第二章微处理器与系统结构

1、微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学EU控控制制器器ALU暂暂 存存 器器标志寄存器标志寄存器8位队位队列总线列总线总总线线控控制制逻逻辑辑内部总线内部总线16位位地址加法器地址加法器20位地位地址总线址总线16位位数数据据总总线线执执行行部部

2、件件EU总总线线接接口口部部件件BIU1 2 3 4 5 6指令队列指令队列通用寄存器通用寄存器AX AH ALBX BH BLCX CH CLDX DH DL SP BP DI SICSDSSSESIP暂存器暂存器微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学CS左移4位20位+地址加法器CS16位物理地址

3、20位或偏移地址微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学数据寄存器数据寄存器地址指针及地址指针及变址寄存器变址寄存器控制寄存器组控制寄存器组段寄存器组段寄存器组AX AH AL 累加器累加器BX BH BL 基址寄存器基址寄存器CX CH CL 计数寄存器计数寄存器DX DH DL 数据寄存器数据寄存器通用寄存器组通用寄存器组 SP 堆栈指针堆栈指针 BP 基址指针基址指针 SI 源变址指针源变址指针 DI 目的变址指针目的变址指针 IP 指令指针指令指针 FLAG 标志寄存器标志寄存器 CS 代码段寄存器代码段寄存器 D

4、S 数据段寄存器数据段寄存器 SS 堆栈段寄存器堆栈段寄存器 ES 附加段寄存器附加段寄存器 15 8 7 0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学AXBXCXDX目的变址指针(Destination Index)DI源变址指针(Source Index)SI基址指针(Base Pointer)BP堆栈指针(Stack Pointer)SP数据寄存器(Data)DLDHDX计数寄存器(Count)CLCHCX基址寄存器(Base)BLBHBX累加器(Accumulator)ALAHAX数据寄存器数据寄存器 可可分为两个分为两个8 8位，位，主要用于数据主要用于数据操作操作地址

5、指针地址指针主要用于主要用于地址操作地址操作微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学OF DF IF TF SF ZF AF PF CFD15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系

6、统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学1 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 1+ +0 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 00 01 1运算结果最高位为运算结果最高位为1SF=1；第三位向第四位有进位第三位向第四位有进位 AF=1；次高位向最高位有进位次高位向最高位有进位 ，最高位向前没有进位，最高位向前没有进位，OF=1 0=1最高位没有进位最高位没有进位 CF=0；低低8位中位中1的个

7、数为偶数个的个数为偶数个 PF=1；运算结果本身运算结果本身0 ZF=0；微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学1 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 1- -0 00 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 01 11 10 00 0运算结果最高位为运算结果最高位为0SF=0；第三位向第四位没有借位第三位向第四位没有借位 AF=0；次高位向最高位没有借位次高位向最高位没有借位 ，最高位向前没有借位，最高位向

8、前没有借位，OF=0 0=0最高位没有借位最高位没有借位 CF=0；低低8位中位中1的个数为奇数个的个数为奇数个 PF=0；运算结果本身运算结果本身0 ZF=0；微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学标志名标志名标志为标志为1 1标志为标志为0 0OFOF溢出溢出( (是是/ /否）否）OVOVNVNVDFDF方向（减量方向（减量/ /加量加量) )DNDNUPUPIFIF中断中断( (允许允许/ /关闭关闭) )EIEIDIDISFSF符号符号( (负负/ /正正

9、) )NGNGPLPLZFZF零零( (是是/ /否）否）ZRZRNZNZAFAF辅助进位辅助进位( (是是/ /否）否）ACACNANAPFPF奇偶标志奇偶标志( ( 偶偶/ /奇奇) )PEPEPOPOCFCF进位标志进位标志( (是是/ /否）否）CYCYNCNC微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGND

10、VCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8086BHERDTEST微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学S4S3当前正在使用的段寄存器当前正在使用的段寄存器00ES01SS10CS或未使用任何段寄存器或未使用任何段寄存器11DS微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDA

11、D14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8086MX微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13

12、AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8086WRINTARDENIO微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6A

13、D5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDRQ/GT0*RQ/GT1*LOCK*S2*S1*S0*QS0*QS1*TESTREADYRESET8086210SSS0GT/RQ1GT/RQLOCK微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIIN

14、TRCLKGNDVCCA15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6SS0MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*IO/M*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8088M微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学MX微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学82828282DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7D QDOCLKDI00STBOE微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学DO0DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7STBVCC82821234567891

