微机原理与接口技术第1章

1、微机原理与接口技术微机原理与接口技术1郑州师范学院郑州师范学院信息科学与技术学院信息科学与技术学院主讲人：吉晓宇2课程目标n掌握：掌握：n微型计算机的基本工作原理微型计算机的基本工作原理n汇编语言程序设计方法汇编语言程序设计方法n微型计算机接口技术微型计算机接口技术n建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软建立微型计算机系统的整体概念，形成微机系统软硬件开发的初步能力硬件开发的初步能力3教材及实验指导书n教材：教材：n微机原理与接口技术微机原理与接口技术 陈建铎主编，高等教育出陈建铎主编，高等教育出版社。版社。n参考教材：参考教材：n微机原理与接口技术微机原理与接口技术 周明德主编，人民邮

2、电出版社。周明德主编，人民邮电出版社。n微机原理与接口技术微机原理与接口技术 郭兰英，赵祥模主编，郭兰英，赵祥模主编， 清华大学出版社。清华大学出版社。4第1章 微型计算机概论n主要内容主要内容：n微型计算机基础知识微型计算机基础知识n微型计算机系统的组成结构微型计算机系统的组成结构n8086微处理器的内部组成与工作模式微处理器的内部组成与工作模式n8086的内部组成的内部组成n8086的存储体系结构的存储体系结构n8086的引脚与总线周期的引脚与总线周期n8086的工作模式的工作模式n中断控制中断控制5第1章 微型计算机概论n主要内容主要内容：n总线请求与响应总线请求与响应n复位与启动复位与

3、启动61.1 微型计算机基础知识微型计算机基础知识l微型计算机是计算机分类中的一种：巨型、大型、中型、微型计算机是计算机分类中的一种：巨型、大型、中型、小型、微型。小型、微型。l微型计算机特点突出在微型计算机特点突出在“微微”：体积微、功耗微、价格微、：体积微、功耗微、价格微、无微不至。无微不至。l名词解释：字长、运算速度、主频、内存容量、外存容量名词解释：字长、运算速度、主频、内存容量、外存容量等。等。71.2 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成l微型计算机系统组成微型计算机系统组成图1-181.2 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成l硬件系统结构示意图硬件系统结构示意图图1-3

4、91.2 微型计算机的系统组成微型计算机的系统组成l软件系统软件系统n系统软件：操作系统、语言处理程序、系统诊断程序、系统软件：操作系统、语言处理程序、系统诊断程序、msconfig、设备管理器、杀毒软件等。设备管理器、杀毒软件等。n应用软件：应用软件：QQ、Thunder、Storm、word、excel、Visual C+6.0等。等。101.3 8086的内部组成与工作模式的内部组成与工作模式l1.3.1 8086的内部组成的内部组成n在微型计算机中的运算器、控制器都由在微型计算机中的运算器、控制器都由CPU完成，在完成，在8086 内部根内部根据具体的功能可以分为三个模块：据具体的功能

5、可以分为三个模块：n执行单元执行单元EU（左）（左）n控制单元控制单元CU（图中未含）（图中未含）n总线接口单元总线接口单元BIU（右）（右）n附言：附言：计算机组成原理计算机组成原理中中CPU由运算器（由运算器（EU）、控制）、控制器（器（CU）和寄存器组成，其实内部必然要有总线逻辑）和寄存器组成，其实内部必然要有总线逻辑（BIU）才能保证）才能保证CPU可以与可以与RAM、ROM、I/O等相连，等相连，进而组成计算机系统。进而组成计算机系统。11图1-41.3.1 8086的内部组成的内部组成121.3.1 8086的内部组成的内部组成-EUlEUn执行单元（执行单元（EU）由）由ALU和

6、一些相关寄存器组成，和一些相关寄存器组成，ALU是实际的执行是实际的执行者，寄存器用来存储执行结果（通用寄存器）和执行状态（者，寄存器用来存储执行结果（通用寄存器）和执行状态（FLAGS）nALU如组成原理实验平台如组成原理实验平台TEC-XP16上所使用的上所使用的4片片AM2901.n寄存器是寄存器是CPU内部的一些高速存储单元，他们为处理器提供各种操内部的一些高速存储单元，他们为处理器提供各种操作所需要的数据，汇编语言程序中将采用他们各自的符号名作所需要的数据，汇编语言程序中将采用他们各自的符号名13图1-41.3.1 8086的内部组成的内部组成-EU141.3.1 8086的内部组成

