微機(jī)原理與接口技術(shù)第2章.ppt

1、【本章重點(diǎn)】本章主要講述8086的硬件結(jié)構(gòu)、外部引腳、 內(nèi)部寄存器的組織、和總線時(shí)序。 【本章難點(diǎn)】引腳功能和總線時(shí)序。,第2章 8086微處理器,2.2.1 8086的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 微處理器執(zhí)行一段程序通常是通過(guò)重復(fù)執(zhí)行如下步驟來(lái)完成。即： （1） 從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出一條指令，分析指令操作碼； （2） 讀出一個(gè)操作數(shù)（如果指令需要操作數(shù)）； （3） 執(zhí)行指令； （4） 將結(jié)果寫(xiě)入內(nèi)存儲(chǔ)器（如果指令需要）。,2.1 8086 CPU的結(jié)構(gòu),圖2-1 8086的結(jié)構(gòu)框圖,1總線接口部件,（1）4個(gè)段地址寄存器 CS-16位的代碼段寄存器 DS-16位的數(shù)據(jù)段寄存器 ES-16位的擴(kuò)展段寄存器 SS-1

2、6位的堆棧段寄存器 （2）16位的指令指針寄存器IP （3）20位的地址加法器 （4）6字節(jié)的指令隊(duì)列。,2執(zhí)行部件 （1）4個(gè)通用寄存器，即AX、BX、CX，DX； （2）4個(gè)專用寄存器，即基數(shù)指針寄存器BP，堆棧指針寄存器SP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI； （3）標(biāo)志寄存器Flag； （4）算術(shù)邏輯單元ALU； 8086的執(zhí)行部件（EU）有如下特點(diǎn)： （1）4個(gè)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(tǒng)中有許多指令都是通過(guò)累加器的動(dòng)作來(lái)執(zhí)行的。,表2-1 寄存器的主要用途,（3）加法器是算術(shù)邏輯部件主要部件，

3、絕大部分指令的執(zhí)行都是由加法器完成的。 （4）標(biāo)志寄存器共有16位，其中，7位未用，所用的各位含義如下：,0,15,狀態(tài)標(biāo)志有6個(gè)，即SF、ZF，PF、CF，AF和OF。,符號(hào)標(biāo)志SF(Sign Flag)：它和運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。若運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF=1，否則SF=0。,零標(biāo)志ZF(Zero Flag)：如果當(dāng)前的運(yùn)算結(jié)果為零，則ZF=1，否則ZF=0。 奇偶標(biāo)志PF(Parity Flag)：如果運(yùn)算結(jié)果的低8位中所含的1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則PF=1，否則PF=0。 進(jìn)位標(biāo)志CF(Carry Flag)：當(dāng)執(zhí)行一個(gè)加法運(yùn)算使最高位產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，或者執(zhí)行一個(gè)減法運(yùn)算引起最高位產(chǎn)生借位時(shí)，

4、則CF=1，否則CF=0。 輔助進(jìn)位標(biāo)志AF(Auxiliary Carry Flag)：當(dāng)加法運(yùn)算時(shí)，如果第三位往第四位有進(jìn)位，或者當(dāng)減法運(yùn)算時(shí)，如果第三位從第四位有借位，則AF=1，否則AF=0。 溢出標(biāo)志OF(Overflow Flag)：當(dāng)運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生溢出時(shí)，會(huì)使OF=1，否則OF=0。,控制標(biāo)志有3個(gè)，即DF、IF、TF。 方向標(biāo)志DF(Direction Flag)：這是控制串操作指令的標(biāo)志。如果DF=0，則串操作過(guò)程中地址會(huì)不斷增值，反之，如果DF=1，則串操作過(guò)程中地址會(huì)不斷減值。 中斷標(biāo)志IF(1uterrupt Enable Flay)：這是控制可屏蔽中斷的標(biāo)志。如IF=

5、0，則CPU不能對(duì)可屏蔽中斷請(qǐng)求作出響應(yīng)，如果IF=1，則CPU可以接受可屏蔽中斷請(qǐng)求。 跟蹤標(biāo)志TF(Trap Flay)：如果TF=1，則CPU按跟蹤方式執(zhí)行指令。,2.2.2 8086的總線工作周期,在8086中，一個(gè)最基本的總線周期由4個(gè)時(shí)鐘周期組成,在T1狀態(tài)，CPU往多路復(fù)用總線上發(fā)出地址信息，以指出要尋址的存儲(chǔ)單元及外設(shè)端口的地址。 在T2狀態(tài)，CPU從總線上撤消地址，而使總線的低16位浮置成高阻狀態(tài)，為傳輸數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備?？偩€的最高4位(A19A16)用來(lái)輸出本總線周期狀態(tài)信息。這些狀態(tài)信息用來(lái)表示中斷允許狀態(tài)、當(dāng)前正在使用的段寄存器名等。,在T3狀態(tài)，多路總線的高4位繼續(xù)提供狀態(tài)

