第2章8086微處理器教材

1、黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18第第2 2章章 80X8680X86微處理器與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)微處理器與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要內(nèi)容主要內(nèi)容 2.1 微處理器性能指標(biāo)微處理器性能指標(biāo)2.2 8086微處理器結(jié)構(gòu)微處理器結(jié)構(gòu)2.3 處理器處理器總線總線時序時序2.4 8086存儲器組織存儲器組織80X86黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18本章重點本章重點8086CPU8086CPU結(jié)構(gòu)，原理結(jié)構(gòu)，原理80868086時序時序80868086存儲器組織存儲器組織本章難點本章難點8086CPU8086CPU內(nèi)部內(nèi)部結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)80868086讀寫時序讀寫時序黃玉清制作黃玉清制作2022-6-182.1 微處理器的

2、性能指標(biāo)微處理器的性能指標(biāo)字長字長指微處理器在存儲、處理、交換二進制信息指微處理器在存儲、處理、交換二進制信息時，一次能操作的最大二進制數(shù)位。時，一次能操作的最大二進制數(shù)位。 數(shù)據(jù)線寬度：決定微處理器與外部存儲器、輸入數(shù)據(jù)線寬度：決定微處理器與外部存儲器、輸入/輸出部件之間一次交換的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)。如輸出部件之間一次交換的二進制數(shù)據(jù)位數(shù)。如8、16、32、64位。位。8086采用采用16位數(shù)據(jù)總線。位數(shù)據(jù)總線。2.1 性能指標(biāo)性能指標(biāo)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-182.1 性能指標(biāo)性能指標(biāo)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 運算速度是計算機完成操作的時間指標(biāo)，也運算速度是計算機完成操

3、作的時間指標(biāo)，也是衡量計算機性能的重要指標(biāo)。是衡量計算機性能的重要指標(biāo)。2.1 性能指標(biāo)性能指標(biāo)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-182.1 性能指標(biāo)性能指標(biāo)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-182.2 Intel 8086微處理器結(jié)構(gòu)（重點）微處理器結(jié)構(gòu)（重點）黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18成兩部分成兩部分:總線接口部件總線接口部件BIU:執(zhí)行部件執(zhí)行部件EU:：取指令和執(zhí)行指令分開進行，提高了速度。取指令和執(zhí)行指令分開進行，提高了速度。2.2 8086 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18四個專用寄存器四個專用寄存器SPSP：堆棧指針：堆棧指針BPBP：基址指

4、針：基址指針：SI: SI: 源變址寄存器源變址寄存器DI:DI:目的源變址寄存器目的源變址寄存器 通用寄存器通用寄存器算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元ALUALU：主要是加法器。大部分指令主要是加法器。大部分指令的執(zhí)行由加法器完成。的執(zhí)行由加法器完成。標(biāo)志寄存器：標(biāo)志寄存器：16位字利用了9位。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-182020位地址加法器位地址加法器四個段寄存器：四個段寄存器：CSCS、DSDS、SSSS、ESESCSCS管理代碼段管理代碼段;DS;DS管理數(shù)據(jù)段管理數(shù)據(jù)段SSSS管理堆棧段管理堆棧段;ES;ES管理附加段管理附加段. .1616位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器IP

5、IP：IPIP中的內(nèi)容是下一條指令中的內(nèi)容是下一條指令對現(xiàn)行代碼段基地址的偏移量，對現(xiàn)行代碼段基地址的偏移量，6 6字節(jié)的指令隊列字節(jié)的指令隊列總線接口部件總線接口部件BIUBIU從內(nèi)存從內(nèi)存取指令取指令, ,取來的總是放在取來的總是放在指令隊列中指令隊列中; ;執(zhí)行部件執(zhí)行部件EUEU從指令隊列取指令從指令隊列取指令, ,并執(zhí)行。并執(zhí)行。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-182.1.1 8086CPU2.1.1 8086CPU結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點1.流水線流水線傳統(tǒng)計算機：取指令傳統(tǒng)計算機：取指令-執(zhí)行指令，串行方式執(zhí)行指令，串行方式8086特點：指令預(yù)取與執(zhí)行指令重疊并行進行稱為流特點：指令預(yù)

6、取與執(zhí)行指令重疊并行進行稱為流水線機制。水線機制。2.存儲器分段尋址存儲器分段尋址16位寄存器，地址為位寄存器，地址為20位，如何處理？位，如何處理？分段分段尋址：尋址：216=64K用段寄存器，定位位置用段寄存器，定位位置=64K3.I/O空間尋址空間尋址 8086采用獨立尋址方式解決采用獨立尋址方式解決I/O尋址。尋址。使用使用16位地址，可尋址位地址，可尋址64 K黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18段寄存器段寄存器2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-1820位地址產(chǎn)生器位地址產(chǎn)生器 u邏輯地址邏輯地址: :u物理地址物理地址: :