7、的内部组成-EU8086的的16位通用寄存器是：位通用寄存器是：AXBXCXDXSIDIBPSP其中前其中前4个个数据寄存器数据寄存器都还可以分成高都还可以分成高8位和低位和低8位两位两个独立的寄存器。对其中某个独立的寄存器。对其中某8位的操作，并不影响位的操作，并不影响另外对应另外对应8位的数据。位的数据。8086的的8位通用寄存器是：位通用寄存器是：AH BH CHDHAL BL CLDL151.3.1 8086的内部组成的内部组成-EU标志标志（Flag）用于反映指令执行结果或控制指用于反映指令执行结果或控制指令执行形式。令执行形式。8086处理器中各种常用的标志形成了一个处理器中各种常

8、用的标志形成了一个16位的标志寄存器位的标志寄存器FLAGS（也称程序状态字也称程序状态字PSW寄存器寄存器）。）。OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0FLAG-标志的作用标志分成两类：标志分成两类：n状态标志用来记录程序运行结果的状态信状态标志用来记录程序运行结果的状态信息，许多指令的执行都将相应地设置它。息，许多指令的执行都将相应地设置它。CF ZF SF PF OF AFn控制标志可由程序根据需要用指令设置，控制标志可由程序根据需要用指令设置，用于控制处理器执行指令的方式。用于控制处理器执行指令的方式。DF IF TFOF1115 12DF10IF9

9、TF8SF7ZF65AF43PF21CF016FLAG-进位标志CF（Carry Flag）n当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借当运算结果的最高有效位有进位（加法）或借位（减法）时，进位标志置位（减法）时，进位标志置1，即，即CF = 1；否否则则CF = 0。例如：例如：3AH + 7CHB6H，没有进位：没有进位：CF = 0AAH + 7CH（1）26H，有进位：有进位：CF = 1OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF017FLAG-零标志ZF（Zero Flag）n若运算结果为若运算结果为0，则，则ZF = 1，否则否则ZF = 0。例如：例如

10、：3AH + 7CHB6H，结果不是零：ZF = 086H + 7CH（1）00H，结果是零：ZF = 1 注意：注意：ZF为为1表示的结果是表示的结果是0OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF018FLAG-符号标志SF（Sign Flag）n运算结果最高位为运算结果最高位为1，则，则SF = 1；否则否则SF = 0。例如：例如：3AH + 7CHB6H，最高位最高位D71：SF = 186H + 7CH（1）00H，最高位最高位D70：SF = 0有符号数据利用最高有效位表示数据的符号。所以，最有符号数据利用最高有效位表示数据的符号。所以，最高有效位就是

11、符号标志的状态。高有效位就是符号标志的状态。OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF019FLAG-奇偶标志PF（Parity Flag）n当运算结果最低字节中当运算结果最低字节中“1”的个数为零或偶的个数为零或偶数时，数时，PF = 1；否则否则PF = 0。例如：例如：3AH + 7CHB6H10110110B，结果中有结果中有5个个1，是奇数：是奇数：PF = 0注意：注意：PF标志仅反映最低标志仅反映最低8位中位中“1”的个数是偶或奇，的个数是偶或奇，即使是进行即使是进行16位字操作。位字操作。20OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF

12、43PF21CF0FLAG-溢出标志OF（Overflow Flag）n若算术运算的结果有溢出，则若算术运算的结果有溢出，则OF=1；否则否则 OF0。例如：例如：3AH + 7CHB6H，没有溢出：没有溢出：OF = 0 AAH + 7CH（1）26H，产生溢出：产生溢出：OF = 1问题：问题：什么是溢出？什么是溢出？如何判断是否溢出？如何判断是否溢出？21OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0FLAG-辅助进位标志AF（Auxiliary Carry Flag）n运算时运算时D3位（低半字节）有进位或借位时，位（低半字节）有进位或借位时，AF = 1；

13、否则否则AF = 0。例如：例如：3AH + 7CHB6H，D3有进位：有进位：AF = 1这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算这个标志主要由处理器内部使用，用于十进制算术运算指令中，用户一般不必关心指令中，用户一般不必关心。22OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0FLAG-方向标志DF（Direction Flag）n用于串操作指令中，控制地址的变化方向：用于串操作指令中，控制地址的变化方向：设置设置DF0，串操作的存储器地址自动增加；串操作的存储器地址自动增加；设置设置DF1，串操作的存储器地址自动减少。串操作的存储器地址自动减少。nCLD

