESET复位信号输入⑩READY“准备好”信号输入⑾TEST＃测试信号输入⑿MN/MX＃最小和最大模式控制输入二、8086的两种组态最小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）•最小模式引脚信号：①INTA＃中断响应信号输出②ALE地址锁存允许信号输出③DEN＃数据允许信号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＃写信号输出⑦HOLD总线保持请求信号输入⑧HLDA总线保持响应信号输出4.最大模式引脚信号：①QS1、QS0指令队列状态信号输出②S2#、S1#、S0#总线周期状态信号输出③LOCK#(lock)总线封锁信号输出④RQ#/GT1#、RQ#/GT0#总线请求信号输入、总线授权信号输出8086在最大模式下的典型配置•系统的复位和启动操作FFFF0第二章结束