第三章 80868088微处理器及其系统

1、第三章第三章 8086/8088微处理器及其系统微处理器及其系统3.1 8086/8088微处理器微处理器3.2 8086/8088系统的最小系统的最小/最大工作方式最大工作方式3.3 8086/8088的存储器的存储器3.4 8086/8088的指令系统的指令系统n 主要内主要内容容u透彻理解与熟练掌握透彻理解与熟练掌握8086/8088内部组成结构、内部组成结构、寄存器结构与总线周期等寄存器结构与总线周期等u深入理解深入理解存储器的分段设计存储器的分段设计u正确理解与熟练掌握正确理解与熟练掌握物理地址和逻辑地址关系物理地址和逻辑地址关系u理解堆栈及其操作理解堆栈及其操作u理解理解“段加偏移

2、段加偏移”寻址机制寻址机制u掌握寻址方式掌握寻址方式u掌握掌握6大类指令系统的基本方法大类指令系统的基本方法n 学习要学习要求求第三章第三章 8086/8088微处理器及其系统微处理器及其系统Intel系列系列CPU一直占着主导地位一直占着主导地位Intel8086/8088、Z8000和和MC68000为代表的为代表的16位微处理器是位微处理器是第第3代代产品，其性能已达到中、高产品，其性能已达到中、高档小型计算机的水平。档小型计算机的水平。8086/8088后续的后续的80286、80386、80486以及以及Pentium系列系列CPU结构与功能已经发生很大变化，结构与功能已经发生很大变

3、化，但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，仍然但从基本概念与结构以及指令格式上来讲，仍然是经典是经典8086/8088CPU的延续与提升。的延续与提升。其它系列流行的其它系列流行的CPU(如如AMD公司的公司的6X86MX/M II等等)也与也与80X86CPU兼容兼容。第三章第三章 8086/8088微处理器及其系统微处理器及其系统3.1 8086/8088微处理器微处理器 8086是是Intel系列的系列的16位位微处理器。微处理器。 采用采用HMOS工艺，集成工艺，集成2.9万个万个晶体管晶体管，单一的，单一的+5V电源，电源，40条条引脚，双列直插式引脚，双列直插式封装封装，时钟时钟频

4、率频率510MHz，最快的指令，最快的指令执行执行时间时间为为0.4us。 8086有有16根数据线，根数据线，20根地址线，寻址根地址线，寻址1MB的存储单元和的存储单元和64KB的的I/O端口。端口。8088是准是准16位微处理器，内部寄存器、运算器以及内部数位微处理器，内部寄存器、运算器以及内部数据总线都是据总线都是16位，但位，但外部数据总线为外部数据总线为8条。条。3.1 8086/8088微处理器微处理器u总线接口单元总线接口单元(Bus Interface Unit，BIU): 负责完成负责完成CPU与存储器或与存储器或I/O设备之间的设备之间的数据传送数据传送，即，即 BIU从

5、内存从内存预取指令预取指令送到指令队列缓冲器；送到指令队列缓冲器； CPU执行指令时，执行指令时，BIU配合配合EU对指令的内存单元或对指令的内存单元或I/O接口接口存存 取数据取数据。u执行单元执行单元(Execution Unit，EU): 负责负责执行指令执行指令，即，即 执行的指令从执行的指令从BIU的指令队列缓冲器中的指令队列缓冲器中取得取得；指令执行的结果或所需的数据，由指令执行的结果或所需的数据，由EU向向BIU发出发出请求；请求； 再由再由BIU对存储器或对存储器或I/O接口进行接口进行存取存取。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.1 8086/8088CPU的内

6、部结构的内部结构从功能上讲，可分为两个独立的部分，并行重叠操作：从功能上讲，可分为两个独立的部分，并行重叠操作：3.1 8086/8088微处理器微处理器&总线接口单元组成总线接口单元组成4个个16位位段地址寄存器段地址寄存器 代码段代码段寄存器寄存器(Code Segment):取得取得CPU所执行的指令。所执行的指令。 数据段数据段寄存器寄存器(Data Segment):存放程序所使用的数据。存放程序所使用的数据。 堆栈段堆栈段寄存器寄存器(Stack Segment):堆栈操作的执行地址在此段中。堆栈操作的执行地址在此段中。 附加段附加段寄存器（寄存器（Extra Segment）:也

7、用来存放数据的。也用来存放数据的。16位位指令指针寄存器指令指针寄存器IP(Instruction Pointer)6字节字节指令队列缓冲器指令队列缓冲器20位位地址加法器地址加法器总线控制器总线控制器3.1 8086/8088微处理器微处理器1.指令队列缓冲器指令队列缓冲器用于存放预取的指令用于存放预取的指令 8086指令队列为指令队列为6个个字节，而字节，而8088指令队列为指令队列为4个个字节。字节。在执行指令的同时，从内存中取下面在执行指令的同时，从内存中取下面1条或几条指令，取来的指令依次条或几条指令，取来的指令依次放在指令队列中。放在指令队列中。采用采用“先进先出先进先出”的原则。