14、指令复位方向标志：指令复位方向标志：DF0nSTD指令置位方向标志：指令置位方向标志：DF123OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0FLAG-中断允许标志IF（Interrupt-enable Flag）n用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响用于控制外部可屏蔽中断是否可以被处理器响应：应：设置设置IF1，则允许中断；则允许中断；设置设置IF0，则禁止中断。则禁止中断。nCLI指令复位中断标志：指令复位中断标志：IF0nSTI指令置位中断标志：指令置位中断标志：IF124OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0FLAG-

15、单步执行标志TF（Trap Flag）n用于控制处理器是否进入单步操作方式：用于控制处理器是否进入单步操作方式：设置设置TF0，处理器正常工作；处理器正常工作；设置设置TF1，处理器单步执行指令。处理器单步执行指令。单步执行指令单步执行指令处理器在每条指令执行结束时，处理器在每条指令执行结束时，便产生一个编号为便产生一个编号为1的内部中断。这种内部中的内部中断。这种内部中断称为单步中断，所以断称为单步中断，所以TF也称为单步标志。也称为单步标志。n利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试。利用单步中断可对程序进行逐条指令的调试。n这种逐条指令调试程序的方法就是单步调试。这种逐条指令调试程序的方法

16、就是单步调试。25OF1115 12DF10IF9TF8SF7ZF65AF43PF21CF0附加知识-什么是溢出处理器内部以补码表示有符号数处理器内部以补码表示有符号数8个二进制位能够表达的整数范围是：个二进制位能够表达的整数范围是：+127 -12816位表达的范围是：位表达的范围是：+32767 -32768如果运算结果超出了这个范围，就是产生了溢出如果运算结果超出了这个范围，就是产生了溢出有溢出，说明有符号数的运算结果不正确有溢出，说明有符号数的运算结果不正确例如：例如：3AH + 7CHB6H，就是就是58 + 124182，已经超，已经超出出-128 127范围，产生溢出，所以范围，

17、产生溢出，所以OF = 1；另一方另一方面，补码面，补码B6H表达真值是表达真值是-74，显然运算结果也不正确。，显然运算结果也不正确。26附加知识-溢出的判断判断运算结果是否溢出有一个简单的规则：判断运算结果是否溢出有一个简单的规则：只有当两个相同符号数相加，而运算结果的符号只有当两个相同符号数相加，而运算结果的符号与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此时与原数据符号相反时，产生溢出；因为，此时的运算结果显然不正确。的运算结果显然不正确。其他情况下，则不会产生溢出。其他情况下，则不会产生溢出。27附加知识-堆栈的概念n堆栈（堆栈（Stack）是主存中一个特殊的区域是主存中一个特殊的区域n它采

18、用它采用（First In Last Out）或后进先出或后进先出LIFO（Last In First Out）的原的原则进行存取操作，而不是随机存取操作方式。则进行存取操作，而不是随机存取操作方式。n堆栈通常由处理器自动维持堆栈通常由处理器自动维持n在在8086中，由堆栈段寄存器中，由堆栈段寄存器SS和堆栈指针寄和堆栈指针寄存器存器SP共同指示。共同指示。详见堆栈操作指令详见堆栈操作指令2829n四个段寄存器四个段寄存器n指令指针指令指针IPn段基值暂存器段基值暂存器n偏移地址暂存器偏移地址暂存器n加法器加法器n20 位地址寄存器位地址寄存器1.3.1 8086的内部组成的内部组成-BIU3

19、0n16位寄存器，不可以直接赋值或从存储器赋值，位寄存器，不可以直接赋值或从存储器赋值，只能接受只能接受8个通用寄存器的值。个通用寄存器的值。nCS 代码段寄存器代码段寄存器nDS 数据段寄存器数据段寄存器nSS 堆栈段寄存器堆栈段寄存器nES 扩展段寄存器扩展段寄存器1.3.1 8086的内部组成的内部组成-BIU31n指令指针寄存器指令指针寄存器IP，指示代码段中指令的偏移，指示代码段中指令的偏移地址地址n它与代码段寄存器它与代码段寄存器CS联用，确定下一条指令的物理联用，确定下一条指令的物理地址地址n计算机通过计算机通过CS : IP寄存器来控制指令序列的执行寄存器来控制指令序列的执行流