15、020191817161514131211DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7OEGNDDI0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学A0B08286OETA1A2A3A5A4A6A7B1B2B3B5B4B6B7OET传送方向01AiBi00BiAi11高阻状态10高阻状态微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学B0A1A2A3A4A5A6A7OEGNDB1B2B3B4B5B6B7TVCCA082861234567891020191817161514131211微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口

16、技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学地地5V读写读写控制控制读写读写控制控制读写读写控制控制CSH奇地址存奇地址存储体储体8284时钟时钟发生器发生器RESETREADYCBD7 D0D15 D8DBCSL偶地址存偶地址存储体储体CSI/O接口接口ABA0A1 A19BHE STB OE8282锁存器锁存器8086CPUMN/MX INTA RD CLK WRREADY M/IORESETALEBHE A19-A16 AD15-AD0DEN DT/R TOE 8286 收发器收发器D15D0微机系统原理

17、与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学无效110写存储器010读存储器100取指令000暂停111写I/O011读I/O101中断响应001操作SS0DT/RIO/M微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学状态译码器控制逻辑控制信号发生器命令信号发生器S0S1S2AMWCIORCIOWCAIOWCINTAMWTCMRDCCLKAENCENIOBDT/RDENALEMCE/PDEN+5VGND8086状态信息控制输入微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学IOBCLKS1DT/RALEAENMRDCAM

18、WCMWTCGNDVCCS0S2MCE/PDENDENCENINTAIORCAIOWCIOWC8288总线控制器1234567891020191817161514131211微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学地地地地读写读写控制控制读写读写控制控制读写读写控制控制CSI/O接口接口 STB OE8282锁存器锁存器TOE8286TOE 8286 收发器收发器8284时钟时钟发生器发生器RESETREADYA1 A19A0BHEABD7 D0D15 D8DBCBD15D0CSH奇地址奇地址存储体存储体CSL偶地址偶地址存储体存储体8288S0 INTAS1 MRDCS2 M

19、WTCDEN IORCDT/R IOWC ALE8086CPUS0S1S2MN/MX CLK READY RESET BHE A19-A16 AD15-AD0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学82888288输出命令输出命令CPUCPU状态状态中断响应中断响应读读I/OI/O端口端口写写I/OI/O端口端口暂停暂停取指令取指令读存储器读存储器写存储器写存储器无源状态无源状态INTAINTAIORCIORCIOWCIOWC AIOWCAIOWC无无MRDCMRDCMRDCMRDCMWTC,MWTC,AMWCAMWC无无0 0 00 0 00 0 10 0 11 1 11 1

20、 11 1 01 1 01 0 01 0 00 1 10 1 10 1 00 1 01 0 11 0 1S S2 2 S S1 1 S S0 0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学 最小模式下最小模式下8086的的31、30脚提供一组脚提供一组总线请总线请求求/响应信号响应信号（HOLD、HLDA），而最大模式下），而最大模式下8086的的31、30脚将提供两组总线请求脚将提供两组总线请求/响应信号响应信号（RQ/GT0、RQ/GT1）。）。微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学 8086的数据线通过的数据线通过数据收发数据收发器器8286后形成后形成系统

21、数据总线，以增大驱动能力，数据收发系统数据总线，以增大驱动能力，数据收发器主要由器主要由DEN和和DT/R两个信号控制。两个信号控制。 微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学T1T2T3TwT4T1T2T3T4T Ti iT Ti iT1T2T3TwTwT4T Ti iT1 在两个总线周期之间执行空闲周期TiTw状态用来等待内存或I / O 接口的响应典型的8 0 8 6总 线 周 期序列总线周期总线周期时钟周期微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学 M/IO高高M低低IOCLKT1T2T3T4A150ALEA19A16/ /S6S3S6 S3A19A16A

22、D15AD0 A15 0D15 0RDDT/ /RDEN微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学CLKT1T2T3T4WR A19A16S6 S3A19A16/ /S6S3高高M低低IOM/ /IOA15A0DT/ /RDENA15 A0D15 D0AD15AD0ALE微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学( DS )=3000H, (BX)=500CH, (3500CH)=9AH A19A16

23、T1T2T3T4A19A16/S6S3 M/ /IOA15A8RDDT/RDENCLKS6 S3 D15 D0AD15AD0ALEA15 A0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学 A19A16T1T2T3T4A19A16/S6S3 M/ /IOA15A8RDDT/RDENCLKS6 S3 D15 D0AD15AD0ALEA15 A0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学( DS )=3000H, (BX)=500CH, (3500CH)=9AH 9.AD7AD0上出上出现数据信号现数据信号1 0 0 1 1 0 1 0 A19A16T1T2T3T4A19A

