江西農(nóng)業(yè)大學(xué)微機(jī)原理第2章

第2章16位和32位微處置器教學(xué)建議，本章重點(diǎn)為8086的編程構(gòu)造，尤其是存放器組；8086標(biāo)志存放器各個(gè)標(biāo)志的含義；8086的讀寫(xiě)時(shí)序、總線操作和中斷機(jī)制；Pentium的先進(jìn)技術(shù)；Pentium的任務(wù)方式；Pentium的原理構(gòu)造、存放器組和描畫(huà)符；Pentium的主要信號(hào)；Pentium的總線形狀；Pentium的中斷機(jī)制和中斷描畫(huà)符表；Pentium的段頁(yè)兩級(jí)維護(hù)機(jī)制。微處置器的性能目的①字長(zhǎng)②主頻圖2.18086的編程構(gòu)造1．總線接口部件①4個(gè)段地址存放器，CS16位的代碼段存放器DS16位的數(shù)據(jù)段存放器ES16位的附加段存放器SS16位的堆棧段存放器②16位的指令指針存放器IP③20位的地址加法器④6字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器2.執(zhí)行部件4個(gè)通用存放器，即AX、BX、CX、DX4個(gè)公用存放器，即BP、SP、SI、DI標(biāo)志存放器算術(shù)邏輯部件標(biāo)志存放器；根據(jù)功能，分為兩類形狀標(biāo)志控制標(biāo)志形狀標(biāo)志SFZFPFCFAFOF控制標(biāo)志DFIFTF3.8086的總線周期的概念4個(gè)時(shí)鐘周期，T1形狀T2形狀T3形狀T形狀T4形狀圖2.2典型的8086總線周期序列最小方式和最大方式的概念最小方式最大方式兩個(gè)協(xié)處置器數(shù)值運(yùn)算協(xié)處置器8087輸入/輸出協(xié)處置器80898086的引腳信號(hào)和功能留意以下幾點(diǎn)：①

8086的數(shù)據(jù)線和地址線是復(fù)用的，②

8086可用高8位傳送1字節(jié)，也可用低8位傳送1個(gè)字節(jié)，還可一次傳送1個(gè)字③

RESET是系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)8086的引腳引腳信號(hào)①GND、VCC 地和電源②AD15～AD0 地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳，雙向任務(wù)③A19/S6～A16/S3 地址/形狀復(fù)用引腳，輸出④BHE＃/S7 高8位數(shù)據(jù)總線允許/形狀復(fù)用引腳，輸出⑤NMI 非屏蔽中斷引腳,輸入⑥INTR 可屏蔽中斷懇求信號(hào),輸入⑦RD＃ 讀信號(hào)，輸出⑧CLK) 時(shí)鐘，輸入⑨RESET(reset) 復(fù)位信號(hào)，輸入⑩READY(ready) “預(yù)備好〞信號(hào)，輸入⑾TEST＃(test) 測(cè)試信號(hào)，輸入⑿MN/MX＃ 最小和最大方式控制信號(hào)，輸入最小方式最小方式信號(hào)①I(mǎi)NTA＃中斷呼應(yīng)信號(hào)，輸出②ALE 地址鎖存允許信號(hào)，輸出③DEN＃ 數(shù)據(jù)允許信號(hào)，輸出④DT/R＃數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào)，輸出⑤M/IO＃ 存儲(chǔ)器/輸入/輸出控制信號(hào)，輸出⑥WR＃(write) 寫(xiě)信號(hào)，輸出⑦HOLD和HLDA 總線堅(jiān)持懇求信號(hào)和總線堅(jiān)持呼應(yīng)信號(hào)最小方式配置圖最小方式銜接特點(diǎn)：MN/MX＃端接+5V時(shí)鐘發(fā)生器地址鎖存器存儲(chǔ)器和外設(shè)較多時(shí)，需求總線收發(fā)器M/IO、RD、WR信號(hào)的關(guān)系圖2.5 8284A和8086的銜接最大方式〔QS1、QS0 指令隊(duì)列形狀信號(hào)〕S2#、S1#、S0# 總線周期形狀信號(hào)最大方式下的典型配置總線控制器8288的銜接微型機(jī)系統(tǒng)主要操作①系統(tǒng)的復(fù)位和啟動(dòng)操作；②暫停操作；③總線操作；④中斷操作；⑤最小方式下的總線堅(jiān)持；⑥最大方式下的總線懇求/允許。系統(tǒng)的復(fù)位和啟動(dòng)操作CS=FFFFHIP＝0000H復(fù)位操作的時(shí)序。總線讀操作寫(xiě)操作時(shí)序中斷操作和中斷系統(tǒng)兩大類：硬件中斷；軟件中斷。8086的中斷分類中斷向量和中斷向量表硬件中斷NMIINTR硬件中斷的呼應(yīng)和時(shí)序