20、程流程nIP寄存器是一个专用寄存器寄存器是一个专用寄存器1.3.1 8086的内部组成的内部组成-BIU32n段基值暂存器把段基值暂存器把4个段基址寄存器的值暂时存个段基址寄存器的值暂时存储，供储，供加法器使用加法器使用n偏移地址暂存器记录由偏移地址暂存器记录由ALU生成的生成的16位偏移地位偏移地址，给址，给加法器使用加法器使用n加法器完成两个加法器完成两个16 位地址（段地址、偏移地位地址（段地址、偏移地址）的址）的20 位地址生成位地址生成n20位地址寄存器，位地址寄存器，20位物理地址寄存，送往位物理地址寄存，送往地址总线，实质上就是地址总线，实质上就是AR。1.3.2 存储器管理存储

21、器管理33n16位段地址左移位段地址左移4位，加上位，加上16位偏移地址生成位偏移地址生成20位物理地址位物理地址n因为因为8086 CPU是是16位计算机，内部寄存器与位计算机，内部寄存器与ALU都是都是16位的位的n具体的地址管理模式我们将在后续课程具体的地址管理模式我们将在后续课程寻址寻址方式中加以详细介绍方式中加以详细介绍1.3.2 存储器管理存储器管理1.3.2 存储器管理存储器管理34 8086/8088微处理器有微处理器有20条地址线，可以条地址线，可以配置配置1MB的内存储器。存储空间都按的内存储器。存储空间都按8位位(即字即字节节)进行组织，每个存储单元存储一个字节数据进行组

22、织，每个存储单元存储一个字节数据，若存放，若存放“字字”数据数据(16位位)，则存放在相邻两，则存放在相邻两个存储单元中，高字节存放在高地址单元，低字个存储单元中，高字节存放在高地址单元，低字节存放在低地址单元节存放在低地址单元(小端存储小端存储)。每个存储单元。每个存储单元都有一个都有一个20位的地址，这位的地址，这1 M个存储单元对应个存储单元对应的地址为的地址为00000H FFFFFH，如图所示。，如图所示。1.3.2 存储器管理存储器管理35n一个存储单元中存放的信一个存储单元中存放的信息称为该存储单元的内容。息称为该存储单元的内容。n如如00001H单元的内容为单元的内容为9FH，

23、记为：，记为：(00001H)=9FH。n如从地址如从地址0011FH开始的开始的两个连续单元中存放一个两个连续单元中存放一个字型数据，则该数据为字型数据，则该数据为DF46H，记为：，记为：(0011FH)=DF46H。78H9FH存储单元地址00000H00001H46HDFH6CH98H65H5EHA6H66H6FH0011FH00120H00121HE8009HE800AHE800BHE800CHE800DHFFFFFH1.3.2 存储器管理存储器管理36l 存储器分段存储器分段n80868088CPU中有关可用来存放地址的寄存器如中有关可用来存放地址的寄存器如IP、SP、SI、DI、

24、BP等都是等都是16位的，故只能直接寻址位的，故只能直接寻址64KB。为了对为了对1M个存储单元进行管理，个存储单元进行管理，80868088采用了段结采用了段结构的存储器管理方法。构的存储器管理方法。n80868088将整个存储器分为许多逻辑段，但只有将整个存储器分为许多逻辑段，但只有4种类种类型：代码段、数据段、堆栈段和附加段。每个逻辑段的容量型：代码段、数据段、堆栈段和附加段。每个逻辑段的容量小于或等于小于或等于64KB，允许它们在整个存储空间中浮动。各个，允许它们在整个存储空间中浮动。各个逻辑段之间可以紧密相连，也可以互相重叠（局部重叠和完逻辑段之间可以紧密相连，也可以互相重叠（局部重

