微機原理課件第3講

1、第二章 8086微處理器2.1 8086微處理器的結(jié)構(gòu)微處理器的結(jié)構(gòu)2.2 8086引腳和工作模式引腳和工作模式2.3 8086的操作時序的操作時序2.4 8086存儲器和存儲器和I/O組織組織幾個概念機器周期：時鐘周期（T狀態(tài)）總線周期：執(zhí)行一個總線操作所需要的時間稱為 總線周期。對內(nèi)存或?qū)/O接口的一次 操作都涉及到總線周期，一個基本的 讀周期包含4個機器周期。指令周期：一條指令執(zhí)行所需要的時間。2.3 8086的操作與時序機器周期8086主頻為5MHZ頻率f：1秒內(nèi)的脈沖個數(shù) 5MHZ周期T ：1/f 200nsTCLK機器周期 相鄰兩個脈沖之間的時間間隔，稱為一個時鐘周期，又稱T狀態(tài)

2、（T周期）。TCLK每個T狀態(tài)包括：下降沿、低電平、上升沿、高電平按照數(shù)據(jù)的傳送方向來分:“讀”總線周期 “寫”總線周期總線周期T1CLKT2T3T4總線周期總線周期空閑狀態(tài) (idle state)等待狀態(tài) (wait state)總線周期T1T2T3T4總線周期總線周期TiTiTiTi空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)T1T2T3T4總線周期總線周期T1T2T3TwTwT4T1CLKREADY 由于指令功能復(fù)雜程度不同，因此每條指令執(zhí)行由于指令功能復(fù)雜程度不同，因此每條指令執(zhí)行所需要的時間也不同。所需要的時間也不同。 執(zhí)行一條指令的時間執(zhí)行一條指令的時間: 是取指令、執(zhí)行指令、取是取指令、執(zhí)行指令、取操作數(shù)

3、、存放結(jié)果所需時間的總和操作數(shù)、存放結(jié)果所需時間的總和(用所需的時鐘周用所需的時鐘周期數(shù)表示期數(shù)表示)。指令周期指令周期舉例(1)格式格式例子例子微處理器微處理器時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)ADD reg，reg兩個寄存器相加ADD AX,BX80863ADD EAX,EBX802862ADD CX,SI803862804861ADD ESI,EDIPentium-1或或3格式格式例子例子微處理器微處理器時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)CALL調(diào)用子程序CALL FOR_FUN808619CALL ET802867CALL WAITING803863804863CALL SOMEONE Pentium-1指令周期

4、舉例(2)格式格式例子例子微處理器微處理器時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)CMP REG,IMM比較寄存器與立即數(shù)大小CMP CX,380864CMP DL,34H802863CMP EDX,1345H803862804861CMP CX,1834HPentium-1或或2格式格式例子例子微處理器微處理器時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)IDIV REG帶符號的整數(shù)除法IDIV BL8086184IDIV ECX8028625IDIV DH80386438048643IDIV CXPentium-2246指令周期舉例(3)格式格式例子例子微處理器微處理器時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)IMUL REG有符號乘法IMUL BL808

5、6154IMUL ECX8028621IMUL DH80386388048642IMUL ALPentium-1011格式格式微處理器微處理器時鐘周期數(shù)時鐘周期數(shù)JMP無條件轉(zhuǎn)移808615802867803867804863Pentium-18086存儲器結(jié)構(gòu) 8086系統(tǒng)中的存儲器是一個最多1M個字節(jié)序列，即可尋址的存儲空間為1M字節(jié)，系統(tǒng)為每個字節(jié)分配一個20位的物理地址(對應(yīng)16進制的地址范圍從00000HFFFFFH)。 每個存儲單元的地址是唯一的。 00000H00001H0000FHFFFFFH2.4 8086系統(tǒng)的存儲器組織幾個術(shù)語 位（bit） 指計算機能表示的最基本最小的單

6、位字節(jié)（byte） 相鄰的8位二進制數(shù)稱為一個字節(jié)1 Byte = 8 bit字 字是CPU內(nèi)部進行數(shù)據(jù)處理的基本單位。字長 字長是每一個字所包含的二進制位數(shù)。常與CPU內(nèi)部的寄存器、運算裝置、總線寬度一致。 8086系統(tǒng)中，存儲器是系統(tǒng)中，存儲器是分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)，1M字節(jié)的存字節(jié)的存儲空間分成兩個儲空間分成兩個512K字節(jié)的存儲體。字節(jié)的存儲體。 奇奇地址存儲體，地址存儲體，偶偶地址存儲體地址存儲體8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)00001H00000H00003H00002H00005H00004H512K8位位奇地址存儲體奇地址存儲體（A0=1）512K8位位偶地址存儲體偶地址存儲體（A0=0

7、）FFFFFH=220-1FFFFEH=220-2存儲體與總線的連接D7D0 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線D15D8 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線D7D0奇地址存儲體奇地址存儲體SEL A19A0D7D0偶地址存儲體偶地址存儲體SEL A19A0A19A1 地址總線地址總線BHEA0BHE與A0編碼含義BHEA0操作操作總線使用情況總線使用情況00從偶地址開始讀/寫一個字AD15 AD001從奇地址單元讀/寫一個字節(jié)AD15 AD810從偶地址單元讀/寫一個字節(jié)AD7 AD011無效0 11 0從奇地址開始讀/寫一個字（在第一個總線周期，將低8位數(shù)字送AD15AD8，在第二個總線周期，將高8位數(shù)字送到AD7AD0）A

