渭南师范学院教师教案编写规范(2).doc

太原工业学院教 案2007 /2008学年 第 二 学期所在系部 计算机工程系 教 研 室 网络教研室 课程名称 微机原理与接口技术 课程类别 专业基础课 授课对象 0520221、222、211 授课教师 王伟 职 称 副教授 教材名称 微型计算机原理与接口技术 2008年 2 月 25 日教 案 首 页课程名称微机原理与接口技术授课时间3月10日地点F05019授课班级0520221、222、211授课学时安排授课题目，内容（章、节）第二章 微处理器2 2 .3 8086的最大工作模式2.3 8088微处理器教学目的，要求掌握8086的最大工作模式,了解8086与8088的区别教学重点与难点重 点：8088CPU与8288连接难 点 ：828CPU的应用 教学方式，方法与手段讲授演示法使用教具多媒体CAI课件教学参考资料微型计算机原理与接口技术 冯博琴 清华大学出版社 教案审批人意见 审批人签名： 日期课后作业及小结 备注说明：1. 2学时为一个教案，需加教案首页。 2. 助教上课教案应有教研室主任审批。教学环节及组织： 2.2 8086的引脚信号及工作模式2.2.3 最大模式和系统组成所谓最大模式，就是微型计算机系统中包含有两个或多个微处理器，其中一个主处理器是8086或8088微处理器，其它处理器称为协处理器，它们协助主处理器工作。常用的协处理器有8087协处理器和8089协处理器。前者是专用于数值运算的处理器；后者是专用于控制输入输出操作的协处理器。要使8086CPU按最大模式工作，只需 将MN引脚接地即可。 8086系统在最大模式下的典型配置。 8086在最大模式下的典型配置从图可以看到，在最大模式下，除了8282锁存器和8286数据收发器外，还增加了8288总线控制器。8288对CPU发出的控制信号进行变换和组合，以获得对存储器和IO端口的读写信号及对锁存器8282和总线收发器8286的控制信号。图2.12说明了8288的详细连接情况。图2.12 8288的连接从图中可以看到,8288接收时钟发生器的CLK信号，这使得8288与CPU及系统中的其它部件同步。总线控制器8288有两种工作方式：一种是系统总线方式；另一种是局部总线方式，由I0B引脚来进行选择。如果I0B引脚信号为低电平，则8288工作于系统总线方式。在这种方式下，总线仲裁器通过向8288的端送一个低电平来表示总线可供使用。在多处理器系统中，如果多处理器共享存储器和IO设备，那么在这个系统中就必须使用总线仲裁器。因此，8288总线控制器必须在系统总线方式下工作。如果IOB为高电平，则8288工作在局部总线方式。在这种方式下，处理器进行IO操作时，不需要仲裁器提供 信号，8288便会立即发出相应的、或者、信号，并通过DEN和DT端控制总线收发器的工作。在多处理器系统中，如果某些外部设备从属于一个处理器，而不是多个处理器所共享的，则可用局部总线方式。无论8288是工作于系统总线方式还是局部总线方式，命令允许信号CEN一定要为高电平。如果CEN是低电平，则8288的所有命令都将处于无效状态。在DMA传输时，CEN要置为低电平，使8288停止工作，DMA控制器得到总线控制权。8288的和CPU的信号直接相连，接收CPU这三个引脚提供的各种状态信息，由此来确定当前CPU要执行那种操作，从而发出相应的命令信号。状态信号和命令信号之间的对应关系见表2.4所示。：中断响应信号，送往发出中断请求的接口，与最小模式下由CPU直接发出的中断响应信号相同。：IO端口读命令。此命令有效时，将所选中的端口中的数据读到数据总线上。它相当于最小模式系统中由CPU发出的控制信号有效和M为0的组合。：IO端口写命令。此命令有效时，把数据总线上的数据写入被选中的端口中。它相当于最小模式系统中由CPU发出的控制信号有效和M为0的组合。：存储器读命令。此命令有效时，被选中的存储单元把数据送到数据总线。它相当于最小模式系统中由CPU发出的控制信号有效和M为1的组合。：存储器写命令。此命令有效时，把数据总线上的数据写入被选中的存储单元中。它相当于最小模式系统中由CPU发出的控制信号有效和M为1的组合。：提前的存储器写命令。其功能与一样，只是提前一个时钟周期输出。：提前的I/O端口写命令，其功能与一样，只是提前一个时钟周期输出。