8、的原则。3.1 8086/8088微处理器微处理器1.指令队列缓冲器指令队列缓冲器(续续1)“先进先出先进先出”原则：按顺序存放，并按顺序取到原则：按顺序存放，并按顺序取到EU中去执行。中去执行。取指时，当指令队列缓冲器中取指时，当指令队列缓冲器中存满存满1条条指令，指令，EU开始执行；开始执行；指令队列缓冲器中指令队列缓冲器中只要空出只要空出2个个(8088空出空出1个个)指令字节时，指令字节时，BIU便便自动执行取指操作，直到填满时为止。自动执行取指操作，直到填满时为止。EU执行指令时，如需对执行指令时，如需对M或或I/O设备存储数据时，设备存储数据时，BIU将在执行完将在执行完现行取指的

9、存储器周期后的现行取指的存储器周期后的下一个存储器周期下一个存储器周期，对内存单元或，对内存单元或I/O设设备进行存取操作，交换的数据经备进行存取操作，交换的数据经BIU由由EU进行处理。进行处理。当当EU执行完执行完转移、调用和返回转移、调用和返回指令时，要指令时，要清除清除指令队列缓冲器，指令队列缓冲器，并要求并要求BIU从新的地址重新执行。从新的地址重新执行。3.1 8086/8088微处理器微处理器2.地址加法器和段寄存器地址加法器和段寄存器8086有有20根根地址线，内部寄存器只有地址线，内部寄存器只有16位位。“段加偏移段加偏移”技术技术3.1 8086/8088微处理器微处理器3

10、. 16位指令指针位指令指针(Instruction Pointer,IP)uIP中含有中含有BIU要取的下一条指令要取的下一条指令(字节字节)的偏移地址。的偏移地址。uIP在程序运行中在程序运行中自动加自动加1，指向要执行的下一条指令，指向要执行的下一条指令(字节字节)。u有些指令有些指令能使能使IP值改变或使值改变或使IP值压进堆栈，或由堆栈弹出值压进堆栈，或由堆栈弹出 恢复原址。恢复原址。关键字：程序计数器关键字：程序计数器pc 指令指针指令指针IP先来看看什么是程序计数器先来看看什么是程序计数器PC！根据冯根据冯诺依曼机思诺依曼机思想：想：“用指令事先编好的程序连续存放在内存程序区用指

11、令事先编好的程序连续存放在内存程序区中，靠地址中，靠地址+1的方法连续取指执行的方法连续取指执行”。在八位机。在八位机8080CPU中是采用先取指后执行的串行操作的原理，中是采用先取指后执行的串行操作的原理，而其中执行地址而其中执行地址+1指令寻址的部件就是程序计数器指令寻址的部件就是程序计数器PC。那么在程序的执行过程中，。那么在程序的执行过程中，PC始终是指向下一始终是指向下一条要执行的指令。结论：条要执行的指令。结论：PC中的地址就是需要转移、中的地址就是需要转移、循环、调用子程序和中断子程序等操作时的断点。循环、调用子程序和中断子程序等操作时的断点。 3.1 8086/8088微处理器

12、微处理器再来看看什么是指令指针再来看看什么是指令指针IP？在向上兼容的十六位机在向上兼容的十六位机8086CPU中首先分为两个功能部件，即总线接口部中首先分为两个功能部件，即总线接口部件件BIU和执行部件和执行部件EU，BIU负责取指令，负责取指令，EU负责译码负责译码执行。并且当执行。并且当BIU执行指令排队栈中的六个字节装满执行指令排队栈中的六个字节装满后，（后，（8088CPU是是4个字节），个字节），EU开始从指令排队栈开始从指令排队栈的出栈口，取指令进行译码执行，同时的出栈口，取指令进行译码执行，同时BIU并行操作并行操作向入栈口补充一条取指令命令。指令指针向入栈口补充一条取指令命令

13、。指令指针IP则是指向则是指向下个条要取指的指令，而不是下个条要取指的指令，而不是EU要执行的指令。而要执行的指令。而断点则应该是要执行的指令内存地址，而不是断点则应该是要执行的指令内存地址，而不是IP内的内的下一条要取指的指令地址，而且（下一条要取指的指令地址，而且（IP）比断点超前了）比断点超前了六个字节（六个字节（8088CPU超前四个字节）。超前四个字节）。 3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1 8086/8088微处理器微处理器&执行单元组成执行单元组成u16位算术逻辑单元位算术逻辑单元(ALU) 算术、逻辑运算、计算算术、逻辑运算、计算16位偏移量位偏移量u16位标志寄

14、存器位标志寄存器 CPU的运算状态特征或存放控制标志的运算状态特征或存放控制标志u数据暂存寄存器数据暂存寄存器 协助协助ALU完成运算完成运算u通用寄存器组通用寄存器组 4个个16位数据寄存器，位数据寄存器，4个个16位指针与变址寄存器位指针与变址寄存器uEU控制电路控制电路 控制、定时与状态逻辑电路控制、定时与状态逻辑电路3.1 8086/8088微处理器微处理器&8088CPU内部结构内部结构uBIU指令队列长度为指令队列长度为4个字节个字节uBIU通过总线控制电路与外部交换数据的总线宽度是通过总线控制电路与外部交换数据的总线宽度是8位，位，与专用寄存器之间的数据总线宽度也是与专用寄存器之