從數(shù)據(jù)總線上讀取中斷類型碼，將其存入內(nèi)部暫存器。將標(biāo)志存放器的值推入堆棧。把標(biāo)志存放器的中斷允許標(biāo)志IF和跟蹤標(biāo)志TF清零。將斷點(diǎn)維護(hù)到堆棧中。找到中斷向量，轉(zhuǎn)入相應(yīng)的中斷處置子程序8086對(duì)中斷的呼應(yīng)中斷呼應(yīng)要用兩個(gè)總線周期?？善帘沃袛鄷r(shí)，CPU執(zhí)行的總線時(shí)序：第1步，執(zhí)行2個(gè)中斷呼應(yīng)總線周期第2步，執(zhí)行1個(gè)總線寫(xiě)周期第3步，將標(biāo)志存放器的中斷允許標(biāo)志IF和單步標(biāo)志TF置成0第4步，執(zhí)行1個(gè)總線寫(xiě)周期第5步，執(zhí)行1個(gè)總線寫(xiě)周期第6步，執(zhí)行1個(gè)總線讀周期第7步，執(zhí)行1個(gè)總線讀周期中斷處置子程序維護(hù)中斷現(xiàn)場(chǎng)。設(shè)置中斷允許標(biāo)志IF來(lái)開(kāi)放中斷中斷處置的詳細(xì)內(nèi)容恢復(fù)存放器中斷前往指令軟件中斷的特點(diǎn)①中斷類型碼由指令提供。②不執(zhí)行中斷呼應(yīng)總線周期。③不受中斷允許標(biāo)志IF的影響④執(zhí)行軟件中斷時(shí)，對(duì)外部硬件中斷懇求的反映不同于硬件中斷⑤軟件中斷沒(méi)有隨機(jī)性最小方式下的總線堅(jiān)持總線堅(jiān)持懇求/堅(jiān)持呼應(yīng)時(shí)序最大方式下的總線懇求/授權(quán)最大方式下的總線懇求/允許/釋放時(shí)序8086的存儲(chǔ)器編址8086系統(tǒng)中存儲(chǔ)器物理地址的計(jì)算方法復(fù)位后FFFF+0000———————FFFF0圖2.18CS、DS、SS和其他存放器組合指向存儲(chǔ)單元的表示圖存儲(chǔ)器中，有幾個(gè)部分的用途是固定的：

①00000～003FFH②B0000H～B0F9FH③B8000H～BBF3FH④FFFF0H～FFFFFH8086的I/O編址8086允許有65535(64K)個(gè)8位的I/O端口對(duì)I/O端口，可用兩種方式進(jìn)展編址：和存儲(chǔ)器一致編址I/O獨(dú)立編址32位微處置器Pentium的先進(jìn)技術(shù)

1.

先進(jìn)的體系構(gòu)造2．CISC和RISC相結(jié)合的技術(shù)3.超標(biāo)量流水線技術(shù)4.先進(jìn)的分支預(yù)測(cè)技術(shù)指令流水線的組成總線接口部件、指令預(yù)取部件、指令譯碼部件執(zhí)行部件Pentium的三種任務(wù)方式，實(shí)地址方式維護(hù)方式虛擬8086方式實(shí)地址方式的特點(diǎn)①尋址機(jī)構(gòu)、存儲(chǔ)器管理、中斷處置機(jī)構(gòu)均和8086一樣。②操作數(shù)默許長(zhǎng)度為16位。③存儲(chǔ)器容量最大為1MB，采用分段方式，每段大小固定為64KB。④存儲(chǔ)器中保管兩個(gè)固定區(qū)域FFFF0H～FFFFFH，00000～003FFH。維護(hù)方式的特點(diǎn)①存儲(chǔ)器用邏輯地址空間、線性地址空間和物理地址空間三種方式來(lái)描畫(huà)。②映像機(jī)制使邏輯地址空間大大超越實(shí)踐的內(nèi)存空間③既能進(jìn)展16位運(yùn)算，也能進(jìn)展32位運(yùn)算。虛擬8086方式特點(diǎn)①可以執(zhí)行8086的運(yùn)用程序。②段存放器的用法和實(shí)地址方式時(shí)一樣，即段存放器內(nèi)容左移4位加上偏移量為線性地址。③存儲(chǔ)器尋址空間為1MB，在分段根底上又分頁(yè)，每頁(yè)4KB。實(shí)地址方式和虛擬8086方式區(qū)別：①多義務(wù)問(wèn)題②尋址空間問(wèn)題。③內(nèi)存管理問(wèn)題Pentium的原理構(gòu)造

總線接口部件U流水線和V流水線數(shù)據(jù)Cache指令Cache指令預(yù)取部件指令譯碼器控制ROM分支目的緩沖器BTB控制部件浮點(diǎn)處置部件FPU分段部件和分頁(yè)部件存放器組總線接口部件完成如下總線功能①地址驅(qū)動(dòng)和傳輸。②數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)。③數(shù)據(jù)總線寬度控制。④數(shù)據(jù)緩沖。⑤總線操作的控制功能⑥奇/偶校驗(yàn)告示功能⑦Cache操作控制Pentium的主要部件和原理構(gòu)造