8288除了根据CPU送来的状态信号发出相应的命令信号外，还发出控制输出信号 8288总线控制器发出的控制信号有ALE，DT/和MCE4个。ALE：地址锁存允许信号。它的功能相当于最小模式系统中由CPU发出的ALE。：数据总线允许信号。此信号经反相器接数据收发器8286的端。当有效时，数据收发器把局部数据总线和系统数据总线连接起来形成一个传输数据的通路；当无效时，数据收发器使局部数据总线与系统数据总线断开。它相当于最小模式系统中由CPU发出的信号，其差别只是高电平有效。DT：数据收发信号。它的功能相当于最小模式系统中由CPU发出的DT信号。MCE：主控级联允许外设数据允许信号。这是一条双功能控制线。当总线控制器8288工作于系统总线方式，并且系统中使用了多个8259A中断控制器时，作为主控级联允许信号(MCE)用。在中断响应周期的T1状态时，也就是在中断响应的第一个周期中MCE有效，作为锁存信号，对主片8259A送出的级连地址CAS2CAS0进行锁存，以便第二个周期时，用级连地址选中一个从片，使CPU获得中断向量。如果总线控制器8288工作在系统方式，但系统中没有设置多个8259A中断控制器，则既不使用MCE功能，也不使用功能。这时，仅利用信号控制数据总线收发器接通局部数据总线和系统总线。总线控制器8288工作在局部总线方式时，MCE作为外设数据允许信号用。当它有效时，数据总线收发器将局部数据总线与系统总线接通，以便传送数据。2.2.4 8086系统中的堆栈堆栈(Stack)是存储器中的一个特殊数据区，堆栈的功能是按“后进先出”的原则用来存放需要暂时保存的数据。8086中的堆栈是1MB存储器中的一个段，称为堆栈段，容量最大可达64KB，其位置可以在1MB空间内浮动。在堆栈中，栈底在高地址端，而表示堆栈段最大地址的栈顶在低地址端，因此堆栈地址由高向低变化。堆栈段中存储单元的地址由寄存器SS和SP确定。堆栈寄存器SS存放的是堆栈的基地址，表明堆栈所在的逻辑段；堆栈指针寄存器SP存放的是栈顶的地址，即始终指向最后推入堆栈的数据所作的单元。存储单元的地址由(SS)16(SP)形成。堆栈操作以字为单位进行，而且堆栈中的数据必须按规则字存放。低字节在偶地址单元，高字节在奇地址单元。把数据推入堆栈为“压入”；从堆栈取数据称为“弹出”。“压入”数据时，先修改SP的值，即将(SP)2送SP，然后再与SS形成存储器的物理地址，将数据存入。“弹出”数据时，先从当前SS和SP形成的物理地址上取出数据，然后修改SP，即将(SP)2送SP。堆栈操作是按“后进先出”的规则进行的。8086CPU设有专用的指令执行“压入”和“弹出”的操作，在这些指令中，SP的修改是自动进行的。2.3 8088微处理器图2.13 8088的引脚8088是Intel公司继8086之后推出的简化版。IBM公司采用8088CPU于1981年推出了IBM PC机，由此开创了个人计算机的新时代，因此可以说个人计算机的第一代CPU是从8088CPU开始的。3.3.1 8088CPU的功能结构8088和8086两个CPU的内部结构基本相同，都是16位的内部结构，只是外部数据总线的宽度不同。8086的外部数据总线为16位，而8088的BIU对外部只提供8位的数据线，所以称8088为准16位CPU。内部结构不同的另一地方是：8086CPU内的BIU中有一个6字节的指令队列，而8088CPU内的BIU中只有一个4字节的指令队列。当8088指令队列有1个字节的空余(8086队列为2个字节空余)时，BIU将自动取指令到指令队列。2.3.2 8088的引脚信号8088的引脚如图3.13所示。8088CPU采用HMOS工艺制造，双列直插，有40个引脚。8088CPU的电源为单一+5V，主时钟频率为4.77MHz。对8086来说，采用分时复用方式的有16条地址数据总线AD15ADO。而对8088来说，因为总线宽度只有8位，只有AD7ADO是分时复用的。在传送地址时三态输出，传送数据时三态双向。AD7ADO作为复用引脚，在总线周期的T1状态，CPU在这些引脚上输出要访问的存储器或I0端口的地址，T2T3状态，如果是读周期，则处于浮空(高阻)状态，如果是写周期，则为传送数据。8088的A15A8是高8位地址线，三态输出。在存储器或I/O访问的整个总线周期，都输出高8位有效地址。因此，8088只需2片8282锁存地址。 在最小模式系统中，8088