【教學課件】第2章8086微處理器

1、【本章重點】本章主要講述8086的硬件結(jié)構(gòu)、外部引腳、 內(nèi)部寄存器的組織、和總線時序。 【本章難點】引腳功能和總線時序。,第2章 8086微處理器,2.2.1 8086的結(jié)構(gòu)特點 微處理器執(zhí)行一段程序通常是通過重復執(zhí)行如下步驟來完成。即： （1） 從內(nèi)存儲器中取出一條指令，分析指令操作碼； （2） 讀出一個操作數(shù)（如果指令需要操作數(shù)）； （3） 執(zhí)行指令； （4） 將結(jié)果寫入內(nèi)存儲器（如果指令需要）。,2.1 8086 CPU的結(jié)構(gòu),圖2-1 8086的結(jié)構(gòu)框圖,1總線接口部件,（1）4個段地址寄存器 CS-16位的代碼段寄存器 DS-16位的數(shù)據(jù)段寄存器 ES-16位的擴展段寄存器 SS-1

2、6位的堆棧段寄存器 （2）16位的指令指針寄存器IP （3）20位的地址加法器 （4）6字節(jié)的指令隊列。,2執(zhí)行部件 （1）4個通用寄存器，即AX、BX、CX，DX； （2）4個專用寄存器，即基數(shù)指針寄存器BP，堆棧指針寄存器SP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI； （3）標志寄存器Flag； （4）算術(shù)邏輯單元ALU； 8086的執(zhí)行部件（EU）有如下特點： （1）4個通用寄存器既可以作為16位寄存器使用，也可以作為8位寄存器使用。 （2）AX寄存器也常稱為累加器，8086指令系統(tǒng)中有許多指令都是通過累加器的動作來執(zhí)行的。,表2-1 寄存器的主要用途,（3）加法器是算術(shù)邏輯部件主要部件，

3、絕大部分指令的執(zhí)行都是由加法器完成的。 （4）標志寄存器共有16位，其中，7位未用，所用的各位含義如下：,0,15,狀態(tài)標志有6個，即SF、ZF，PF、CF，AF和OF。,符號標志SF(Sign Flag)：它和運算結(jié)果的最高位相同。若運算結(jié)果最高位為1，則SF=1，否則SF=0。,零標志ZF(Zero Flag)：如果當前的運算結(jié)果為零，則ZF=1，否則ZF=0。 奇偶標志PF(Parity Flag)：如果運算結(jié)果的低8位中所含的1的個數(shù)為偶數(shù)，則PF=1，否則PF=0。 進位標志CF(Carry Flag)：當執(zhí)行一個加法運算使最高位產(chǎn)生進位時，或者執(zhí)行一個減法運算引起最高位產(chǎn)生借位時，

4、則CF=1，否則CF=0。 輔助進位標志AF(Auxiliary Carry Flag)：當加法運算時，如果第三位往第四位有進位，或者當減法運算時，如果第三位從第四位有借位，則AF=1，否則AF=0。 溢出標志OF(Overflow Flag)：當運算過程中產(chǎn)生溢出時，會使OF=1，否則OF=0。,控制標志有3個，即DF、IF、TF。 方向標志DF(Direction Flag)：這是控制串操作指令的標志。如果DF=0，則串操作過程中地址會不斷增值，反之，如果DF=1，則串操作過程中地址會不斷減值。 中斷標志IF(1uterrupt Enable Flay)：這是控制可屏蔽中斷的標志。如IF=