25、叠和完全重叠），还可以相互隔开。全重叠），还可以相互隔开。1.3.2 存储器管理存储器管理37A段C段B段D段E段00000H10000H20000H30000H40000H64KB64KB64KB64KB1FF00H2FEFFH64KB1.3.2 存储器管理存储器管理38l 逻辑地址与物理地址逻辑地址与物理地址n 逻辑地址：由段地址（逻辑段起始地址的高逻辑地址：由段地址（逻辑段起始地址的高16位）和偏位）和偏移地址（移地址（16位）表示的存储单元的地址称为逻辑地址，记为位）表示的存储单元的地址称为逻辑地址，记为段地址段地址 偏移地址偏移地址n 物理地址：由物理地址：由CPU内部总线接口单元内

26、部总线接口单元BIU中的地址加法器中的地址加法器根据逻辑地址产生的根据逻辑地址产生的20位存储单元地址称为物理地址。位存储单元地址称为物理地址。l 思考？思考？n逻辑地址与物理地址是否一一对应？逻辑地址与物理地址是否一一对应？1.3.2 存储器管理存储器管理3964KB64KB64KB64KB代码段数据段附加段堆栈段1050HCS2500HDS800FHESBFFFHSS00000H10500H25000H800F0HBFFF0HFFFFFHn 80868086微处理器采用微处理器采用4040条引脚的双列直插式封条引脚的双列直插式封装。为减少引脚，采用分时复用的地址装。为减少引脚，采用分时复用

27、的地址/ /数据总数据总线，因而部分引脚具有两种功能。线，因而部分引脚具有两种功能。8086 CPU8086 CPU芯片芯片在设计时，就考虑了能够在两种方式下工作，在设计时，就考虑了能够在两种方式下工作，即最小工作方式和最大工作方式，在两种工作即最小工作方式和最大工作方式，在两种工作方式下，部分引脚的功能是不同的。方式下，部分引脚的功能是不同的。注：分时复用（注：分时复用（TDMTDM），同一引脚在不同时刻用），同一引脚在不同时刻用于不同的功能就叫做分时复用。于不同的功能就叫做分时复用。1.3.3 引脚信号与总线周期引脚信号与总线周期引脚引脚1、地址、数据信号：地址、数据信号：nAD0AD15

28、 地址地址/ /数据复用引数据复用引脚脚( (双向、三态双向、三态) )nA16/S3A19/S6 地址地址/ /状态复状态复用引脚用引脚( (输出、三态输出、三态) )2、控制信号、控制信号nBHE/S7 数据总线高数据总线高8 8位允许位允许/ /状态状态( (输出，三态输出，三态) )nWR 写信号写信号( (输出，低电平有输出，低电平有效，三态效，三态) )nRD 读信号读信号( (输出、低电平有输出、低电平有效、三态效、三态) )nM/IO 存储器存储器/ /IOIO控制信号控制信号( (输出、三态输出、三态) ) nTEST 测试信号测试信号( (输入、低电输入、低电平有效平有效)

29、 )nREADY 准备就绪准备就绪( (输入、高输入、高电平有效电平有效) )12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8086最小模式最小模式（MN/MX = 1） nALE 地

30、址锁存允许信号(输出)nDT/R 数据发送/接收控制信号输出(输出、三态)nDEN 数据允许信号(输出、三态、低电平有效)nHOLD 总线保持请求信号(输入、高电平有效)nHLDA 总线保持响应信号(输出、三态、高电平有效)nINTR 可屏蔽中断请求信号(输入、高电平有效)nINTA 中断响应信号(输出、三态、低电平有效)nNMI 非屏蔽中断请求(输入，上升沿触发)nRESET 复位信号(输入，高电平有效)nMN/MX 最小/最大模式控制输入端12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD

31、14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*M/IO*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET808612345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCA15A16/S

32、3A17/S4A18/S5A19/S6SS0MN/MXRDHOLD*HLDA*WR*IO/M*DT/R*DEN*ALE*INTA*TESTREADYRESET8088AD0-AD7: 数据/低8位地址复用线SS0：状态信号IO/M 存储器/地址选择最大模式最大模式（ MN/MX = 0MN/MX = 0）nS2 S1 S0 总线周期状态信号总线周期状态信号（输出、三态（输出、三态) )nRQ/GT0 RQ/GT1 总线请求总线请求( (输入输入) )/总线请求允许信号总线请求允许信号( (输输出出)()(双向、均为低电平有效）双向、均为低电平有效）nLOCK 总线封锁信号总线封锁信号( (输出

