微型计算机原理及接口技术2

微型计算机原理

及接口技术

授课教师：

80X86CPU

本章主要内容:

1、16位微处理器8086/8088CPU的内部编程结构

2、内部寄存器的功能

3、CPU外部管脚的作用

4、系统对存储器的分段管理

5、IBMPC/XT系统主机板的配置

6、高档的80X86和pentium系列微处理器的功能结构、主要特点介绍。

1M______________分析直接寻址

64K»准40条引脚双列直插的范围，可访

、…429000个晶体，有工66问的输入/输出

接口地址范围

工作频隹8086为5M",8086-2为8z

■工为

808610MHz

8088CPU与8086异同：准工6位微处理器，其内部寄存

器、内部运算器以及内部操作都与8086基本二）同，不同

之处是外部的区别，8088外部数据总线为8位。

推出8088原因：兼容已有的一整套intel外围设备接口

芯片。o

2.1.18088/8086CPU的内部编程结熟

•重点：分为哪两个部件？各部件的组成和功能如何？

•8088/8086CPU从功能上分：

(1)总线接口部件(BIU)：功能，负责CPU与存储器、I/O端口传

送数据。即从内存取指令，送指令队列缓冲器。

(2)执行部件(EU)：功能，负责指令的译码、执行指令。

CPU执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单

元或外设端口中取数据，将数据传送给执行部件，或把执行部件执行

的结果传送给指定的内存单元或外设端口中。

20位物理地址加法器

AHAL

BHBL

CHCL

DHDL

SP

BP

执行单元DI

(EU)SI

总㈡DB

线

控AB

制=

ALU数据总线(16位)ES

IP逻

辐

内部通信nC

《寄存器寄存器

EUhh=|l|2|3|4|5|6ldJ

控制单元

队列总指令队列

状态标志寄存器线8位

图2-18086的内部编程结构

20位物理地址加法器

总

线口DB

控

制Z=>AB

逻

辐

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令队列

20位物理地址加法器

总

线口DB

控

制Z=>AB

逻

辐

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令队列

20位物理地址加法器

总

线口DB

控

制Z=>AB

逻

辐

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令队列

20位物理地址加法器

总

线口DB

控

制Z=>AB

逻

辐

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令队列

20位物理地址加法器

总

线口DB

控

制Z=>AB

逻

辐

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令队列

8088的内部结构

输入/输出

控制电路

外

部

总

线

1234

8位

指令队列

回

返

执行部件(EU)总线接口部件(BIU)

2.1.28088/8086CPU的内部寄存器

（一）8086/8088的内部寄存器：内部有14个16位寄存器。

D15D0

AX累加器

BX基址寄存器

♦数据寄存器

CX计数寄存器

DX数据寄存器

堆栈指针寄存通用寄存器

-指针寄存器

基址指针寄存舞

源变址寄存器-

-变址寄存器

目的变址寄存卷

指令指针「

-控制寄存器

状态标志寄存器

代码段寄存器-

数据段寄存器

・段寄存器

堆栈段寄存器

扩展段寄存器_

图L118086/8088内部寄存器

FLAGS16位标志寄存器

标志寄存器：用来存放指令执行过程的结果和特征，以便控制程序的走向。

状态标志位：反映记录算术或逻辑运算的结果或特征，有6个位，计算机根

据运算的结果自动把相应的位置1或0。

控制标志位：用指令来设置，用来控制CPU的操作，由程序设置或清除。

FLAGS16位标志寄存器

［例2.1］设AL=(H111110B,BL=00101000B求AL+BL=?

ADDAL,BL；AL-AL+BL

1、最高位没有产生进位，CF=O

2、AF=101111110

3、PF=1

4、D6CF=1+00101000

5、OF=D@CF=1

6CF10100110

这些位计算机自动完成。

2.28086/8088引脚信号与工作模式

2.2.18086/8088引脚信号

GND——140——VCC40条引脚线按功能「

239------A15

A14可以分为5类：

A13338Ais/Sa

A12-----437-----A17/S4

An-----536------Ais/Ss一、地址/数据总线

635

Aio-----Aig/SG二、地址/状态线

As------734——SSo/(HICH)

As------833------MN/MX三、控制总线

AD?——932------RD_______

AD&------1031____HOLD(RQ/GTo)四、电源线,

AD5------1130——HLDA(RQ/GTi)

AD4——1229——而(LOCK)和地线GND

AD3——1328——IO/1(芨)

AD2——1427——DT点（芨）

ADi——1526——DEN®

ADo-----1625——ALE(QSo)

NMI——1724——INTA(QSi)

INTR——1823TEST

CLK——1922——READY

GND——2021------RESET

括号为最大模式引脚名

I脚信号与工作模式

GND一fc(+5V)

叫一・AD152.2.18086/8088引脚信号

AD13--A16/S3

AD12一■"^17/S440条引脚线按功能

ADn--Ai8/S5可以分为5类：

AD10—-A[9/Sg

ADp*"

-BHE/S7一、地址/数据总线

ADg.-MN/MX

AD7一-RD二、地址/状态线

ADg-8086-HOLD(RQ/GT)