7、物理地址物理地址。 圖圖2.3 20位物理地址的產(chǎn)生位物理地址的產(chǎn)生 2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 16位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器IP： 20位地址加法器位地址加法器例：例：2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-186字節(jié)的指令隊列字節(jié)的指令隊列課堂提問：課堂提問：8086的總線接口單元有那幾部分組成的總線接口單元有那幾部分組成?2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18PA =（段首地址（段首地址 16） 偏移地址

8、偏移地址 或或 PA =（段首地址（段首地址 左移左移4位）位） 偏移地址偏移地址 例例1：CS=1000H，IP=501AH 1 0 0 0 0 + 5 0 1 A 1 5 0 1 A 1501AH單元的內(nèi)容為單元的內(nèi)容為20H20H12H1501AH2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18例例2 、CS=2000H,最大尋址空間可達(dá)多少最大尋址空間可達(dá)多少? CS左移四位：左移四位：20000 0H IP的內(nèi)容：的內(nèi)容：0 0 0 0 FFFF H 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 + 0 0 0 0 + F F F F 2 0

9、0 0 0 2 F F F F 物理地址：物理地址：2 0 0 0 0 H2 F F F F H 64K2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 16位通用寄存器組位通用寄存器組AX、BX、CX、DX，每個，每個16位寄存器可作位寄存器可作8位寄存器。位寄存器。 16位位 8位位 8位位 AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL2.1.3 8086CPU執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 四個專用寄存器四個專用寄存器二個指針寄存器二個指針寄存器 SP：堆棧指針，其內(nèi)容與堆棧段寄存器：堆棧

10、指針，其內(nèi)容與堆棧段寄存器SS的內(nèi)容相的內(nèi)容相加，提供堆棧操作地址。加，提供堆棧操作地址。 BP：基址指針：構(gòu)成段內(nèi)偏移地址的一部分：基址指針：構(gòu)成段內(nèi)偏移地址的一部分.二個變址寄存器二個變址寄存器: SI:（Source Index）：）：SI含有源地址意思含有源地址意思,產(chǎn)生有效地產(chǎn)生有效地址或?qū)嶋H地址的偏移量。址或?qū)嶋H地址的偏移量。 DI:（Destination Index）：）：DI含有目的意思含有目的意思, 產(chǎn)生有產(chǎn)生有效地址或?qū)嶋H地址的偏移量。效地址或?qū)嶋H地址的偏移量。算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元ALU： 主要是加法器。大部分指令的執(zhí)行由加法器完成。主要是加法器。大部分指令的執(zhí)行由加

11、法器完成。2.1.3 8086CPU執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18標(biāo)志寄存器：標(biāo)志寄存器：16位字利用了位字利用了9位。位。 標(biāo)志分兩類：狀態(tài)標(biāo)志（狀態(tài)標(biāo)志（6位）：反映剛剛完成的操作結(jié)果情況。位）：反映剛剛完成的操作結(jié)果情況?？刂茦?biāo)志（控制標(biāo)志（3位）：在某些指令操作中起控制作用。位）：在某些指令操作中起控制作用。OFDF IF TFZFAFSFPFCF15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 02.1.3 8086CPU執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18狀態(tài)標(biāo)志位狀態(tài)標(biāo)志位進位標(biāo)志進位標(biāo)志CF: 運算結(jié)果有進

12、位運算結(jié)果有進位,CF=1,否則否則CF=0;奇偶校驗標(biāo)志奇偶校驗標(biāo)志PF:操作結(jié)果中，操作結(jié)果中，1的個數(shù)為偶數(shù)，則的個數(shù)為偶數(shù)，則P1輔助進位標(biāo)志輔助進位標(biāo)志AF:零標(biāo)志零標(biāo)志ZF: 結(jié)果為零結(jié)果為零,ZF=1;否則否則CF=0;符號標(biāo)志符號標(biāo)志SF: 與運算結(jié)果的最高位相同與運算結(jié)果的最高位相同;溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志OF:控制標(biāo)志位控制標(biāo)志位跟蹤標(biāo)志跟蹤標(biāo)志TF: CPU按跟蹤方式執(zhí)行指令按跟蹤方式執(zhí)行指令;中斷允許標(biāo)志中斷允許標(biāo)志IF: IF=1,允許可屏蔽中斷允許可屏蔽中斷; 方向標(biāo)志方向標(biāo)志DF:2.1.3 8086CPU執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18例例3

13、：將兩數(shù)相加，即：將兩數(shù)相加，即08HFCH, 標(biāo)志標(biāo)志CF、PF、AF、ZF、SF、OF各為何值各為何值?CF=1, PF=0, AF=1 ，ZF=0, SF=0, OF=0為有符號數(shù)為有符號數(shù)：8(4)=4，沒有溢出，沒有溢出，OF0為無符號數(shù)為無符號數(shù)：8252=258255，溢出，溢出，CF10000 1000（8）1111 1100（252）0000 010012.1.3 8086CPU執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18課堂提問課堂提問1 1：8086的執(zhí)行部件有什么功能的執(zhí)行部件有什么功能?由那幾部分組成由那幾部分組成?8086/8088內(nèi)部有哪些通用寄存器