33、、输出、三态、低电平有效三态、低电平有效) )nQS1 QS0 指令队列状态信号指令队列状态信号( (输出输出) )12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDRQ/GT0*RQ/GT1*LOCKLOCK*S2*S1*S0*QS0*QS1*TESTREADYRESET80861.3

34、.3 引脚信号与总线周期引脚信号与总线周期总线周期总线周期n总线周期的组成：总线周期的组成：8086的基本总线周期为的基本总线周期为4个个时钟周期，每个时钟周期间隔称为一个时钟周期，每个时钟周期间隔称为一个T状态状态。总线周期总线周期T1T1T2T3T4T2T3T4地址地址缓 冲缓 冲数 据数 据CLKADnT1 状态：状态：BIU将将RAM或或I/O地址放在地址地址放在地址/数数据复用总线（据复用总线（A/D）上。）上。nT2 状态：状态：n读总线周期：读总线周期：A/D总线为接收数据做准备。改总线为接收数据做准备。改变线路的方向。变线路的方向。n写总线周期：写总线周期： A/D总线上形成待

35、写的数据，总线上形成待写的数据，且保持到总线周期的结束且保持到总线周期的结束(T4)。47nT3, T4:对于读或写总线周期，对于读或写总线周期，AD总线上均为总线上均为数据。数据。nTw: 当当RAM或或I/O接口速度不够时，接口速度不够时，T3与与 T4 之间可插入等待状态之间可插入等待状态 Tw 。nTi : 当当BIU无访问操作数和取指令的任务时，无访问操作数和取指令的任务时，8086不执行总线操作，总线周期处于空闲状不执行总线操作，总线周期处于空闲状态态 Ti 。48C CL LK KT T4 4T T3 3T T2 2T T1 1A A1 19 9/ /S S6 6- - A A1

36、 16 6/ /S S3 3B BH HE ES S7 7A Ad dd dr r. .,B BH HE ES St ta at tu us s 输输出出A Ad dd dr r. .输输出出D DA AT TA A 输输入入A AD D1 15 5- -A AD D0 0A AL LE EL LO OW W = = I I/ /O O R RE EA AD D , , H HI IG GH H= = M ME EM M R RE EA AD DM M/ /I IO OR RD DD DT T/ /R RD DE EN N8 80 08 86 6读读总总线线周周期期基基本本定定时时B BU U

37、S S C CY YC CL LE E（最小方式）8086最小方式下读总线周期时序C CL LK KT T4 4T T3 3T T2 2T T1 1B BH HE ES S7 7A Ad dd dr r. .,B BH HE ES St ta at tu us s 输输出出A Ad dd dr r. .输输出出D DA AT TA A 输输出出A AD D1 15 5- -A AD D0 0A AL LE EL LO OW W = = I I/ /O O W Wr ri it te e, , H HI IG GH H= =M ME EM MO OR RY Y R RE EA AD DM M/

38、/I IO OW WR RD DT T/ /R RD DE EN N8 80 08 86 6写写总总线线周周期期基基本本定定时时一一个个总总线线周周期期( (最最小小方方式式) )A A1 19 9/ /S S6 6- -A A1 16 6/ /S S3 38086最小方式下写总线周期时序n最小模式：系统只有最小模式：系统只有80868086或或80888088一个微处理器。所有控制一个微处理器。所有控制信号直接由信号直接由CPUCPU提供，因此系统中的总线控制电路被减到提供，因此系统中的总线控制电路被减到最小。一般最小。一般CPUCPU与小容量的存储器及少量的外设接口相连与小容量的存储器及少

39、量的外设接口相连时，可连成最小模式。时，可连成最小模式。n最大模式：在中等规模的或大型最大模式：在中等规模的或大型8086/80888086/8088系统中使用最系统中使用最大模式，可含有一个或多个微处理器大模式，可含有一个或多个微处理器( (主处理器主处理器8086/80888086/8088和协处理器和协处理器80878087、8089)8089)组成中组成中( (大大) )规模系统，规模系统，CPUCPU并不直并不直接向外界提供全部控制信号，而由接向外界提供全部控制信号，而由S S0 0S S1 1S S2 2通过通过Intel 8288Intel 8288总线控制器提供。总线控制器提供