6、信息，而多路總線的低16位上出現(xiàn)由CPU寫(xiě)出的數(shù)據(jù)或者CPU從存儲(chǔ)器或端口讀入的數(shù)據(jù)。 在有些情況下，被寫(xiě)入數(shù)據(jù)或者被讀取數(shù)據(jù)的外設(shè)或存儲(chǔ)器不能及時(shí)地配合CPU傳送數(shù)據(jù)。這時(shí)，外設(shè)或存儲(chǔ)器會(huì)通過(guò)“READY”信號(hào)線在T3狀態(tài)啟動(dòng)之前向CPU發(fā)一個(gè)“數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好”信號(hào)，于是CPU會(huì)在T3之后插入1個(gè)或多個(gè)附加的時(shí)鐘周期TW。TW也叫等待狀態(tài)。在Tw狀態(tài)，總線上的信息情況和T3狀態(tài)的信息情況一樣。當(dāng)指定的存儲(chǔ)器或外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳送時(shí)，便在“READY”線上發(fā)出“準(zhǔn)備好”信號(hào)，CPU接收到這一信號(hào)后，會(huì)自動(dòng)脫離TW狀態(tài)面進(jìn)入T4狀態(tài)., 在T4狀態(tài)，總線周期結(jié)束。需要指出的是，只有在CPU和內(nèi)存或IO

7、接口之間傳輸數(shù)據(jù)，以及填充指令隊(duì)列時(shí)，CPU才執(zhí)行總線周期?？梢?jiàn)，如果在1個(gè)總線周期之后，不立即執(zhí)行下1個(gè)總線周期。那么，系統(tǒng)總線就處在空閑狀態(tài)，此時(shí)，執(zhí)行空閑周期。,2.3 8086/8088的引腳信號(hào)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(tǒng)中只有8086一個(gè)微處理器。在這種系統(tǒng)中，所有的總線控制信號(hào)都直接由8086產(chǎn)生，因此，系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路被減到最少。 最大模式是相對(duì)最小模式而言，在此系統(tǒng)中，包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器，其中一個(gè)主處理器就是8086，其他的處理器稱為協(xié)處理器，它們是協(xié)助主處理器工作的。和8086配合的協(xié)處理器有兩個(gè)。一個(gè)是數(shù)值運(yùn)

8、算協(xié)處理器8087，一個(gè)是輸入輸出協(xié)處理器8089。,2.3.2 8086的引腳信號(hào)和功能,1AD15AD0地址數(shù)據(jù)復(fù)用引腳(雙向工作) 2A19S6A16S3地址狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出) 3 BHE/S7高8位數(shù)據(jù)總線允許狀態(tài)復(fù)用引腳（輸出）,4NMI 非屏蔽中斷信號(hào) 5INTR可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào) 6RD讀選通信號(hào) 7CLK時(shí)鐘信號(hào) 8RESET復(fù)位信號(hào) 9READY準(zhǔn)備就緒輸入信號(hào) 10TEST測(cè)試信號(hào) 11 MN/MX最小最大模式控制信號(hào) 12GND地和VCC電源,2.3.3 8086最小工作方式,當(dāng)8086第33腳MNMX固定接到+5V時(shí)，就處于最小工作模式下第24腳第3l腳的信號(hào)含義如下

9、：,1INTA中斷響應(yīng)信號(hào)(輸出) ALE地址鎖存允許信號(hào) DT/R數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào) 5M/IO存貯器輸入輸出控制信號(hào) 6WR寫(xiě)信號(hào),表2-3 最小模式數(shù)據(jù)傳輸方式,7HOLD總線保持請(qǐng)求信號(hào) 8HLDA總線保持響應(yīng)信號(hào) 9SS0 狀態(tài)輸出線,M/IO,DT/R,SS0,圖2-7是8088在最小模式下的典型配置,2.3.4 8086最大工作方式,當(dāng)MN/MX加上低電平時(shí)，8086CPU工作在最大模式下。此時(shí)8086CPU工作于多處理器系統(tǒng)。,1QSl和QS0指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào) 2S2，S1，S0總線周期狀態(tài)信號(hào) 3LOCK總線封鎖信號(hào) 4RQ/GT1，RQ/GT0 總線請(qǐng)求信號(hào)輸入總線請(qǐng)求允許信號(hào)輸

10、出,圖2-8 8086最大工作模式的典型配置,1總線控制器8288,2總線仲裁控制器8289,2.3.5 8086系統(tǒng)復(fù)為和啟動(dòng)操作,表2-9復(fù)位時(shí)8086/8088個(gè)內(nèi)部寄存器的值,由表2-9中看到，在復(fù)位的時(shí)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，80868088在復(fù)位之后再重新啟動(dòng)時(shí)，便從內(nèi)存的FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行指令，使系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)程序。在復(fù)位時(shí)，由于標(biāo)志寄存器被清零，即所有標(biāo)志位都被清除了，因而，系統(tǒng)程序在啟動(dòng)時(shí)，總是要通過(guò)指令來(lái)設(shè)置各有關(guān)標(biāo)志。復(fù)位信號(hào) RESET從高電平到低電平的跳變會(huì)觸發(fā)CPU內(nèi)部的一個(gè)復(fù)位邏輯電路，經(jīng)過(guò)7個(gè)時(shí)鐘周期之后，CPU就被啟動(dòng)而恢復(fù)正常工作，即從FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行程序。,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(nèi)容16+偏移地址 段寄存器的內(nèi)容16（相當(dāng)于左移4位）變?yōu)?0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