14、？內(nèi)部有哪些通用寄存器？2.1.3 8086CPU執(zhí)行單元執(zhí)行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-181、當(dāng)、當(dāng)8086的指令隊列有兩個空字節(jié)，的指令隊列有兩個空字節(jié)，BIU自動取指令到指令自動取指令到指令隊列中；隊列中；2、執(zhí)行部件、執(zhí)行部件EU準(zhǔn)備執(zhí)行一條指令時，它從準(zhǔn)備執(zhí)行一條指令時，它從BIU的指令隊列取的指令隊列取指令，然后執(zhí)行；指令，然后執(zhí)行；3、指令隊列已滿，、指令隊列已滿，BIU與與EU又無總線請求時又無總線請求時,總線接口部件進總線接口部件進入空閑狀態(tài)。入空閑狀態(tài)。4、執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、返回指令時執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、返回指令時，BIU自動清除指自動清除指令隊令

15、隊 列，然后從新地址取指令，并立即送給列，然后從新地址取指令，并立即送給EU，然后再從，然后再從新單元開始，從新填滿隊列機構(gòu)。新單元開始，從新填滿隊列機構(gòu)。8086CPU的特點：的特點：BIU與與EU是分開的，取指令與執(zhí)行指令可是分開的，取指令與執(zhí)行指令可以重疊。提高執(zhí)行速度。以重疊。提高執(zhí)行速度。 2.1.4 8086CPU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18課堂提問：課堂提問：80868086執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時，指令隊列怎樣變化？執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時，指令隊列怎樣變化？8086/80888086/8088和傳統(tǒng)的計算機相比在執(zhí)行指令方面有和傳統(tǒng)的計算機相比在執(zhí)行指令方面有什么不同什么不同? ?這樣

16、的設(shè)計思想有什么優(yōu)點這樣的設(shè)計思想有什么優(yōu)點? ?2. 1 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18思考題思考題2 2：存儲器的邏輯地址由哪幾部分組成？存儲器的物理存儲器的邏輯地址由哪幾部分組成？存儲器的物理地址是怎樣形成的？地址是怎樣形成的？一個具有一個具有20位地址線的位地址線的CPU，其最大物理地址為多，其最大物理地址為多少？少？ 在在 8088/8086中，邏輯地址中，邏輯地址2000H0001H, 1FFFH0011H0011H的物理地址分別是多少？的物理地址分別是多少？ PA=2000H16+0001H=20001H PA=1FFFH16+0011H=

17、20001H問題：一個物理地址可以有多個邏輯地址與之對應(yīng)嗎？問題：一個物理地址可以有多個邏輯地址與之對應(yīng)嗎？2.1 8086CPU執(zhí)行部件執(zhí)行部件EU黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18學(xué)習(xí)外部特性學(xué)習(xí)外部特性,首先了解其引腳信號，關(guān)注以首先了解其引腳信號，關(guān)注以下幾個方面：下幾個方面：引腳的功能引腳的功能信號的流向信號的流向有效電平有效電平三態(tài)能力三態(tài)能力輸出正常的低電平、高電平外，還可以輸出高阻的第三態(tài)信號從芯片向外輸出，還是從外部輸入芯片，或者是雙向的黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18地址地址/數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址地址/狀態(tài)線狀態(tài)線非屏蔽中斷非屏蔽

18、中斷可屏蔽中斷請求可屏蔽中斷請求最小最大模式控制最小最大模式控制MN/MX=1,最小模式最小模式MN/MX=0,最大模式最大模式讀信號讀信號總線保持請求信號總線保持請求信號總線保持響應(yīng)信號總線保持響應(yīng)信號寫信號寫信號存儲器存儲器/IO控制信號控制信號M/IO=1,選中存儲器選中存儲器M/IO=0,選中選中IO接口接口數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/接收信號接收信號DT/R=1,發(fā)送發(fā)送DT/R=0,接收接收數(shù)據(jù)允許信號數(shù)據(jù)允許信號地址允許信號地址允許信號中斷響應(yīng)信號中斷響應(yīng)信號測試信號測試信號:執(zhí)行執(zhí)行WAIT指令，指令，CPU處于空轉(zhuǎn)等待處于空轉(zhuǎn)等待; TEST有效時有效時,結(jié)束等待狀態(tài)。結(jié)束等待狀態(tài)。準(zhǔn)

19、備好信號準(zhǔn)備好信號:表示內(nèi)存表示內(nèi)存或或I/O設(shè)備準(zhǔn)備好，設(shè)備準(zhǔn)備好，可以進行數(shù)據(jù)傳輸?？梢赃M行數(shù)據(jù)傳輸。復(fù)位信號復(fù)位信號黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18MN/MX接接+5VMN/MX接地。接地。需要總線控制器來變換和組合控制信號。需要總線控制器來變換和組合控制信號。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18數(shù)值運算協(xié)處理器數(shù)值運算協(xié)處理器8087：由硬件實現(xiàn)高精度由硬件實現(xiàn)高精度整數(shù)浮點段運算。整數(shù)浮點段運算。 輸入輸出協(xié)處理器輸入輸出協(xié)處理器8089：相當(dāng)兩個相當(dāng)兩個DMA通道通道的處理器。的處理器。 增加協(xié)處理器，不再占用增加協(xié)處理器，不再占用8086時間，大大時間，大大提高系統(tǒng)的運算