40、。1.3.4 工作模式工作模式最小模式配置最小模式配置 系统中所有的控制信号由系统中所有的控制信号由80868086本身提供，它的基本本身提供，它的基本配置为：除使用配置为：除使用8086/80888086/8088作为微处理器外，还需配作为微处理器外，还需配有一片时钟发生器有一片时钟发生器82848284A A、三片地址锁存器（三片地址锁存器（8282/82838282/8283）、两片总线驱动器（）、两片总线驱动器（8286/82878286/8287）才能）才能构成系统总线。构成系统总线。1.3.4 工作模式工作模式最小模式最小模式RESET TEST HOLD HLDA NMI INT

41、R INTA M / IO WR RD READY CLK RDY1RDY2MN / MX+5V控制总线控制总线地址总线地址总线A19 A0数据总线数据总线D15D0 ALE A19A16 AD15AD 0 DT / R DEN8086CPUSTB 8282OETOE82868284A系统总线系统总线RESEFIF/CPCLK BHE 最大模式配置最大模式配置 除最小模式配置外，需外加总线控制器除最小模式配置外，需外加总线控制器8288对对CPU发出的控制信号进行变换和组合，以获得对存发出的控制信号进行变换和组合，以获得对存储器、储器、I/O端口的读写信号和对锁存器端口的读写信号和对锁存器 8

42、282、总、总线驱动器线驱动器8286的控制信号，另外在多处理器中还的控制信号，另外在多处理器中还需加入总线仲裁器需加入总线仲裁器8289解决主处理器和协处理器解决主处理器和协处理器之间协调工作和对总线的共享控制等问题。之间协调工作和对总线的共享控制等问题。1.3.4 工作模式工作模式RESET S2 S1 S0 READY CLK RDY1RDY2MN / MX控制控制总线总线地址总线地址总线A19 A0数据总线数据总线D15D0 A19A16 AD15AD 0 8086CPUSTB 8282OETOE82868284A系统总线系统总线RESEFIF/CPCLK BHE INTA MRDC

43、MWTC IOWC IORCMCE/PDEN CLK AENIOBCENDENDT/RALETEST NMI INTR 8288+5V最小系统配置与最大系统配置的比较1 1）不同之处）不同之处 最小模式下系统控制信号直接由8086CPU提供；最大模式下因系统复杂，芯片数量较多，为提高驱动能力和改善总线控制能力，系统的控制信号由总线控制器8288提供。 最小模式下8086的31、30脚提供一组总线请求/响应信号(HOLD、HLDA)，而最大模式下8086的31、30脚将提供两组总线请求/响应信号(RQ/GT0、RQ/GT1)。2）相同之处： 8086的低位地址线与数据线复用，为保证地址信号维持足

44、够的时间，需使用ALE信号将低位地址线锁存(通过锁存器8282)，以形成真正的系统地址总线； 8086的数据线通过数据收发器8286后形成系统数据总线，以增大驱动能力，数据收发器主要由DEN和DT/R两个信号控制。 8086的中断系统采用向量中断机制的中断系统采用向量中断机制 能够处理能够处理256个中断个中断 用中断向量号用中断向量号0 255区别区别 中断分为软中断和硬中断；硬中断又分为可屏蔽中断（有中断分为软中断和硬中断；硬中断又分为可屏蔽中断（有条件的）和不可屏蔽中断（无条件的）条件的）和不可屏蔽中断（无条件的） 软中断通过软中断通过INT n来引发，可屏蔽中断通过来引发，可屏蔽中断通

45、过INTR引脚输入，引脚输入，不可屏蔽中断通过不可屏蔽中断通过NMI引脚输入引脚输入 可屏蔽中断还需要借助专用中断控制器可屏蔽中断还需要借助专用中断控制器Intel 8259A实现优实现优先权管理先权管理1.3.5 中断控制中断控制不可屏蔽中断源不可屏蔽中断源中断逻辑中断逻辑单步单步中断中断溢出溢出中断中断 软中软中断断除法除法溢出溢出CPUINTRNMI可屏蔽中断源可屏蔽中断源8259A中断中断控制器控制器IR0IR1IR2IR3IR4IR5IR6IR7外外设设中中断断源源 INTAn中断优先级中断优先级n除法溢出中断除法溢出中断n指令软中断指令软中断n溢出中断溢出中断n不可屏蔽中断不可屏蔽