15、间的数据总线宽度也是8位。位。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.2 8086/8088的寄存器结构的寄存器结构8086/8088内部寄存器结构共有内部寄存器结构共有13个个16位寄存器和位寄存器和1个只用个只用了了9位的位的16位标志寄存器。位标志寄存器。3.1 8086/8088微处理器微处理器1. 通用寄存器通用寄存器数据寄存器数据寄存器4个个16位：位：AX、BX、CX、DX8个个8位：位：AH、 AL、 BH、 BL、 CH、 CL、 DH、 DL 多数多数情况下，用于算术运算或逻辑运算指令中情况下，用于算术运算或逻辑运算指令中 有些有些指令中，有特定的用途指令中，有特

16、定的用途3.1 8086/8088微处理器微处理器1. 通用寄存器通用寄存器(续续1)指针寄存器和变址寄存器指针寄存器和变址寄存器(16位，存放偏移地址位，存放偏移地址)指针寄存器指针寄存器(P组组)堆栈指针堆栈指针寄存器寄存器SP和和基址指针基址指针寄存器寄存器BP。当前堆栈段中数据所在的地址。当前堆栈段中数据所在的地址。SP(Stack Pointer):给出给出栈顶栈顶的偏移地址的偏移地址(入栈和出栈入栈和出栈指令时指令时)BP(Base Pointer):存放位于堆栈段中的存放位于堆栈段中的数据区数据区基地址基地址的偏移地址。的偏移地址。3.1 8086/8088微处理器微处理器1.

17、通用寄存器通用寄存器(续续2)指针寄存器和变址寄存器指针寄存器和变址寄存器(16位，存放偏移地址位，存放偏移地址)变址寄存器变址寄存器(I组组)源变址源变址寄存器寄存器SI和和目的变址目的变址寄存器寄存器DI。存放当前数据段的偏移地址。存放当前数据段的偏移地址。SI(Source Index):源操作数的偏移地址。源操作数的偏移地址。DI(Destination Index):目的操作数的偏移地址。目的操作数的偏移地址。3.1 8086/8088微处理器微处理器1. 通用寄存器通用寄存器(续续3)数据寄存器的隐含使用数据寄存器的隐含使用3.1 8086/8088微处理器微处理器2. 段寄存器段

18、寄存器段寄存器是为了实现段寄存器是为了实现“段加偏移段加偏移”寻址基址而设置的。寻址基址而设置的。 4个个16位段寄存器，位段寄存器，8086指令可直接访问。指令可直接访问。 CS(Code Segment)：存放代码段的段地址。存放代码段的段地址。 SS(Stack Segment)：存放堆栈段的段地址。存放堆栈段的段地址。 DS(Data Segment)：存放数据段的段地址。存放数据段的段地址。 ES(Extra Segment)：存放附加段的段地址。存放附加段的段地址。 用于存放处理后的数据。用于存放处理后的数据。3.1 8086/8088微处理器微处理器2. 段寄存器段寄存器(续续1

19、)8086/8088CPU有有20条条地址线，具有寻址地址线，具有寻址1MB存储空间。存储空间。 8086/8088指令中给出的地址码仅有指令中给出的地址码仅有16位位。指针寄存器和。指针寄存器和变址寄存器也只有变址寄存器也只有16位，不能直接寻址位，不能直接寻址1MB的内存空间。的内存空间。用用8086/8088CPU内部一组内部一组16为段寄存器内容作为段地址，为段寄存器内容作为段地址，再再由段寄存器左移由段寄存器左移4位形成位形成20位的段起始地址位的段起始地址，称为，称为段基段基地址或段基址地址或段基址，这样，这样，8086/8088可寻址可寻址1MB存储空间。存储空间。将将1MB存储

20、空间分成若干个逻辑段，使每个逻辑段的长存储空间分成若干个逻辑段，使每个逻辑段的长度为度为64KB。 3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器8086标志寄存器标志寄存器F为为16位位，用了其中，用了其中9位。位。6个个状态标志位：状态标志位：CF、PF、AF、ZF、SF、OF3个个控制标志位：控制标志位：DF、IF、TF3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器(续续1)状态标志位：反映算术或逻辑运算后结果状态状态标志位：反映算术或逻辑运算后结果状态 CF（Carry Flag）：）：进位进位标志，标志，D0位。位。执行结果在最高位上产生了

21、一个执行结果在最高位上产生了一个进位或借位进位或借位，CF=1；无进位或借位，无进位或借位，CF=0。会受会受循环指令影响。循环指令影响。 PF（Parity Flag）：）：奇偶奇偶性标志，性标志，D2位。位。执行结果的低执行结果的低8位中有偶数个位中有偶数个“1”时，时，PF=1；否则，；否则，PF=0。机器中传递信息时，对产生的机器中传递信息时，对产生的代码出错情况代码出错情况提供检测条件。提供检测条件。3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器(续续2) AF（Auxiliary Flag）：）：辅助进位辅助进位标志，标志，D4位。位。执行结果的执行结果的低低

