微型计算机系统与接口2.ppt

1、,Home,2.1 8086/8088 CPU内部结构,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,2.3 80X86/Pentium系列CPU的发展,2.典型微处理器,本章详细讨论了16位处理器8086的内部功能结构、内部寄存器的功能和外部引脚的作用，以及系统对存储器的分段管理和8086的总线操作时序。并对高档的80X86和Pentium系列微处理器的功能结构、主要特点进行了扼要的介绍。,Home,内容简介,2.典型微处理器,熟悉8086CPU的内部结构和外部引脚功能。 熟练掌握8086一些特殊寄存器的功能和使用方法。 熟悉8086系统对存储器的分段管理，掌握物理地址和逻辑地址的换算。,H

2、ome,重点与难点,2.典型微处理器,Home,Next,2.1 8086/8088CPU的内部结构,一. Intel 8086/8088 CPU的功能结构,1.8086/8088CPU的内部结构,Home,Next,Back,2.1 8086/8088CPU的内部结构,串行工作方式：,8088以前的CPU采用串行工作方式： 1）CPU执行指令时总线处于空闲状态 2）CPU访问存储器(存取数据或指令)时要等待总线操作的完成 缺点：CPU无法全速运行 解决：总线空闲时预取指令，使CPU需要指令时能立刻得到,取指令 1,执行 1,取操 作数2,执行 2,CPU,BUS,忙碌,忙碌,忙碌,忙碌,存结

3、果 1,取指令 2,Home,Next,Back,2.1 8086/8088CPU的内部结构,并行工作方式：,8088CPU采用并行工作方式,取指令2,取操作数,BIU,存结果,取指令3,取操作数,取指令4,执行1,执行2,执行3,EU,BUS,忙碌,忙碌,忙碌,忙碌,忙碌,忙碌,Home,Next,Back,2.1 8086/8088CPU的内部结构,二. 寄存器结构,Home,Next,Back,2.1 8086/8088CPU的内部结构,三. 存储器组织,存储器是由若干存储单元组成的存储整体。每个存储单元的唯一地址编号称为物理地址（Physical Address）。8086/8088

4、CPU共有20根地址线，可直接寻址220=1MB内存空间，地址范围是00000H0FFFFFH。,1MB存储空间划分成若干段，每个段限长64KB，都是可独立寻址逻辑单元。各个逻辑段在物理存储器中可以是邻接、间隔、部分重叠和完全重叠的。一个物理存储单元可映像到一个或多个逻辑段。,1.存储器结构,2.1 8086/8088CPU的内部结构,2.存储器管理,存储器的操作完全基于物理地址。 问题： 8086的内部总线和内部寄存器均为16位，如何生成20位地址？ 解决：存储器分段,Home,Next,Back,2.1 8086/8088CPU的内部结构,逻辑地址与物理地址的关系,Home,Next,Ba

5、ck,点击演示！,Home,Back,2.1 8086/8088CPU的内部结构,Home,Next,Back,四. 堆栈,内存中一个按先入后出方式操作的特殊区域 每次压栈和退栈均以WORD为单位 SS存放堆栈段地址，SP存放段内偏移，SS:SP构成了堆栈指针 堆栈用于存放返回地址、过程参数或需要保护的数据 常用于响应中断或子程序调用,Home,2.1 8086/8088CPU的内部结构,Home,Back,压栈前,退栈,压栈,12H,F0H,F0H,堆栈操作,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,1. 8086/8088CPU的引脚特性,Home,Back,Home,Next,Hom

6、e,Back,Home,Next,Back,2. 8086微处理器与8088微处理器的比较,指令队列的比较 数据线比较 地址线比较,8088的指令队列为 4 字节移位寄存器 8086的指令队列为 6 字节移位寄存器,8088外部数据线为8条，应称8088CPU为8位机 8086外部数据线为16条，故称8086CPU为16位机,8088和8086的地址线均为20条,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Back,Home,Next,Back,控制线比较,MEM、I/O 选择 8088CPU /M/IO 8086CPU M/IO 8位、16位数据传送 8088仅有8条数据线，不能

7、传送 16 位数据 8086有16条数据线，可传 8 位或 16 位数据,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Back,Home,Next,Back,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,3. 8086CPU的系统配置（以最小方式为例）,Home,Back,Home,Next,Back,8086 CPU 的最小/最大工作模式比较,最小工作模式： 控制线 MN/MX = H 最大工作模式： 控制线 MN/MX = L,最小工作模式： 控制线由CPU自身产生 最大工作模式： 控制线由芯片8288产生,最小工作模式： 硬件简单，用于专用机 最大工作模式： 硬件复杂，用于系

8、统机,条件 特点 应用,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,4. 8086/8088 的主要操作功能,Home,Back,Home,Next,Back,一.总线周期,注：不同 CPU 的总线周期不同,定义,组成,CPU 访问（读或写）一次存储器或 I/O 接口所需要时间，称为一个总线周期。,由多个时针周期组成。,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Back,Home,Next,Back,扩展总线周期,等待周期 Tw 插入 T3、T4 之间，数量不限， 由控制线 READY = L 控制 空闲周期 Tt 插入 T4 之后，数量不限，由控制线 /TEST = H 控制

9、,基本总线周期,由四个时钟周期构成 分别称为 T1、T2、T3、T4,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Back,Home,Next,Back,二.总线读和总线写操作,1.读周期,“读”总线周期即CPU将存贮器单元或I/O端口中的数据取出并读入CPU内部寄存器中的总线周期。,T1 数据/地址复用线发地址信息,T2 缓冲,T3、T4 数据/地址复用线为数据读有效,在控制线 ALE 控制下，地址信息被锁存器锁存，并经 AB 传送给存储器，且在读周期均有效。,存储器单元数据经 DB 送双向缓冲器，在控制线 /RD、/DEN、DT/R 控制下完成读操作。,注：由于地址、数据信息流

10、向不一致，需缓冲,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Back,Home,Next,Back,2.最小模式下的读时序,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Back,Home,Next,Back,3.写周期,“写”总线周期即CPU将内部的寄存器中的数据写入存贮器单元或I/O端口中的总线周期。,T1 数据/地址复用线发地址信息,T2 T4 数据/地址复用线为数据写有效,在控制线 ALE 控制下，地址信息被锁存器锁存 并经 AB 传送给存储器，且在读周期均有效。,在控制线 /WR、/DEN、DT/R 控制下完成写操作 数据通过双向缓冲器经 DB 送存储器单元。

11、,注：由于地址、数据信息流向一致，不需缓冲,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,4.最小模式下的写时序,2.2 8086/8088 CPU的引脚功能,Home,Home,Back,Home,Back,2.3 80X80/Pentium系列CPU的发展,Home,Next,一.80286,1. 80X86/Pentium 系列CPU功能的不断完善,点击演示！,2.3 80X80/Pentium系列CPU的发展,二.80386,1. 80X86/Pentium 系列CPU功能的不断完善,点击演示！,Home,Back,Home,Next,Back,2.3 80X80/Pentium系列CPU的发展,三.80486,1. 80X86/Pentium 系列CPU功能的不断完善,点击演示！,Home,Back,Home,Next,Back,2.3 80X80/Pentium系列CPU的发展,四.Pentium,1. 80X86/Pentium 系列CPU功能的不断完善,点击演示！,Home,Back,Home,Ne