46、中断n可屏蔽中断可屏蔽中断n单步中断单步中断除法溢出中断n在执行除法指令时，若除数为在执行除法指令时，若除数为0或商超过了寄存器所能表达的范围，或商超过了寄存器所能表达的范围，则产生一个则产生一个向量号为向量号为0的内部中断，称为的内部中断，称为除法溢出中断除法溢出中断例如：例如：MOV BL,0IDIV BL；除数；除数BL0，产生除法溢出中断，产生除法溢出中断MOV AX,200HMOV BL,1DIV BL；商；商200H，不能用，不能用AL表达表达；产生除法溢出中断；产生除法溢出中断指令软中断n在执行中断调用指令在执行中断调用指令INT n时产生的一个时产生的一个向量号为向量号为n（0

47、 255）的内部中断，称为）的内部中断，称为指令中断指令中断n其中其中向量号为向量号为3的指令中断比较特别（生成一个字节的的指令中断比较特别（生成一个字节的指令代码：指令代码：11001100），常用于程序调试，被称为），常用于程序调试，被称为断断点中断点中断例如：例如：DEBUG.EXE调试程序的运行命令调试程序的运行命令G设置设置的断点，就是利用的断点，就是利用INT 3指令实现的指令实现的溢出中断n在执行溢出中断指令在执行溢出中断指令INTO时，若溢出标志时，若溢出标志OF为为1，则产，则产生一个生一个向量号为向量号为4的内部中断，被称为的内部中断，被称为溢出中断溢出中断例如：例如：MO

48、V AX,2000HADD AX, 7000H；2000H7000H9000H，溢出：，溢出：OF1INTO ；因为；因为OF1，所以产生溢出中断，所以产生溢出中断不可屏蔽中断n通过不可屏蔽中断请求信号向微处理器提出的中断请通过不可屏蔽中断请求信号向微处理器提出的中断请求，微处理器无法禁止，将在当前指令执行结束予以求，微处理器无法禁止，将在当前指令执行结束予以响应，这个中断被称为不可屏蔽中断响应，这个中断被称为不可屏蔽中断n8086的不可屏蔽中断的向量号为的不可屏蔽中断的向量号为2，不可屏蔽中断请求，不可屏蔽中断请求信号为信号为NMIn不可屏蔽中断主要用于处理系统的意外或故障。例如不可屏蔽中断

49、主要用于处理系统的意外或故障。例如：n电源掉电前的数据保护电源掉电前的数据保护n存储器读写错误的处理存储器读写错误的处理可屏蔽中断n外部通过可屏蔽中断请求信号向微处理器提出的中断，微处理器外部通过可屏蔽中断请求信号向微处理器提出的中断，微处理器在允许可屏蔽中断的条件下，在当前指令执行结束予以响应，同在允许可屏蔽中断的条件下，在当前指令执行结束予以响应，同时输出可屏蔽中断响应信号，这个中断就是可屏蔽中断时输出可屏蔽中断响应信号，这个中断就是可屏蔽中断n8086的可屏蔽中断请求和响应信号分别是的可屏蔽中断请求和响应信号分别是INTR和和INTA*；由由IF标标志控制可屏蔽中断是否允许响应（志控制可

50、屏蔽中断是否允许响应（CLI或或STI)；向量号来自外部向量号来自外部中断控制器中断控制器n8086通常需要配合中断控制器通常需要配合中断控制器8259A共同处理可屏蔽中断共同处理可屏蔽中断n可屏蔽中断主要用于主机与外设交换数据可屏蔽中断主要用于主机与外设交换数据单步中断n若单步中断若单步中断TF为为1，则在每条指令执行结束后产，则在每条指令执行结束后产生一个向量号为生一个向量号为1的内部中断，称为单步中断的内部中断，称为单步中断例如：例如：DEBUG.EXE调试程序的单步命令调试程序的单步命令T就利就利用单步中断实现对程序的单步调试用单步中断实现对程序的单步调试03FFH03FCHType 225CSIP:0083HCSType 32IP0080H007FHCSType 31IP007CH:CSType 5IP0014H0013HCSType 4IPCSType 3IPIPIPIPCSCSCS0010H000FH000CH000FH0008H0007H0004H0003H0000HType 8Type 1Type 0:224保留27个用户定义个8086 专 用 5 个溢出中断断点中断非屏蔽中断单步中断除数为 08086的中断向量表（2）n中断向量表中存放的是中断服务程序的入口地址，而中断向量表中存放的是中断服务程序的入