22、4位向高位向高4位位有进位或借位时，有进位或借位时，AF=1；否则，否则，AF=0。一般用在一般用在BCD码运算码运算中。中。 ZF（Zero Flag）：）：零零标志，标志，D6位。位。如运算结果为如运算结果为零零，ZF=1；如运算结果如运算结果不为零不为零，ZF=0。3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器(续续3) SF（Sign Flag）：）：符号符号标志，标志，D7位。位。如运算结果为如运算结果为负数负数，SF=1；如运算结果为如运算结果为正数正数，ZF=0； OF（Overflow Flag）：）：溢出溢出标志，标志，D11位。位。如如带符号数带符号数

23、在进行在进行算术算术运算时产生了运算时产生了溢出溢出，OF=1；如无溢出，如无溢出，OF=0。溢出表示运算结果已经超出机器能够表示的数值范围。溢出表示运算结果已经超出机器能够表示的数值范围。3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器(续续4) DF（Direction Flag）：）：方向标志，方向标志，D10位。位。控制数据控制数据串操作指令的步进方向。串操作指令的步进方向。若用指令若用指令STD将将DF=1, 数据串数据串操作过程中地址操作过程中地址自动递减自动递减；若用指令若用指令CLD将将DF=0, 则地址则地址自动递增自动递增。控制标志位：控制标志位：控制控

24、制CPU的操作，由的操作，由程序程序设置或清除。设置或清除。3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器(续续4) IF（Interrupt Flag）：）：中断允许中断允许标志，标志，D9位。位。控制控制可屏蔽中断可屏蔽中断。若用指令若用指令STI将将IF=1, 允许允许接受外部从接受外部从INTR引脚引脚发来的可屏发来的可屏蔽中断请求；蔽中断请求；若用指令若用指令CLI将将IF=0, 禁止禁止接受外部发来的可屏蔽中断请求。接受外部发来的可屏蔽中断请求。IF的状态的状态不影响不影响非屏蔽中断（非屏蔽中断（NMI）请求，）请求，也不影响也不影响CPU响响应内部的中断请求

25、。应内部的中断请求。3.1 8086/8088微处理器微处理器3. 标志寄存器标志寄存器(续续4) TF（Trap Flag）：）：跟踪（陷阱）跟踪（陷阱）标志，标志，D8位。位。为为方便调试程序方便调试程序而设置的。而设置的。若若TF=1，CPU处于处于单步工作单步工作方式；方式；若若TF=0，正常执行程序。，正常执行程序。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.3 总线周期的概念总线周期的概念 时序：时序：三总线上出现的信息不但有三总线上出现的信息不但有严格的顺序严格的顺序，而且有，而且有 准确的时间准确的时间，称为定时或时序。，称为定时或时序。 时钟：时钟：时钟脉冲发生器时钟脉

26、冲发生器产生具有一定频率和占空比的脉产生具有一定频率和占空比的脉 冲信号，称之为机器的主脉冲或时钟。冲信号，称之为机器的主脉冲或时钟。 主频：主频：时钟的时钟的频率频率，是机器的一个重要指标。，是机器的一个重要指标。 时钟周期：时钟周期：主频的倒数，是主频的倒数，是CPU的基本时间计量单位。的基本时间计量单位。 也叫一个也叫一个T周期周期或或T状态状态，或，或一个节拍一个节拍。8086 主频为主频为5MHz，则一个时钟周期为，则一个时钟周期为200ns。 总线周期：总线周期：在取指令和传送数据时，在取指令和传送数据时，CPU总线接口部件总线接口部件 占用的时间称为占用的时间称为总线周期总线周期

27、或或机器周期机器周期。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.3 总线周期的概念总线周期的概念(续续1)一个一个最基本最基本的总线周期由的总线周期由4个时钟周期组成：个时钟周期组成：用用T1、T2、T3、T4表示。表示。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.3 总线周期的概念总线周期的概念(续续1) T1状态：状态：CPU往多路复用总线上发送地址信息，选中所往多路复用总线上发送地址信息，选中所 要寻址的要寻址的存储单元存储单元或或外设端口外设端口地址。地址。 T2状态：状态：CPU从总线上从总线上撤销地址撤销地址，并使总线的，并使总线的低低16位位浮浮 置成置成高阻高阻状

28、态，为传送数据做准备。状态，为传送数据做准备。 T3状态：状态：总线的总线的高高4位位继续提供继续提供状态状态信息，信息，低低16位位将出将出 现由现由CPU写出的写出的数据数据，或，或CPU从存储器或者外从存储器或者外 设端口读入的数据。设端口读入的数据。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.3 总线周期的概念总线周期的概念(续续1) 等待状态：等待状态：有些情况下，有些情况下，I/O或或M不能及时配合不能及时配合CPU传送数据，传送数据， 在在T3状态启动之前状态启动之前它会通过它会通过READY引脚向引脚向CPU 发出一个发出一个“未准备好未准备好”信号。信号。 CPU在在T