0三、控制总线

■■^LDACRQ/GIi)

-WR(LOCK)四、电源线,

AD3-M/IO(S^)

AD2一-DT/R(S[)和地线GND

AD[—-DEN(%)

ADL-ALE(QS0)

NM1--INTA(QSi)

INTf^—-TEST

CLK—-READY

GNX—RESET

图L208086的引脚信号括号为最大模式引脚名

140—voc

A14-239—Ais一、地址/数据总线AD15—ADO

A13--338—Au/Ss(AddressDataBus)

A12--437-An/S4

AH—536—Ais/Ss8086：这是分时复用的地址数据总线,

Aio—635-AB/SS传送地址时，三态输出；传送数据时，

734—SSo/(HIGH)

As—双向三态输入/输出。

As—833一吵麻

32

AD；—9-RD_____8088：AD7—ADO：分时复用，

1031_HOLD(RQ/GT^

AD6—AD8—AD15,只用来输出地址。

AD51130—HLDAWGTQ

AD41229—而血

优点：分时复用的方法才能使40条引

AD尬31328—IO九&)

1427脚实现20位地址，16位数据及众多控

AD1—DTA&)

1526—DEN®制信号和状态信号的传输，节省了弓I脚。

ADo—1625—ALE(QSo)

NMI—1724—m(QSi)

INTR—1823—TEST

CLK—1922-READY

GND—2021-RESET

二、地址/状态A19/s6—A16/s3(Address/

Status)

CND140—voc

A14一239分时复用的地址状态总线，三态输出；

A13—338—Aie/Ss

A12—437A17/S4在总线周期T1状态，做为地址总线的高4位；

An—536—Ais/Ss

其它状态，作为状态信号：

Aio—635-"AH/SG

7

As—34—SSo/(HIGH)S6恒等0,表示CPU当前连在总线上；

As—833一删麻

AD7—932-RD____S5表示中断允许标志位的状态，S5=0表示CPU可

1031HOLD(RQ/GTo)以响应可屏蔽中断的请求，S5=l,表示CPU禁止

1130_HLDA(RQ/(m)一切可屏蔽中断。

ADA—1229—W(LOG0

ADq1328—10髓)S4,S3的组合表明当前正在使用的段寄存器。

27

Alt141一DT法闾

AU11526一D丽曲S4S3状态

ADO-----1625—ALE(QSo)00正在使用ES扩展段寄存器

NM----1724—iNTA(QSi)

NIK—1823—TEST01正在使用SS堆栈段寄存器

ULK----1922

—READY10正在使用CS或位米用任何段寄存器

GND—2021-RESET

11正在使用DS扩展段寄存器

三、控制总线（ControlBus）

1、NMI：非屏蔽中断引脚（输入），

140

TOC不受IF影响，不能用软件屏蔽，只要此

Au------239

An--338—Ais/Ss信号出现，就在执行完当前的指令后，

An--437A17/S4引起中断。

Ati------536—Ais/Ss

2、INTR：可屏蔽中断请求信号弓I脚。

A10------635"AB/SB

As—134—SSo/(HIGH)（输入，高电平有效），IF=1,CPU响

As—833一期施应中断，停止执行的指令序列，转向中

AD7—932-RD_____断服务子程序。

ADG—10808831_HOLD奥她

俄—11CPU30_HLDA(RQ/GTi)3、RESET：系统复位信号引脚（输入

AD4—1229—W(LOO0高电平有效）

Al)3—1328—10械

股——1427一DT4闾复位后内部寄存器状态

ADi—1526—Dl®DS、SS、ES、IP、FLAGS者覆0000H

ADo—1625-ALE(QSo)

1

皿一1724—丽(QSi)指令队列：清除

INTR—1823

-TESTCS：FFFFH

CLK—1922——READY

GND—2021一RESET

三、控制总线（ControlBus）

44、CLK：系统时钟，输入：通常与8284

GND—140—VCC

239---A15集成电路的时钟发生器相连，为系统提供

A14-时钟信号。

A13—338—Au/Ss

437

A12—-A17/S45、"RD：读控制信号三态输出，低电平有

An—536—Ais/Ss

效，表示CPU将要执行一个存储器或I/O端

Aio—35-AIS/SB

As—734—SSo/(HIGH)口的读操作。

833

As—一HN麻6、READY：准备好（输入）READY高

也一932-RD____

/Au1JYb10OUOO31HOLD(RQ/GTo)电平是表示存储器、外部设备已准备好，

AD5—11CPU30_HLDA(RQ/GTOCPU可以传送数据，当为低电平时，CPU

ADi—1229―根血采集到后，进入等待状态。

ADa—1328一10九⑤）

啦一1427一D怵⑤7、TEST：测试信号引脚（输入），

ADi—1526—DEN©

ADo—1625-ALE(QSo)它用于多处理器系统，且只有在执行

NHI—17」24-SA(QSi)WAIT指令是才使用，当CPU执行WAIT指

INTR—1823—T^T令时，每隔5个时钟周期对该线进行测试。

CLK—1922——READY若为高电平，仍等待，若为低电平等待结

GND—2021-RESET束。

三、控制总线（ControlBus）

4

GND—14UTCC

A14一239--A15

8、BHE/S7：高8位数超总线允许/状态复

A13—338—Au/Ss用引脚（三态输出）丽记在总线周期的

A12—437-A17/S4

An—536—Ais/SsT1状态输出，当有信号时，表示总线高8

Aio,■635A19/S6位上数据有效；S7在T2—T4时输出。

As—734—SSo/(HIGH)