20、速度效率提高系統(tǒng)的運算速度效率。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 ：最小：最小/最大模式控制（輸入，最大模式控制（輸入，33腳）腳） 接接+5V，最小模式，最小模式；接地，最大模式接地，最大模式。 AD15-AD0（第（第2-16，39腳）腳）地址地址/數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線：分時復(fù)用，雙向，三態(tài)。：分時復(fù)用，雙向，三態(tài)。T1狀態(tài)：狀態(tài)：AD15AD0為地址信號；為地址信號；T3、TW、T4狀態(tài)：數(shù)據(jù)信號狀態(tài)：數(shù)據(jù)信號.MN/MX如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)與地址如何實現(xiàn)數(shù)據(jù)與地址的分時復(fù)用？的分時復(fù)用？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18A19/S6A16/S3（35-38腳）腳）地址地址/狀態(tài)信號狀態(tài)信號，

21、輸出，三態(tài)輸出，三態(tài)T1狀態(tài)：狀態(tài)：A19A16為地址的高四位，為地址的高四位，T2、T3、TW、T4狀態(tài)，為狀態(tài)信號。狀態(tài)，為狀態(tài)信號。狀態(tài)信號狀態(tài)信號S6S3 S6=0，8086CPU連在總線上連在總線上 S5：中斷允許標(biāo)志設(shè)置：中斷允許標(biāo)志設(shè)置 S5=0，允許可屏蔽中斷請求，允許可屏蔽中斷請求 S5=1，禁止可屏蔽中斷請求，禁止可屏蔽中斷請求 S4, S3：段寄存器使用狀態(tài)段寄存器使用狀態(tài)S4S300使用使用ES01使用使用SS10使用使用CS11使用使用DS若設(shè)置若設(shè)置IF=1黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18ALE（25腳）：腳）：地址鎖存允許信號地址鎖存允許信號，輸出、三態(tài)、高

22、電平有效。，輸出、三態(tài)、高電平有效。ALE引腳有效時，表示復(fù)用引腳：引腳有效時，表示復(fù)用引腳：AD7 AD0和和A19/S6 A16/S3正在傳送地址信息正在傳送地址信息由于地址信息在這些復(fù)用引腳上出現(xiàn)的時間很短暫，由于地址信息在這些復(fù)用引腳上出現(xiàn)的時間很短暫，可以利用可以利用ALE引腳將地址鎖存起來引腳將地址鎖存起來M/IO（8086CPU,28腳）腳）： I/O或存儲器訪問或存儲器訪問，輸出、三態(tài)，輸出、三態(tài)該引腳輸出高電平時，該引腳輸出高電平時，M/IO=1，對存儲器訪問；，對存儲器訪問；該引腳輸出低電平時，該引腳輸出低電平時，M/IO=0，對，對I/O口訪問?？谠L問。執(zhí)行執(zhí)行MOV A

23、L,1000H執(zhí)行執(zhí)行IN AL,20H引腳信號輸出？引腳信號輸出？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18WR(29腳腳)：寫控制寫控制，輸出，三態(tài)，輸出，三態(tài)WR=0有效，有效，CPU正在對內(nèi)存或正在對內(nèi)存或I/O設(shè)備進行寫操作。設(shè)備進行寫操作。RD（ 32腳）：腳）：讀控制讀控制，輸出、三態(tài)、低電平有效，輸出、三態(tài)、低電平有效有效時，表示有效時，表示CPU正在從存儲器或正在從存儲器或I/O端口讀入數(shù)據(jù)端口讀入數(shù)據(jù)執(zhí)行執(zhí)行MOV AL,1000H執(zhí)行執(zhí)行IN 1000H,AL引腳信號輸出？引腳信號輸出？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18READY （22腳）：腳）：存儲器或存儲器或I/O

24、口就緒口就緒，輸入、高電平有效，輸入、高電平有效總線操作周期中，總線操作周期中，CPU會測試該引腳會測試該引腳如果測到如果測到高有效高有效，CPU直接進入下一步直接進入下一步如果測到無效，如果測到無效，CPU將插入等待周期將插入等待周期等待周期中仍然要監(jiān)測等待周期中仍然要監(jiān)測READY信號，確定是否繼續(xù)插信號，確定是否繼續(xù)插入等待周期入等待周期NMI（Non-Maskable Interrupt） （17腳）腳）不可屏蔽中斷請求不可屏蔽中斷請求，輸入、上升沿有效，輸入、上升沿有效有效表示外界向有效表示外界向CPU申請不可屏蔽中斷申請不可屏蔽中斷該中斷請求不能被該中斷請求不能被CPU屏蔽，所以優(yōu)