29、3状态之后状态之后自动插入若干个时钟周期自动插入若干个时钟周期Tw， 直至直至CPU接收到接收到“准备好准备好”信号，自动脱离信号，自动脱离Tw状态状态 进入进入T4。 T4状态：状态：总线周期结束。总线周期结束。 空闲周期空闲周期Ti：两个两个总线周期之间总线周期之间，若干个时钟周期。，若干个时钟周期。3.1 8086/8088微处理器微处理器8086GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGND 8086引脚图引脚图VCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDH

30、OLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN (S0)ALE (QS0)INTA(QS1)TESTREADYRESET8088GNDA14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGND 8088引脚图引脚图VCCA15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6SS0(HIGH)MN/MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/IO(S2)DT/R(S1)DEN (S0)ALE (QS0)INTA(QS1)TESTREADYRESET 8086

31、/8088 8086/8088的引脚功能引脚图如下，的引脚功能引脚图如下，其中带括号的引脚功能为最大模式下的功能其中带括号的引脚功能为最大模式下的功能3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续1) 分时复用分时复用地址地址/数据总线数据总线：AD15AD0(引脚引脚39也就是也就是AD15，2-16即即Ad14-AD0，16根根)传送地址传送地址时：单向，三态时：单向，三态输出输出传送数据传送数据时：双向，三态时：双向，三态输入输出输入输出通过通过分时复用分时复用利用利用40条引脚实现条引脚实现20位地址、位地址、16位数据及

32、众多控位数据及众多控制信号和状态信号的传输。制信号和状态信号的传输。T1状态：输出要寻址的存储器或状态：输出要寻址的存储器或I/O端口端口地址地址；T2状态：浮置成状态：浮置成高阻高阻状态，为传输数据做准备；状态，为传输数据做准备；T3状态：用于传输状态：用于传输数据数据；T4状态：状态：结束结束总线周期。总线周期。当当CPU响应中断以及系统总线响应中断以及系统总线“保持响应保持响应”时，复用线都被浮时，复用线都被浮置成置成高阻高阻状态。状态。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续2) 分时复用分时复用地址地址/状态总线状

33、态总线：A19/S6 A16/S3(引脚引脚3538，4根根)输出，输出，三态。三态。T1状态：输出状态：输出地址地址的最高位；的最高位；T2T4状态：输出状态：输出状态状态信息。信息。访问存储器：访问存储器：T1状态时输出的状态时输出的A19 A16送到送到锁存器锁存器（8282）锁存，与锁存，与AD15AD0组成组成20位的地址信号；位的地址信号；访问访问I/O端口：端口：不使用不使用这这4条引线，条引线，A19 A16=0。S6为为0，8086当前与总线当前与总线相连相连。S5表明中断允许标志位表明中断允许标志位IF的当前设置。的当前设置。S4和和S3指示当前正在使用哪个指示当前正在使用

34、哪个段寄存器段寄存器。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续3)S4S3状态状态00当前正在使用当前正在使用ES01当前正在使用当前正在使用SS10当前正在使用当前正在使用CS，或未用任何段寄存器，或未用任何段寄存器11当前正在使用当前正在使用DSS4、S3的代码组合和对应的状态的代码组合和对应的状态3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续4) 电源线和地线：电源线和地线：3根根1个个电源线电源线Vcc（引脚（引脚40）:输入电压输入电压+5V10%2个

35、个地线地线GND（引脚（引脚1，20）：均接地）：均接地3.1 8086/8088微处理器微处理器8086/8088的引脚特性的引脚特性数据数据/地址、状态地址、状态/地址复用线的特点地址复用线的特点 减少了减少了 8086CPU的引脚线的引脚线 需解决需解决 数据数据/地址线的分离地址线的分离控制线的特点控制线的特点 功能各异：不同控制线具有不同的作用功能各异：不同控制线具有不同的作用 方向确定：仅为单相输入或输出方向确定：仅为单相输入或输出 电平触发：不同控制线有不同的电平触发方式电平触发：不同控制线有不同的电平触发方式电源线电源线 VCC:+5V GND:地地 控制总线：控制总线：8根根

36、 a)BHE/S7(引脚引脚34)：高：高8位数据总线允许位数据总线允许/状态状态复用复用，三，三 态，态，输出输出 BHE在总线周期的在总线周期的T1状态时输出，状态时输出，S7在在T2T4时输出。时输出。 8086中，当中，当BHE/S7引脚上输出引脚上输出BHE信号时，表示信号时，表示 总线上高总线上高8位位AD15AD8的数据有效。的数据有效。存储体奇库选择控存储体奇库选择控制。制。 8088中，中，34引脚不是引脚不是BHE/S7，而是被赋予另外的信号：，而是被赋予另外的信号：最小最小方式时，它为方式时，它为SS0，最大方式时，它恒为高电平。，最大方式时，它恒为高电平。 S7在在80

37、86中未被赋予定义。中未被赋予定义。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续5)3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续6)b)RD(引脚引脚32)：读控制，三态，：读控制，三态，输出，低有效输出，低有效 RD =0时，时，CPU将执行对将执行对M/IO端口的读操作。端口的读操作。对内存单元还是对对内存单元还是对IO端口读取数据，取决于端口读取数据，取决于M/IO(8086)或或M/IO(8088)信号。信号。在一个在一个读操作读操作的总线周期中，的总线周