2.6Pentium的存放器和相關(guān)機(jī)制Pentium的存放器組Pentium的存放器組包括①

根本存放器組。②

系統(tǒng)存放器組；③浮點(diǎn)存放器組根本存放器組通用存放器指令指針存放器和標(biāo)志存放器標(biāo)志存放器段存放器和描畫(huà)符以及維護(hù)方式的尋址機(jī)制

三種描畫(huà)符表全局描畫(huà)符表GDT部分描畫(huà)符表LDT中斷描畫(huà)符表IDT圖2.26維護(hù)方式下段地址的產(chǎn)生段選擇子包含3個(gè)部分的內(nèi)容l描畫(huà)符表指示標(biāo)志TI描畫(huà)符索引DI懇求特權(quán)級(jí)RPL維護(hù)方式下段地址的產(chǎn)生

系統(tǒng)地址存放器包括GDTRIDTRTRLDTR圖2.27 4個(gè)系統(tǒng)地址存放器的構(gòu)造控制存放器調(diào)試存放器形狀存放器控制字存放器Pentium的主要信號(hào)

Pentium的主要信號(hào)1.地址線及控制信號(hào)lA31～A3 地址線。lAP 地址的偶校驗(yàn)碼位。lADS# 地址形狀輸出信號(hào)。lA20M# A20以上的地址線屏蔽信號(hào)。lAPCHK# 地址校驗(yàn)出錯(cuò)信號(hào)。

Pentium的主要信號(hào)2.數(shù)據(jù)線及控制信號(hào)lD63～D0數(shù)據(jù)線。lBE7#～BE0#字節(jié)允許信號(hào)。lDP7～DP0奇/偶校驗(yàn)信號(hào)。lPCHK#讀校驗(yàn)出錯(cuò)。lPEN#奇/偶校驗(yàn)允許信號(hào)。Pentium的主要信號(hào)3.總線周期控制信號(hào)lD/C# 數(shù)據(jù)/控制信號(hào)。lM/IO# 存儲(chǔ)器和I/O訪問(wèn)信號(hào)lW/R# 讀/寫(xiě)信號(hào)。lLOCK#總線封鎖信號(hào)lBRDY#突發(fā)就緒信號(hào)lNA# 下一個(gè)地址有效信號(hào)。lSCYC分割周期信號(hào)。Pentium的主要信號(hào)4.Cache控制信號(hào)lCACHE#Cache控制信號(hào)。lEADS#外部地址有效信號(hào)。lKEN# Cache允許信號(hào)。lFLUSH# Cache擦除信號(hào)。lAHOLD地址堅(jiān)持/懇求信號(hào)。lPCD Cache制止信號(hào)。lPWT 片外Cache的控制信號(hào)。lWB/WT#片內(nèi)Cache回寫(xiě)/通寫(xiě)選擇信號(hào)lHIT#和HITM#Cache命中信號(hào)和命中Cache的形狀信號(hào)lINV 無(wú)效懇求信號(hào)Pentium的主要信號(hào)5.系統(tǒng)控制信號(hào)INTRNMIRESETCLKINITPentium的主要信號(hào)6．總線仲裁信號(hào)HOLDHLDABREQBOFF＃Pentium的主要信號(hào)7.檢測(cè)與處置信號(hào)l

BUSCHK# l

FERR# l

IGNNE#l

FRCMC# lIERR# Pentium的主要信號(hào)8.系統(tǒng)管理方式信號(hào)SMI#SMIACT#Pentium的主要信號(hào)9．測(cè)試信號(hào)l

TCKl

TDIl

TDOl

TMSl

TRST#Pentium的主要信號(hào)10．跟蹤和檢查信號(hào)lBP3～BP0lPM1～PM0BT3～BT0IU和IVIBTR/S#PRDYPentium的幾種總線形狀T1形狀T2形狀T12形狀T2P形狀TD形狀

Ti形狀總線形狀之間的轉(zhuǎn)換Pentium的總線周期

非流水線式讀/寫(xiě)周期流水線式讀/寫(xiě)周期3)突發(fā)式讀/寫(xiě)周期非流水線式讀/寫(xiě)周期流水線式讀/寫(xiě)周期突發(fā)式讀/寫(xiě)周期Pentium的中斷機(jī)制

仍為兩大類硬件中斷軟件中斷異常和中斷異常分為三類缺點(diǎn)圈套異常終止Pentium的保管中斷

中斷類型號(hào)含義中斷類型號(hào)含義0123456789

除數(shù)為0中斷單步中斷非屏蔽中斷斷點(diǎn)中斷溢出中斷BOUND指令缺點(diǎn)中斷無(wú)效操作碼中斷浮點(diǎn)部件不可用中斷雙缺點(diǎn)中斷保管1011121314151617..3132～255

無(wú)效義務(wù)形狀段中斷段不存在中斷堆棧異常中斷普通維護(hù)中斷頁(yè)缺點(diǎn)中斷保管浮點(diǎn)錯(cuò)誤中斷對(duì)準(zhǔn)檢查中斷保管

可屏蔽中斷

中斷描畫(huà)符的通用格式