25、先級別高于屏蔽，所以優(yōu)先級別高于INTR（可屏蔽中斷）（可屏蔽中斷）黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18DEN（26腳）：腳）：數(shù)據(jù)允許信號數(shù)據(jù)允許信號，輸出，三態(tài)，低電平有效。，輸出，三態(tài)，低電平有效。有效時，表示當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上正在傳送數(shù)據(jù)，可利用他有效時，表示當(dāng)前數(shù)據(jù)總線上正在傳送數(shù)據(jù)，可利用他來控制對數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動來控制對數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動 DT/ R（27腳）：腳）：數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/接收接收，輸出、三態(tài)，輸出、三態(tài)該信號表明當(dāng)前總線上數(shù)據(jù)的流向該信號表明當(dāng)前總線上數(shù)據(jù)的流向DT/R=0，低電平時數(shù)據(jù)輸入，低電平時數(shù)據(jù)輸入CPU（接收）（接收）DT/R=1,高電平時數(shù)據(jù)自高電平時數(shù)據(jù)自C

26、PU輸出（發(fā)送）輸出（發(fā)送）執(zhí)行MOV AL,1000H執(zhí)行IN 1000H,AL引腳信號輸出？2626與與2727腳與哪種芯片腳與哪種芯片連接，連接，如何連接如何連接？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18INTA（Interrupt Acknowledge） （24腳）腳）可屏蔽中斷響應(yīng)可屏蔽中斷響應(yīng)，輸出、低電平有效，輸出、低電平有效有效時，表示來自有效時，表示來自INTR引腳的中斷請求已被引腳的中斷請求已被CPU響響應(yīng)，應(yīng)，CPU進入中斷響應(yīng)周期進入中斷響應(yīng)周期INTR（Interrupt Request） （18腳）腳）可屏蔽中斷請求可屏蔽中斷請求，輸入、高電平有效，輸入、高電平有效

27、有效時，表示請求設(shè)備向有效時，表示請求設(shè)備向CPU申請可屏蔽中斷申請可屏蔽中斷該中斷請求是否響應(yīng)受控于該中斷請求是否響應(yīng)受控于IF（中斷允許標(biāo)志）、可（中斷允許標(biāo)志）、可以被屏蔽掉以被屏蔽掉黃玉清制作黃玉清制作2022-6-188086的的第第34腳腳為為BHE/S7 BHE用來區(qū)分是傳送字節(jié)、還是字用來區(qū)分是傳送字節(jié)、還是字BHE和和A0區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)格式：區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)格式：BHE A0 操作操作 數(shù)據(jù)引腳數(shù)據(jù)引腳 0 0 從偶地址寫一個字從偶地址寫一個字 AD15AD0 1 0 從偶地址讀從偶地址讀/寫一個字節(jié)寫一個字節(jié) A D7AD0 0 1 從奇地址讀從奇地址讀/寫一個字節(jié)寫一個字節(jié) AD15A

28、D8 0 1 從奇地址讀從奇地址讀/寫一個字寫一個字 AD15AD8 1 0 AD7AD0 執(zhí)行執(zhí)行MOV AL,1000H引腳引腳A0=?,BHE=?黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18MN/MX（33引腳）引線接地時，處于最大模式。引腳）引線接地時，處于最大模式。QS1、QS2（25、24引腳）：隊列狀態(tài)信號。引腳）：隊列狀態(tài)信號。 0 0 無無 操作操作 0 1 取走指令隊列第一個字節(jié)取走指令隊列第一個字節(jié) 1 0 隊列空隊列空 1 1 取走指令隊列后續(xù)字節(jié)代碼取走指令隊列后續(xù)字節(jié)代碼 黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 S2、 S1、 S0 ：輸出（：輸出（28、27、26引腳）

29、引腳） S2S1S0總線周期總線周期控制信號控制信號000中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)INTA001讀讀I/O口口IORC010寫寫I/O口口IOWC011暫停暫停無無100取指令取指令MRDC101讀存儲器讀存儲器MRDC110寫存儲器寫存儲器MWTC111無源狀態(tài)無源狀態(tài)無無黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18思考題思考題3 3：從引腿信號上看從引腿信號上看,8086和和8088有什么不同有什么不同 ?8086/8088 CPU 有有40條引腳，請按功能對條引腳，請按功能對它們進行分類？它們進行分類？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18“ “引腳引腳”小結(jié)小結(jié)CPU引腳是系統(tǒng)總線的基本信號引腳是系

30、統(tǒng)總線的基本信號可以可以分成三類信號分成三類信號：16位數(shù)據(jù)線：位數(shù)據(jù)線：D0D1520位地址線：位地址線：A0A19控制線：控制線：ALE、IO/M*、WR*、RD*、READYINTR、INTA*、NMI，HOLD、HLDARESET、CLK、Vcc、GND黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18地址地址/數(shù)據(jù)復(fù)用特性數(shù)據(jù)復(fù)用特性時間分隔技術(shù)時間分隔技術(shù)地址鎖存技術(shù)地址鎖存技術(shù)控制總線分類特性控制總線分類特性最小模式：控制總線由最小模式：控制總線由8086CPU本身產(chǎn)生本身產(chǎn)生最大模式：由最大模式：由8086CPU的的S1,S2,S3引腳經(jīng)總線控制器引腳經(jīng)總線控制器8288組合，控制總線由組