38、期中， RD信号在信号在T2、T3、Tw状态状态均为低电平，以保证均为低电平，以保证CPU读有效。读有效。在系统总线在系统总线“保持响应保持响应”期间，期间，RD被浮空。被浮空。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续7)c)READY(引脚引脚22):“准备好准备好”信号，信号，输入，高有效输入，高有效，由所，由所寻址的寻址的M或或IO设备发出。设备发出。READY=1时，表示时，表示M或或IO设备已设备已准备就绪准备就绪，马上可以进，马上可以进行依次数据传输。行依次数据传输。CPU在每个总线周期的在每个总线周期的T3状态

39、开始状态开始对对READY信号信号采样采样。当当READY=0时，表示时，表示M或或IO设备尚未准备好，则设备尚未准备好，则CPU在在T3状态之后状态之后自动插入一个或几个等待状态自动插入一个或几个等待状态Tw，直到，直到READY变为高电平，进入变为高电平，进入T4状态，完成数据传送过程。状态，完成数据传送过程。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续8)d)TEST(引脚引脚23):等待测试信号，等待测试信号，输入，低有效。输入，低有效。当当CPU执行执行WAIT指令指令时，进入空转等待状态，且每隔时，进入空转等待状态，

40、且每隔5个时钟周期个时钟周期对该线的输入进行对该线的输入进行一次测试一次测试：若若TEST=1时，时，CPU将停止取下条指令而将停止取下条指令而继续处于等待继续处于等待状状态，重复执行态，重复执行WAIT，直到，直到TEST=0时，等待状态时，等待状态结束结束，CPU才继续往下执行被暂停的指令。才继续往下执行被暂停的指令。 3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续9)e)INTR(引脚引脚18):可可屏蔽中断请求，屏蔽中断请求，输入，高有效。输入，高有效。INTR=1时，表示时，表示外设提出了中断请求外设提出了中断请求，80

41、86在每个指令在每个指令周期的周期的最后一个最后一个T状态状态去采样此信号。去采样此信号。若若IF=1，CPU响应中断，停止执行当前的指令序列，并响应中断，停止执行当前的指令序列，并转去执行中断服务程序。转去执行中断服务程序。 3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续10)f)NMI(引脚引脚17):非非屏蔽中断请求，输入，屏蔽中断请求，输入，上升沿触发上升沿触发此请求此请求不受不受IF状态的影响状态的影响，也，也不能用软件屏蔽不能用软件屏蔽，只要此信，只要此信号一出现，号一出现，CPU就会在现行指令结束后引起中断。就会在现

42、行指令结束后引起中断。 3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续11)g)RESET(引脚引脚21):复位信号，复位信号，输入，高电平有效输入，高电平有效。与与8284A（时钟发生（时钟发生/驱动器）的复位驱动器）的复位输出输出端相连；端相连；8086/8088要求复位脉冲宽度要求复位脉冲宽度不得小于不得小于4个时钟周期个时钟周期，而，而初次初次接通电源时所引起的复位，则要求维持的高电平接通电源时所引起的复位，则要求维持的高电平不不能小于能小于50S。复位后，复位后，CPU的主程的主程序流程恢复到启动时序流程恢复到启动时的循

43、环待命初始状态。的循环待命初始状态。内部寄存器内部寄存器状态状态标志寄存器标志寄存器IPCSDSSSES指令队列缓冲器指令队列缓冲器清除清除0000HFFFFH0000H0000H0000H清除清除3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续12)h)CLK(引脚引脚19):系统时钟，系统时钟，输入输入通常与通常与8284A时钟发生器的时钟时钟发生器的时钟输出输出端端CLK相连，该时钟相连，该时钟信号的低信号的低/高之比常采用高之比常采用2:1(占空比占空比1/3)。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086

44、/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续13) 其它控制线（引脚其它控制线（引脚2431）：）：8个个 这些控制线的性能，根据这些控制线的性能，根据方式控制线方式控制线（引脚（引脚33）MN/MX所处的状态而定。所处的状态而定。MN/MX=1，8086工作于最小方式，全部信号由工作于最小方式，全部信号由CPU提供；提供；MN/MX=0，8086工作于工作于最大最大方式，控制信号由方式，控制信号由8288总线控总线控制器提供。制器提供。3.1 8086/8088微处理器微处理器3.1.4 8086/8088的引脚信号和功能的引脚信号和功能(续续14)时序：时序：计算机操作运行的时间顺序。

45、计算机操作运行的时间顺序。时序：三总线上出现的信息不但时序：三总线上出现的信息不但有严格的顺序，而且有准确的时有严格的顺序，而且有准确的时间，成为定时或时序。间，成为定时或时序。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式条件条件 最小工作模式：控制线最小工作模式：控制线MN/MX=H 最大工作模式：控制线最大工作模式：控制线MN/MX=L特点特点 最小工作模式：控制线由最小工作模式：控制线由CPU自身产生自身产生 最大工作模式：控制线由芯片最大工作模式：控制线由芯片8288产生产生应用应用 最小工作模式：硬件简单，用于专用机最小工作模式：硬件简单，用于专用机 最大工作