As—833—HN/MX

研一932——RD____9、MN/MX：最大/最小模式控制引脚

AD&—10佩31_HOLD(皿迪MN亦为高电平时工作在最小模式，

心—1130_HLDA(RQ/GTi)

AD4—1229—W(LM)MN/而天为低电平时工作在最大模式

ADs—1328—10/i©

四、V电源引脚

尬——1427—DTA&)cc：

ADi—1526—DEN©GND：接地（2条）

ADo—1625-ALE(QSo)

NHI—17•24一叵(QSi)

INTR—1823—TEST

CLK—1922-READY

GND—2021-RESET

I

READY

8284时钊1

RESET

2.2J发生器

EESET3片

REAL>YBHE

1m/记2

ALESTB锁存器DOQ—DO7

KTE地址总线

DIQ

Ajp-A168282

OEA19AO

AD0—

PI7

♦片

8086/I

收发器\j/数据总线

DEH8286

DT/RD15DO

M/IO

WR

HOLD控制总线

HLDA

HTTP

INTA

&ES复位torn

2.2.28086/8088的工作模式

DI7DO7

--------►

DO6

DI6-----------►

-------------►

DO5

DI5、-----------►

------------►

锁DO4

DI4-----------►

------------►

DO3

DI3-----------►

-------------►存

DO2r

----D---I--2----►

希DO1

DI1-----------►

-------------►

8282（或74LS373）是带有三态DOO

DI0-----------►

门的八位锁存器。2个控制信号。-------------►

O

STB

OE

8282

2.2.28086/8088的工作模式

DI7DO7

当控制选通信号STB由高变低时，满足DI6DO6

建立时间要求的输入数据被输入到锁存器

DI5DO5

中。

°当控制信号线0E为低电平时，三态门DI4锁DO4

处于导通状态，允许输出，数据出现在输DI3存DO3

出端上，当0E端为高电平时，输出三态门DO2

断开，输出缓冲器处于高阻抗。DI2r

DI1DOlr

DOO

DIOr

OE

ALE

8282

2.2.28086/8088的工作模式

jj、双向总线驱动器（总线收发器）

由于数据CPU与存储器或I/O接口之间

的传送是双向的，所以要求总线驱动器

是双向的。

8286是一种三态输出的8位同相双向总线

驱动器，用于数据的双向传送，缓冲、

驱动。

输入控制引脚T：方向控制器，T为高电

平时A到B传送数据，T为低电平时B到A

传送数据。

门控端6E：低电平有效，灰=1A组B组处

于高阻状态

HIH

READY

叵f8284时钟

RDYRESET

发生器

、最小模式

RESET3片

READYBHE

+5V

当8086的蹩3蝇---------►

ALESTB锁存器D0()—DO7

引脚MN/而酝地址总线

A]p-A/D为8282A19〜A0

固定接到+5V4I5E

D0-ADbDI7

时，就处于最2片

小工作模式。8086Mg/I

峰器\f数据总线

既单处理器系DEMOE8286

DT/RTD15〜D0

统方式，它适M/IO

W

合较小规模的瓦

HOLD控制总线

应用。HLDM

INTE■

INTA

RDY献

-----融复位El

Hlh地址锁存信号ALE控制8282的

READY用锁存器产生地址总

卢5284喃STB,8282

RDYRESEl

L发生器线。

82§6产生缓冲的数据总线，8086

的证N为低电平允许数据经8286

传送,百欣数据收发控制方向，

地址总线

接到8286的T引脚，D17R=0时，

A19〜AOCPU接收来自数据总线上的数据，

DT/R=1时，CPU向数据总线发送

数据，控制总线负载轻，不用驱动,

数据总线直接从CPU引脚引出。

D15〜DO

在最小工作模式下，CPU提供了所

有的控制信号。

控制总线系统总线类型分为：地址总线、数

据总线、控制与状态总线、中断与

DMA信号。

而复位m

最小方式：系统只有一个微处

CUD-^―140TCC

Ai4一239---A15理器，产生全部控制信号。

338

A13——AIG/SSINTA：中断响应信号（输出）

A12—437-A17/S4

An—536—Ais/SsALE：地址锁存允许信号（输

Aio—635AB/SB出

As—734—SSo/(HIGH)

As—833J\地址总线DEN：数据允许信号

心一932-RD____/Al9〜AO

ADs—10蜘831_HOLDWGT^DT/R：数据接收/发送（输出）

心—11CPU30—HLDA(RQ/GTQ

AD4—1229—W(LM)M/IO：存储器/输入输出控制信

AD3—1328—10用⑤)；）数据总线号（输出）

尬——1427—DTA&)

ADi一1526—DEN©D15〜DOWR：写信号（