31、合，控制總線由8288芯片提供芯片提供黃玉清制作黃玉清制作2022-6-188086有有16位數(shù)據(jù)線，與地址線位數(shù)據(jù)線，與地址線A0-A15兼用；兼用；20位地址線位地址線,尋址空間達(dá)到尋址空間達(dá)到1MB；8088有有8位數(shù)據(jù)線，位數(shù)據(jù)線，與地址線與地址線A0-A7兼用；兼用；8086與與8088CPU引腳引腳28信號相反信號相反M/IO,IO/M)8086指令隊列：指令隊列：6個字節(jié)；個字節(jié)；8088指令隊列：指令隊列：4個個字節(jié)字節(jié)引腳引腳34信號，功能與信號，功能與8086稍有不同。稍有不同。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18DT/Rl 需要哪些芯片構(gòu)成最小模式系統(tǒng)？這些芯片與CPU

32、的主要連接關(guān)系是怎樣的？l 8086引腳ALE、 的特性分別是什么？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18最小模式：系統(tǒng)中只有系統(tǒng)中只有8086一個微處理器，所有一個微處理器，所有的總線控制信號均為的總線控制信號均為8086產(chǎn)生，系統(tǒng)中的總線控產(chǎn)生，系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路，減少到最少。制邏輯電路，減少到最少。最大模式：用于大型（中型）用于大型（中型）8086/8088系統(tǒng)中。系統(tǒng)中。系統(tǒng)總是包含有兩個或多個微處理器，其中一個主系統(tǒng)總是包含有兩個或多個微處理器，其中一個主處理器就是處理器就是8086或或8088，其它的處理器稱協(xié)處理，其它的處理器稱協(xié)處理器，協(xié)助主處理器工作。器，協(xié)助主處理器工

33、作。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18三態(tài)門的作用：功率放大、三態(tài)門的作用：功率放大、導(dǎo)通開關(guān)導(dǎo)通開關(guān)單向單向三態(tài)緩沖器三態(tài)緩沖器E A B0 0/1 高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)1 0/1 0/1EAB單向三態(tài)緩沖器單向三態(tài)緩沖器74LS244黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18雙向三態(tài)門具有雙向雙向三態(tài)門具有雙向?qū)ê腿龖B(tài)的特性導(dǎo)通和三態(tài)的特性O(shè)EOE0 0，導(dǎo)通，導(dǎo)通T T1 AB1 ABT T0 AB0 ABOEOE1 1，不導(dǎo)通，不導(dǎo)通雙向三態(tài)緩沖器雙向三態(tài)緩沖器黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18T=1，發(fā)送，發(fā)送，ABT=0，接收，接收，ABOE

34、=0，允許接受或發(fā)送，允許接受或發(fā)送OE=1，A, B均為高阻狀態(tài)均為高阻狀態(tài)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18STB:選通信號選通信號，有效時，輸出等于輸入有效時，輸出等于輸入DO=DIOE:輸出允許輸出允許，有效時，輸出有效；無效時，輸出呈高阻有效時，輸出有效；無效時，輸出呈高阻黃玉清制作黃玉清制作2022-6-1880868086芯片組芯片組地址鎖存器地址鎖存器8282數(shù)據(jù)收發(fā)器數(shù)據(jù)收發(fā)器8286總線控制器總線控制器8288現(xiàn)代微機的芯片組你了解嗎？現(xiàn)代微機的芯片組你了解嗎？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18總線的形成：總線的形成： 1、MN/MX接接+5V；2、一片、一片828

35、4,作為時鐘發(fā)生器作為時鐘發(fā)生器;3、三片、三片8282或或74LS373,作地址鎖存器作地址鎖存器;4、二片、二片8286/8287,作總線驅(qū)動器作總線驅(qū)動器;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18最小模式下的系統(tǒng)是如何總線形成的？最小模式下的系統(tǒng)是如何總線形成的？控制總線控制總線:8088CPU直接產(chǎn)生的。直接產(chǎn)生的。 若若8088CPU驅(qū)動能力不夠，可以加上驅(qū)動能力不夠，可以加上74LS244進行驅(qū)動。進行驅(qū)動。地址總線：鎖存器地址總線：鎖存器8282鎖存地址鎖存地址數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)收發(fā)器數(shù)據(jù)總線：數(shù)據(jù)收發(fā)器8286控制數(shù)據(jù)收發(fā)控制數(shù)據(jù)收發(fā)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-