46、模式：硬件复杂，用于系统机最大工作模式：硬件复杂，用于系统机注：掌握最小工作模式，了解最大工作模式注：掌握最小工作模式，了解最大工作模式3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式MN/MX接接电源电压电源电压，系统处于，系统处于最小最小方式，即方式，即单处理器单处理器系统方式；系统方式；时钟信号发生器时钟信号发生器8284A；外接晶体的基本振荡频率为；外接晶体的基本振荡频率为15MHz，经，经8284A三分频后，送给三分频后，送给CPU作系统作系统时钟时钟CLK。8位位地址锁存器地址锁存器8282：锁存后地址信号，在整个周期保持不变。：锁存后地址信号，在整个周期保持不

47、变。三态输出的三态输出的8位位数据总线收发器数据总线收发器8286：用于增加系统的驱动能力。：用于增加系统的驱动能力。等待状态产生电路：等待状态产生电路：向向8284A的的RDY端提供一个信号，经同步端提供一个信号，经同步 后，向后，向CPU的的READY线发线发“准备就绪准备就绪”信号，信号， 通知通知CPU数据传送已完成，可退出当前总线数据传送已完成，可退出当前总线 周期。周期。3.2.1 最小方式最小方式3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1 最小方式最小方式(续续1)3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1

48、最小方式最小方式(续续2)a） INTA(Interrupt acknowledge) 引脚引脚24 中断响应信号，中断响应信号，输出，低有效输出，低有效 CPU对来自外设的中断请求作出响应，发对来自外设的中断请求作出响应，发两个连续负脉冲两个连续负脉冲。 第一个第一个脉冲：脉冲：通知通知外设端口，中断请求被允许；外设端口，中断请求被允许； 第二个第二个脉冲：外设往数据总线上脉冲：外设往数据总线上发送发送中断类型码。中断类型码。b）ALE：(address latch enable)引脚引脚25 地址锁存允许信号，地址锁存允许信号，输出，高有效。输出，高有效。 CPU在每个总线周期在每个总线周

49、期T1状态状态发出，作为地址锁存器的地址发出，作为地址锁存器的地址 锁存信号。锁存信号。中断：是中断：是CPU与外部设备交换信息的一种方式。计算机在与外部设备交换信息的一种方式。计算机在执行正常程序的过程中，当出现某些异常事件或某种外部执行正常程序的过程中，当出现某些异常事件或某种外部请求时，处理器就暂时中断正在执行的正常程序，而转去请求时，处理器就暂时中断正在执行的正常程序，而转去执行对异常事件或某种外设的请求的处理操作。执行对异常事件或某种外设的请求的处理操作。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1 最小方式最小方式(续续3)c） DEN：(data

50、 enable)引脚引脚26 数据允许信号，数据允许信号，输出，三态，低有效输出，三态，低有效 为为总线收发器总线收发器OE端提供控制信号，决定是否允许数据通过。端提供控制信号，决定是否允许数据通过。d) DT/R： (data enable)引脚引脚27 数据收发控制信号，数据收发控制信号，输出，三态输出，三态 控制总线收发器的数据控制总线收发器的数据传送方向传送方向 高高电平时：数据电平时：数据发送发送 低低电平时：数据电平时：数据接收接收3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1 最小方式最小方式(续续3)e) M/IO：(memory/input a

51、nd output)引脚引脚28 存储器存储器/输入输出控制信号，输入输出控制信号，输出，三态输出，三态 用于用于区分区分CPU访问访问M还是还是IO。 高电平高电平:访问访问M: 低电平低电平:访问访问IO。f) WR: (write)引脚引脚29 写控制信号，写控制信号，输出，三态，低有效输出，三态，低有效 表示表示CPU当前进行当前进行M或或IO的的写写操作。操作。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.1 最小方式最小方式(续续3)g) HOLD：(hold request)引脚引脚30 总线保持请求信号，总线保持请求信号，输入，高有效输入，高有效

52、是系统中的是系统中的其它其它总线主控部件向总线主控部件向CPU发出的发出的请求占用总线请求占用总线 的控制信号。的控制信号。h) HLDA: (hold acknowledge)引脚引脚31 总线保持应答信号，总线保持应答信号，输出，高有效输出，高有效 与与HOLD配合使用的联络信号，配合使用的联络信号， 有效期间有效期间，所有与三态门连接的引脚处于浮空，让，所有与三态门连接的引脚处于浮空，让 出总线。出总线。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2 最大方式最大方式MN/MX接地接地，系统处于，系统处于最大最大方式，含方式，含两个或多个两个或多个处理器，

53、需要处理器，需要解决主处理器和协处理器之间解决主处理器和协处理器之间协调协调工作及工作及总线共享总线共享问题。问题。时钟发生时钟发生/驱动器驱动器8284A：1片片8位位地址锁存器地址锁存器8282：3片片三态输出三态输出的的8位位数据线收发器数据线收发器8286：2片片等待状态产生电路：等待状态产生电路：协调协调Ready信号信号总线控制器总线控制器8288：对：对CPU发出的控制信号发出的控制信号变换、组合变换、组合，得到，得到对对M或或IO的读的读/写信号，对写信号，对8282和和8286的控制信号。的控制信号。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.

