第二章、微处理器 演示文稿

1、第二章、8086微处理器,徐承彬,一、微型计算机的组成及工作原理,1、微型计算机的基本结构,ALU,累加器,指令寄存器IR,指令译码器ID,控制部件,PLA,寄存器组,程序计数器PC,地址寄存器AR,数据寄存器 DR,存储器,地 址 译 码 器 AD,8086是Intel系列的16位微处理器，是80 x86系列微机发展的基础。它所具有的主要特性如下： 1）制造工艺：采用具有高速运算性能的HMOS工艺制成。2）芯片集成度：芯片上集成有2.9万个晶体管，用单一的+5V电源和40条引脚的双列直插式封装。 3）时钟频率：510MHz，最快的指令执行时间0.4s。4）字长：16位8088为准16位。 5

2、）总线使用方式：数据、地址总线分时复用。 6）内存容量：20位地址可寻址1MB。 7）端口地址：16位I/O地址可寻址64KB个端口。 8）中断功能：可处理内部软件中断和外部硬件中断，中断源可多达256个。,8086微处理器简介,二、8086的功能结构,二、8086的功能结构,1、8086CPU从功 能上可分为两部分,总线接口部件,执行部件,BIU,EU,2、各部分的组成及作用,组成,如图所示,二、8086的功能结构,1、8086CPU从功 能上可分为两部分,总线接口部件,执行部件,BIU,EU,2、各部分的组成及作用,组成,如图所示,作用,总线接口部件负责CPU与存储器、I/O端口之间的信息

3、传送。,执行部件负责指令的执行,3、EU和BIU的并行工作,三、8086的寄存器结构,三、8086的寄存器结构,一般而言，14个寄存器 按其用途可分为通用寄 存器、指令指针、标志 寄存器和段寄存器4类。,SP:堆栈指针,BP:堆栈段数据指针,（2）、4个16位的段寄存器,4个16位的段寄存器,CS,DS,ES,SS,1M内存,代码段,数据段,堆栈段,4个16位的段寄存器,CS,DS,ES,SS,1M内存,代码段,数据段,堆栈段,（3）、16位的指令指针寄存器,IP,1个16位指令指针,控制寄存器,8086/8088 CPU中设置了一个16位标志寄存器FLAG， 用来存放运算结果的特征和控制标志

4、,CF,PF,AF,ZF,SF,TF,IF,DF,OF,根据功能， 8086的标志可以分为两类： 1.状态标志 2.控制标志,四、8086的存储器结构,1MB,8086微处理器可管理内存1MB,地址,20位,地址编号为,00000H,FFFFFH,每个存储单元存储 一个字节数据,例如,(20000H)=34H,20000H,34H,字数据需要2个 字节存放,例如,(20002H)=1234H,20002H,34H,12H,双字数据需要4个 字节存放,8086存储器的分段结构和物理地址的形成,8086规定，从0地址开始每16个字节为1小组，分为64K个小段即： 00000，00001，00002

5、， 0000E,0000F 00010，00011，00012， 0001E,0001F 00020，00021，00022， 0002E,0002F FFFF0,FFFF1,FFFFF2 FFFFE,FFFFF,（3）存储器中的物理地址和逻辑地址的产生 物理地址即为实际地址，也称绝对地址。 逻辑地址：在分段存储器中，任何一个逻辑地址是由段基址和偏移地址两部分组成。 表示为： 它们都是无符号的16位二进制数。 物理地址的形成,段基址：偏移地址,物理地址=段基址16+偏移地址,注：在编程中一般使用逻辑地址一个实际地址可以用不同的逻辑地址表示,例如：(CS)=D200H, (IP)=2E00H 则

6、物理地址=D2000+2E00 =D4E00H 逻辑地址为：D200H:2E00H 若：逻辑地址为：D140H:3A00H 则物理地址=D4E00H,（4）编程时段基址和偏移地址的规定 程序放在代码段中，段基址来源于段寄存器CS，偏移量来源于指令指针IP 中。 堆栈操作时，段基址在SS中，偏移量在SP中。 对于操作数，由DS或ES提供段基址，偏移量由寻址方式决定。,CS、DS、SS和其他寄存器组合指向存储单元的示意图 ：,五、8086的的引脚信号和工作模式,1、8086的总线周期的概念,为了取得指令和传送数据，需BIU执行一个总线周期,BIU,五、8086的的引脚信号和工作模式,1、8086的

7、总线周期的概念,为了取得指令和传送数据，需BIU执行一个总线周期,在8086/8088中， 一个基本的总线周期 由4个时钟周期组成。,将4个时钟周期分成4个状态，即T1,T2,T3,T4状态。,如主频等于10MHz， 则一个时钟周期为,100ns,基本的总线周期：由4个T状态组成。 T1：输出访问存储器或I/0端口的地址信号及ALE、I0/M信号。 T2：发RD、或相应的DT/R、DEN。 T3、T4：采样数据线,读、写数据。 每条指令都有自己固定的时序。,带有TW周期的时序 当一些慢速设备在T3期间未准备好数据的读写时，则在T3与T4之间插入TW周期。 即T3前沿下降沿采样ready信号。若

8、ready=0，即插入TW周期，每个TW的前沿继续采样ready；若仍为0，则继续插入TW，直到ready=1，才进入T4周期。,中断是由I/O设备或其他非预期的急需处理的 事件引起的，它使CPU暂停运行主程序，并 自动转移到该请求的中断服务程序。当中断 服务程序结束以后，再返回到原来的主程序,中断,2、中断操作和中断系统的概念,中断源,引起中断的原因，或能发出中断请求的来源， 称为中断源,中断类型,用二进制数表示的中断源的编号,例如：INT 21H,8086/8088有一个强有力的中断系统， 可以处理256种不同的中断，每个中断对应一个类型码,中断断点,由于响应中断，主程序被暂停执行，该程序

9、中将 要被执行的指令的地址称为断点 。,主程序,服务程序1,服务程序2,服务程序3,中断源1提出中断请求,IP,地址,断点地址,中断服务程序,为处理中断事件而编写的程序 。,主程序,服务程序1,服务程序2,服务程序3,中断源1提出中断请求,IP,地址,断点地址,8086CPU中断系统,8086有三类中断：,软件中断,由指令的执行所引起的中断,硬件中断,由外部（主要是外设）的请求所引起的中断。,不可屏蔽中断,8086系统的中断向量和中断向量表,中断向量是中断处理子程序的入口地址,8086CPU的引脚信号,8086CPU采用双列直插式的封装形式，具有40条引脚。它采用分时复用的地址/数据总线，所以

10、有一部分引脚具有双重功能，即在不同时钟周期内，引脚的作用不同。,3、 8086的引脚功能,各引脚信号： GND、V地和电源 AD15AD0地址/数据复用 A19/S6A16/S3地址/状态复用 BHE/S7 高8位数据总线允许/状态复用 NMI非屏蔽中断输入 INTR可屏蔽中断请求信号输入 RD读信号输出, CLK时钟输入 RESET复位信号输入 READY “准备好”信号输入 TEST测试信号输入 MN/MX最小和最大模式控制输入,二、8086的 两种组态,最小工作模式,最大工作模式,在系统中只有一个微处理器,两个或多个微处理器 （主处理器、协处理器）, 最小模式 引脚信号： INTA中断响应信号输出 ALE地址锁存允许信号输出 DEN数据允许信号 DT/R数据收发信号输出 M/IO存储器/输入输出控制信号输出 WR写信号输出 HOLD总线保持请求信号输入 HLDA总