8、D15 AD8AD7 AD0分體結(jié)構(gòu)的概念 字節(jié)存儲：一個字節(jié)存放一個單元。 如單元00100H中中的內(nèi)容為34H，表示為 (00100H)34H。 字存儲：一個字存于相鄰兩個單元。低位字節(jié)在低地址，高位字節(jié)在高地址，字單元的地址以低位地址表示。如：如：(00100H)1234H，(00103H)AE03H 一個字可以從偶地址開始存放，也可以從奇地址開始存放。000FF34001001200101001020300103AE001040010500106分體結(jié)構(gòu)的讀寫操作 8086CPU訪問存儲器時，以字為單位進行，并從偶地址開始。001020300103AE001040010500106從偶

9、地址讀一個字節(jié)AE001020300103AE001040010500106從奇地址讀一個字節(jié)03分體結(jié)構(gòu)的讀寫操作字單元地址從奇還是從偶開始，決定了訪問存儲期次數(shù)0100102030010308001042A0010500106字單元地址從偶地址開始，僅需訪問存儲器一次。01030100102030010308001042A0010500106字單元地址從奇地址開始，需訪問存儲器兩次。0308存儲器分段的原因8086存儲器如何分段段基地址與段寄存器的關(guān)系 偏移地址的產(chǎn)生邏輯地址、物理地址含義存儲器的分段管理存儲器的分段管理分段管理的原因分段管理的原因 8086系統(tǒng)的存儲空間系統(tǒng)的存儲空間1M

10、字節(jié)字節(jié)(即即220，要，要20位物理地位物理地址址)，CPU內(nèi)部寄存器只有內(nèi)部寄存器只有16位（只能尋址位（只能尋址64K字節(jié)）。字節(jié)）。整個存儲中間分成許多邏輯整個存儲中間分成許多邏輯段段。 0段段64K00000H0FFFFH1段段64K10000H1FFFFH15段段64KF0000HFFFFFH 段基地址和偏移地址組成了邏輯地址 格式為：段基地址:偏移地址 物理地址物理地址=段基地址段基地址16+偏移地址偏移地址物理地址的形成等價于16進制左移一位，后補零【例如】將(2A45)16乘以16，可以表示為。02A45等價于其后直接添加個零存儲器的分段管理8086有有4個段寄存器個段寄存器

11、CS (Code Segment) 取指令時，取指令時，A=CS*16+IPDS (Data Segment) 取數(shù)據(jù)時，取數(shù)據(jù)時，A=DS*16+DI (SI)，(BX)SS (Stack Segment) 堆棧操作時，堆棧操作時，A=SS*16+SP(BP)ES (Extra Segment) 取數(shù)據(jù)時，取數(shù)據(jù)時，A=ES*16+DI 所有段寄存器在指令總都是隱含給出的。物理地址的形成物理地址物理地址=段基地址段基地址16+偏移地址偏移地址形如 CS:IP，物理地址的形成過程如下所示：CSIP0+物理地址【例如】CS:IP=2A45H:9039H代表的物理地址為 2A450H+9039H=

12、33489H。分段的意義8086分段的優(yōu)點 解決了16位地址寄存器對20位物理地址的尋址問題 實現(xiàn)了程序代碼的浮動裝配堆棧段的使用 堆棧是在存儲器中開辟一個區(qū)域，用來存放需要暫時保存的數(shù)據(jù)，其工作方式是“先進后出”或“后進先出”的方式。 8086系統(tǒng)中的堆棧段基址由堆棧寄存器SS指定，棧頂由堆棧指針SP指定，堆棧地址由高向低增長，棧底設(shè)在存儲器的高地址區(qū)。數(shù)據(jù)或指令數(shù)據(jù)或指令數(shù)據(jù)或指令數(shù)據(jù)或指令堆棧簡介棧底棧底SPpushpop特點：先進后出，后進先出特點：先進后出，后進先出SPXX-2X-4設(shè)數(shù)據(jù)進棧方向為從高地址向低地址發(fā)展，當(dāng)向堆棧壓入數(shù)據(jù)時，SP的內(nèi)容先自動遞減而指向一個新的空棧頂單元

13、，再把數(shù)據(jù)寫入此棧頂單元； PUSH ： (SP)-2SP (SI)(SP) 當(dāng)數(shù)據(jù)彈出堆棧時，立即讀出SP所指向的棧頂單元內(nèi)容，再把SP內(nèi)容自動遞增而指向新的棧頂位置。即 POP ： (SP)(DI) (SP)+2SP堆棧簡介堆棧的意義和注意事項堆棧的主要用途 中斷、子程序調(diào)用，數(shù)據(jù)暫時保存?！咀⒁狻?先進入的內(nèi)容要后彈出，PUSH和POP指令要成對。8086的系統(tǒng)配置.系統(tǒng)配置方式：最小模式（ CPU的引腳MNMX端接高電平+5V）最大模式（ CPU的引腳MNMX端接高電平低電平）.系統(tǒng)配置特點：最小模式為單機系統(tǒng)，控制信號由CPU提供；最大模式為多處理器/協(xié)處理器系統(tǒng)，控制信號由總線控制器8288提供。（常用的處理器有數(shù)值運算協(xié)處理器8087，輸入/輸出處理器8089）.CPU的2431引腳意義不同8086系統(tǒng)配置最