54、2 最大方式最大方式(续续2)最小方式：控制信号最小方式：控制信号M/IO或或(M/IO)、WR、INTR、ALE、DT/R、DEN直接从直接从CPU的第的第2429脚送出。脚送出。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2 最大方式最大方式(续续4)3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2 最大方式最大方式(续续6)b) LOCK(lock)引脚引脚29 总线封锁信号，总线封锁信号，输出输出 由由指令前缀指令前缀LOCK产生，产生，LOCK前缀后面一条指令执行完毕，前缀后面一条指令执行完毕， LOCK信号撤销。信号撤销

55、。 低电平时低电平时：CPU独占总线，系统中其它主要部件就不能占用独占总线，系统中其它主要部件就不能占用 总线。总线。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2 最大方式最大方式(续续7)c) RQ/GT1、RQ/GT0：引脚：引脚30、31 总线请求输入总线请求输入/总线允许输出总线允许输出 供供CPU以外的两个处理器，用来发出使用总线的请求信号，以外的两个处理器，用来发出使用总线的请求信号， 和接收和接收CPU对总线请求信号的回答信号。二者都是双向的，对总线请求信号的回答信号。二者都是双向的， 信号在同一引线上传输，当方向相反，信号在同一引线上传输，当方

56、向相反，RQ/GT0有更高优先有更高优先 权。权。3.2 8086/8088系统最小系统最小/最大工作方式最大工作方式3.2.2 最大方式最大方式(续续7)d) MRDC(memory read command)对存储器读对存储器读 MWTC:(memory write command)对存储器写对存储器写 AMWC(advanced memory write command)超前写存储器命令超前写存储器命令 IOWC(I/O write command)对对I/O写写 IODC(I/O read command)对对I/O读读 AIOWC(advanced I/O write command

57、)超前写超前写I/O命令命令3.3 8086/8088存储器存储器3.3.1 存储器组织存储器组织20条条AB，寻址，寻址1M存储空间；存储空间；按字节组织，每个字节按字节组织，每个字节唯一唯一 地址；地址；字节：字节：顺序存放顺序存放字：字：低低位字节放在位字节放在低低地址中地址中 高高位字节放在位字节放在高高地址中地址中双字节：双字节：低位字是偏移量低位字是偏移量 高位字是段地址高位字是段地址规则字：规则字：低位低位字节存放在偶字节存放在偶 数数地址地址非规则字：非规则字：低位低位字节存放在字节存放在 奇数奇数地址地址3.3 8086/8088存储器存储器3.3.1 存储器组织存储器组织(

58、续续1)字节的存取需要字节的存取需要1个总线周期个总线周期3.3 8086/8088存储器存储器3.3.1 存储器组织存储器组织(续续2)3.3 8086/8088存储器存储器3.3.1 存储器组织存储器组织(续续3)3.3 8086/8088存储器存储器3.3.1 存储器组织存储器组织(续续4)地址总线地址总线A19A1可同时对高、低位库的存储单元寻址，可同时对高、低位库的存储单元寻址，A0或或BHE用于库的选择，分别接到库选择端用于库的选择，分别接到库选择端SEL。BHEA0操作操作使用的数据总线使用的数据总线00同时读同时读/写高低两个字节写高低两个字节AD15AD001只读只读/写奇地

59、址的高位字写奇地址的高位字节节AD15AD810只读只读/写偶地址的低位字写偶地址的低位字节节AD8AD011不传送不传送3.3 8086/8088存储器存储器3.3.1 存储器组织存储器组织(续续4)8088系统中，寻址空间系统中，寻址空间1MB，单一的单一的存储器，存储器，1M8位。位。20跟地址线与跟地址线与8跟数据线分别同跟数据线分别同8088CPU的对应地址线和的对应地址线和数据线相连。数据线相连。8088CPU每访问每访问1次存储器次存储器只读只读/写写1个字节个字节信息。任何数信息。任何数据字都需要两次访问存储器才能完成读据字都需要两次访问存储器才能完成读/写操作。写操作。808

60、8系统中，程序运行速度比在系统中，程序运行速度比在8086系统中系统中慢慢些。些。3.3 8086/8088存储器存储器3.3.2 存储器分段存储器分段3.3 8086/8088存储器存储器3.3.2 存储器分段存储器分段(续续1)每个段大小可以从一个字节开始，任意递增，每个段大小可以从一个字节开始，任意递增，最多最多包含包含 64KB长的连续存储单元；长的连续存储单元；每个段的每个段的20位起始地址（位起始地址（段基址段基址），是能被），是能被16整除整除的数，的数， 即最后即最后4位为零，可通过程序在段寄存器中装入位为零，可通过程序在段寄存器中装入16位位段地段地 址址来设置；来设置；段地