36、188282鎖存器與8086的連接黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18T=1,發(fā)送發(fā)送;T=0,接收接收數(shù)據(jù)收發(fā)器數(shù)據(jù)收發(fā)器 8286與與8088的連接的連接黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18地地5V讀寫控讀寫控制制讀寫讀寫控制控制讀寫讀寫控制控制 CSRAM8284時鐘時鐘發(fā)生器發(fā)生器/RESRDYCBD15 D0DB CSROMCSI/O接口接口ABA0 A19 STB OE8282鎖存器鎖存器8086CPUMN/MX INTA RD CLK WRREADY M/IORESETALEBHE A19-A16 A

37、D15-AD0DEN DT/R TOE 8286 收發(fā)器收發(fā)器D15D0黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18提問提問1 1：8086/8088 有兩種工作方式，它們是通過什么有兩種工作方式，它們是通過什么方法來實現(xiàn)？在最小方式下其控制信號怎樣產(chǎn)方法來實現(xiàn)？在最小方式下其控制信號怎樣產(chǎn)生？生？ 8086CPU的的ALE信號在與地址鎖存器連接的作信號在與地址鎖存器連接的作用？用？黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18MN/MX（33引腳引腳）引線接地時，處于最大模式。）引線接地時，處于最大模式。特點特點：需要總線控制器來變換和組合控制信號。：需要總線控制器來變換和組合控制信號。8086在最大模式

38、下的典型配置：在最大模式下的典型配置：1、MN/MX接地；接地；2、一片、一片8284，作系統(tǒng)時鐘，作系統(tǒng)時鐘3、三片、三片8282或或74LS373，作鎖存器，作鎖存器4、二片、二片8286/8287，作數(shù)據(jù)收發(fā)器，作數(shù)據(jù)收發(fā)器5、一片、一片8288，作總線控制器，作總線控制器6、一片、一片8259黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18S2,S1,S0與控制信號與控制信號S2S1S0總線周期總線周期控制信號控制信號000中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)INTA001讀讀I/O口口IORC010寫寫I/O口口IOWC011暫停暫停無無100取指令取指令MRDC101讀存儲器讀存儲器MRDC110寫存儲器寫存儲

39、器MWTC111無源狀態(tài)無源狀態(tài)無無黃玉清制作黃玉清制作2022-6-188086CPU兩種組態(tài)兩種組態(tài)黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18PC/XT微型機總線的形成：微型機總線的形成：選用選用8088CPU，工作在最大模式，工作在最大模式黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 8086：20條地址線，直接訪問條地址線，直接訪問1MB的存的存 儲空間。儲空間。物理地址為：物理地址為：00000HFFFFFH。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18 1MB空間分為兩個空間分為兩個512KB的存儲體：的存儲體：偶地址存儲體：連接偶地址存儲體：連接D7D0，A0=0 時選通；時選通；奇地址存儲體：

40、連接奇地址存儲體：連接D15D8，BHE=0時選通。時選通。 8086可以傳送一個字節(jié)，也可以傳送二個字節(jié)。可以傳送一個字節(jié)，也可以傳送二個字節(jié)。由由BHE與與 A0確定確定奇偶存儲體的選通奇偶存儲體的選通BHE A00 0 D15D0 ， 傳送一個字傳送一個字0 1 D15D8， 傳送一個字節(jié)傳送一個字節(jié)1 0 D7D0 ， 傳送一個字節(jié)傳送一個字節(jié)1 1 無操作無操作黃玉清制作黃玉清制作2022-6-188086奇偶庫（存儲器）與總線的連接SEL A19A1 高8位 512KB8 D7D0SEL A19A1 低8位 512 KB 8 D7D0A19A1A0BHED15D8D7D0黃玉清制作

41、黃玉清制作2022-6-182.4 8086CPU2.4 8086CPU的時序的時序2.4.1 8086CPU的時序概念的時序概念2.4.2 總線操作總線操作存儲器讀周期存儲器讀周期、存儲器寫周期存儲器寫周期I/O讀周期、讀周期、I/O寫周期寫周期空轉(zhuǎn)周期空轉(zhuǎn)周期中斷響應(yīng)周期中斷響應(yīng)周期2.4.3 系統(tǒng)復(fù)位與啟動系統(tǒng)復(fù)位與啟動黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18執(zhí)行一條指令的時間執(zhí)行一條指令的時間CPU從存儲器或從存儲器或I/O端口讀寫一個字節(jié)端口讀寫一個字節(jié)（字）的時間。（字）的時間。CPU的基本時間單位。的基本時間單位。一個基本時鐘周期又稱一個基本時鐘周期又稱T狀態(tài)。狀態(tài)。黃玉清制作黃玉