24、16/S6S3 M/ /IOA15A8RDDT/RDENCLKS6 S3 D15 D0AD15AD0ALEA15 A0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学10. RD变高，变高，CPU从数据线上读数据从数据线上读数据,数据数据9AH读到读到AL中中11. DEN变高，数变高，数据收发器与总线断据收发器与总线断开，开，AD7AD0 变变高阻态高阻态 A19A16T1T2T3T4A19A16/S6S3 M/ /IOA15A8RDDT/RDENCLKS6 S3 D15 D0AD15AD0ALEA15 A0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学内存单元既可以存放数

25、据，也可以存放地址指针内存单元既可以存放数据，也可以存放地址指针（包括偏移地址和段地址），此时地址也可以看成（包括偏移地址和段地址），此时地址也可以看成是数据是数据微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学 地址地址 内容内容 19H 0CH 1AH 1FH 1BH 01H 1CH 23H 1DH 74H 1EH ABH 1FH 41H 20H 42H 21H 43H 22H 44H 23H 45H地址为地址为1AH的的字节数据字节数据1FH1AH 1FH地址为地址为1BH的非的非规则字数据规则字数据2301H1BH 01H1CH 23H地址为地址为1EH的规的规则字数据则字数据

26、41ABH1EH ABH1FH 41H首地址为首地址为1FH的的字符串字符串“ABCDE” 21H 43H 23H 45H20H 42H22H 44H1FH 41H地址为地址为1AH的双字数的双字数据据7423011FH；如解释为指针数据，如解释为指针数据，则段基址为则段基址为7423H，偏移量为偏移量为011FH1AH 1FH1BH 01H1CH 23H1DH 74H微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学a）存储器地址空间分配）存储器地址空间分配D7 D0D15 D8A0A19 A1DBABb）存储体与总线的连接）存储体与总线的连接BHED7 D0奇地址存储体奇地址存储体S

27、EL A18 A0D7 D0偶地址存储体偶地址存储体SEL A18 A0微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学A1-A19D15D8D7D0SELA0-A18高位（奇）高位（奇）库库512KD0-D7SELA0-A18低位（偶）低位（偶）库库512KD0-D7A0BHEBHE微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学 较 低 地 址 偶 数 地 址 奇 数 地 址 M 偶 数 地 址 奇 数 地 址 偶 数 地 址 奇 数 地 址 偶 数 地 址 奇 数 地 址 偶 数 地 址 奇 数 地 址 (a) 读 偶 地 址 中 的 字 节 读 的 字 节 被 8086

28、 CPU (b) 读 奇 地 址 中 的 字 节 忽 略 的 字 节N 忽 略 的 字 节N 字 节N 读 的 被 被 读 字 的 (c) 读 偶 地 址 中 的 字 忽 略 的 字 节N 字 节N 读 的 被 第 一 个 被 读 的 第 二 个 字N 节N 忽 略 的 字 节N (d) 读 奇 地 址 中 的 字 ， 需访 问 存 储 器 两 次 字 字 字 微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学分段原因分段原因:8086有有20根地址根地址线，但其内部可线，但其内部可以表示的地址最以表示的地址最多只能是多只能是16位。位。为了能寻址为了能寻址1MB空间，空间，8086对存

29、对存储器进行逻辑分储器进行逻辑分段，段，每个段最大每个段最大为为64KB，最小，最小为为16B（此时最（此时最多多64K个段）。个段）。 连续连续逻辑段逻辑段A段段B段段C段段D段段E段段00000H10000H20000H30000H40000H实际（物理）实际（物理）存储器存储器分离分离完全完全重叠重叠部分重叠部分重叠微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学加法器加法器8086物理地址物理地址PA的形成，的形成，其中的其中的16位偏移量也称为位偏移量也称为有有效地址效地址EA(出现在指令中出现在指令中) 段寄存器段寄存器15016位偏移量位偏移量01520位物理地址位物理地

30、址019段基址段基址1123H偏移量偏移量13H段基址段基址1124H偏移量偏移量03H物理地址物理地址PA与与逻辑地址逻辑地址LA的对应的对应存储单元存储单元 物理地址物理地址 11230H 11231H 11232H 1123FH 11240H 11241H 11242H 11243H0000微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学* * 由指令给的出寻址方式所指定的地址由指令给的出寻址方式所指定的地址逻辑地址源微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学堆栈段起始地址堆栈段起始地址栈底及初始栈顶栈底及初始栈顶 地址地址 存储单元存储单元10200H10202H10204H10206H10208H1020AH1020CH10230H 00 11 SS 10 20SP初值初值 00 30微机系统原理与接口技术微机系统原理与接口技术电子科技大学栈顶栈顶PUSH AX 12 34PUSH BX 1A B110200H10202H10