42、清制作2022-6-184個個T狀態(tài)狀態(tài) A19A0上是地址信息，出現(xiàn)上是地址信息，出現(xiàn)ALE信號后，將信號后，將地址鎖存到地址鎖存器（地址鎖存到地址鎖存器（8282）。）。地址信息地址信息，A19-A16從地址信息變?yōu)闋顟B(tài)從地址信息變?yōu)闋顟B(tài)信息信息S6-S3。T3狀態(tài)狀態(tài)：AD0AD15上出現(xiàn)數(shù)據(jù)。上出現(xiàn)數(shù)據(jù)。T4狀態(tài)狀態(tài)，CPU采樣數(shù)據(jù)，結(jié)束一個總線周期采樣數(shù)據(jù)，結(jié)束一個總線周期 由四個時鐘周期構(gòu)成由四個時鐘周期構(gòu)成, 分別稱為分別稱為 T1、T2、T3、T4 等待周期等待周期 Tw, 插入插入 T3、T4 之間，數(shù)量不限之間，數(shù)量不限, 由控制線由控制線 READY = L 控制控制 空

43、閑周期空閑周期 Ti, 插入插入 T4 之后，數(shù)量不限之后，數(shù)量不限, 由控制線由控制線 /TEST = H 控控制制黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18T3狀態(tài)：AD0AD15上出現(xiàn)數(shù)據(jù)。TW狀態(tài)：若存儲器式外設(shè)的工作速度較慢，不能滿足基本時序要求，使用一個產(chǎn)生READY的電路，以使在T3狀態(tài)之后，插入一個等待周期TW。T4狀態(tài)：結(jié)束一個總線周期。黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18課堂提問課堂提問4:4:總線周期的含義是什么總線周期的含義是什么?8086/8088的基本總線的基本總線周期由幾個時鐘組成周期由幾個時鐘組成?如果一個如果一個CPU的時鐘

44、頻率為的時鐘頻率為24MHz,那么那么,它的一它的一個時鐘周期為多少個時鐘周期為多少?一個基本總線周期為多少一個基本總線周期為多少?如如主頻為主頻為15MHz呢呢?黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18總線操作是指總線操作是指CPU通過總線通過總線對外的各種操作對外的各種操作8088的總線操作主要有：的總線操作主要有：存儲器讀、存儲器寫操作存儲器讀、存儲器寫操作I/O讀操作、讀操作、I/O寫操作寫操作中斷響應(yīng)操作中斷響應(yīng)操作總線請求及響應(yīng)操作總線請求及響應(yīng)操作空閑狀態(tài)空閑狀態(tài)Ti復(fù)位復(fù)位黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18總線操作中實現(xiàn)時序同步是關(guān)鍵總線操作中實現(xiàn)時序同步是關(guān)鍵CPU總線周期

45、采用總線周期采用同步時序同步時序各部件都以各部件都以系統(tǒng)時鐘系統(tǒng)時鐘信號為基準(zhǔn)信號為基準(zhǔn)當(dāng)相互不能配合時，快速部件（當(dāng)相互不能配合時，快速部件（CPU）插入）插入等待狀態(tài)等待慢速部件（等待狀態(tài)等待慢速部件（I/O和存儲器）和存儲器）CPU與外設(shè)接口常采用與外設(shè)接口常采用異步時序異步時序它們通過它們通過應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號應(yīng)答聯(lián)絡(luò)信號實現(xiàn)同步操作實現(xiàn)同步操作黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18例：例：MOV AL,1000H ;M/IO=1T1狀態(tài)狀態(tài)：A19A0上是地址信息，出現(xiàn)上是地址信息，出現(xiàn)ALE信號后，將地址信號后，將地址鎖存到地址鎖存器（鎖存到地址鎖存器（8282）。）。T2狀態(tài)狀態(tài)：地址

46、信息消失，：地址信息消失，A19-A16從地址信息變?yōu)闋顟B(tài)信息從地址信息變?yōu)闋顟B(tài)信息S6-S3。數(shù)據(jù)允許信號。數(shù)據(jù)允許信號DEN在在T2狀態(tài)有效。狀態(tài)有效。T3狀態(tài)狀態(tài)：AD0AD15上出現(xiàn)數(shù)據(jù)。上出現(xiàn)數(shù)據(jù)。 RD信號有效信號有效 TW狀態(tài)狀態(tài)：若存儲器或外設(shè)的工作：若存儲器或外設(shè)的工作速度較慢速度較慢，不能滿足基本，不能滿足基本時序要求，使用一個產(chǎn)生時序要求，使用一個產(chǎn)生READY的電路，以使在的電路，以使在T3狀態(tài)之狀態(tài)之后，插入一個后，插入一個等待周期等待周期TW。T4狀態(tài)狀態(tài)，CPU采樣數(shù)據(jù)，結(jié)束一個總線周期。采樣數(shù)據(jù)，結(jié)束一個總線周期。一、最小模式下的存貯器讀周期一、最小模式下的存貯器讀周期黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18黃玉清制作黃玉清制作2022-6-18二、存儲器寫周期時序二、存儲器寫周期時序例：例：MOV 1000H, AL ;M/IO=1T1狀態(tài)狀態(tài)：A19A0上是地址信息，出現(xiàn)上是地址信息，出現(xiàn)ALE信號后，將地址信號后，將地址鎖存到地址鎖存器（鎖存到地址鎖存器（8282）。）。T2狀態(tài)：狀態(tài)：地址信