5、0，則CPU不能對可屏蔽中斷請求作出響應，如果IF=1，則CPU可以接受可屏蔽中斷請求。 跟蹤標志TF(Trap Flay)：如果TF=1，則CPU按跟蹤方式執(zhí)行指令。,2.2.2 8086的總線工作周期,在8086中，一個最基本的總線周期由4個時鐘周期組成,在T1狀態(tài)，CPU往多路復用總線上發(fā)出地址信息，以指出要尋址的存儲單元及外設端口的地址。 在T2狀態(tài)，CPU從總線上撤消地址，而使總線的低16位浮置成高阻狀態(tài)，為傳輸數(shù)據(jù)作準備?？偩€的最高4位(A19A16)用來輸出本總線周期狀態(tài)信息。這些狀態(tài)信息用來表示中斷允許狀態(tài)、當前正在使用的段寄存器名等。,在T3狀態(tài)，多路總線的高4位繼續(xù)提供狀態(tài)

6、信息，而多路總線的低16位上出現(xiàn)由CPU寫出的數(shù)據(jù)或者CPU從存儲器或端口讀入的數(shù)據(jù)。 在有些情況下，被寫入數(shù)據(jù)或者被讀取數(shù)據(jù)的外設或存儲器不能及時地配合CPU傳送數(shù)據(jù)。這時，外設或存儲器會通過“READY”信號線在T3狀態(tài)啟動之前向CPU發(fā)一個“數(shù)據(jù)未準備好”信號，于是CPU會在T3之后插入1個或多個附加的時鐘周期TW。TW也叫等待狀態(tài)。在Tw狀態(tài)，總線上的信息情況和T3狀態(tài)的信息情況一樣。當指定的存儲器或外設完成數(shù)據(jù)傳送時，便在“READY”線上發(fā)出“準備好”信號，CPU接收到這一信號后，會自動脫離TW狀態(tài)面進入T4狀態(tài)., 在T4狀態(tài)，總線周期結(jié)束。需要指出的是，只有在CPU和內(nèi)存或IO

7、接口之間傳輸數(shù)據(jù)，以及填充指令隊列時，CPU才執(zhí)行總線周期?？梢姡绻?個總線周期之后，不立即執(zhí)行下1個總線周期。那么，系統(tǒng)總線就處在空閑狀態(tài)，此時，執(zhí)行空閑周期。,2.3 8086/8088的引腳信號和工作模式,2.3.1 最小模式和最大模式的概念 所謂最小模式，就是在系統(tǒng)中只有8086一個微處理器。在這種系統(tǒng)中，所有的總線控制信號都直接由8086產(chǎn)生，因此，系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路被減到最少。 最大模式是相對最小模式而言，在此系統(tǒng)中，包含兩個或兩個以上的微處理器，其中一個主處理器就是8086，其他的處理器稱為協(xié)處理器，它們是協(xié)助主處理器工作的。和8086配合的協(xié)處理器有兩個。一個是數(shù)值運

8、算協(xié)處理器8087，一個是輸入輸出協(xié)處理器8089。,2.3.2 8086的引腳信號和功能,1AD15AD0地址數(shù)據(jù)復用引腳(雙向工作) 2A19S6A16S3地址狀態(tài)復用引腳(輸出) 3 BHE/S7高8位數(shù)據(jù)總線允許狀態(tài)復用引腳（輸出）,4NMI 非屏蔽中斷信號 5INTR可屏蔽中斷請求信號 6RD讀選通信號 7CLK時鐘信號 8RESET復位信號 9READY準備就緒輸入信號 10TEST測試信號 11 MN/MX最小最大模式控制信號 12GND地和VCC電源,2.3.3 8086最小工作方式,當8086第33腳MNMX固定接到+5V時，就處于最小工作模式下第24腳第3l腳的信號含義如下

9、：,1INTA中斷響應信號(輸出) ALE地址鎖存允許信號 DT/R數(shù)據(jù)收發(fā)信號 5M/IO存貯器輸入輸出控制信號 6WR寫信號,表2-3 最小模式數(shù)據(jù)傳輸方式,7HOLD總線保持請求信號 8HLDA總線保持響應信號 9SS0 狀態(tài)輸出線,M/IO,DT/R,SS0,圖2-7是8088在最小模式下的典型配置,2.3.4 8086最大工作方式,當MN/MX加上低電平時，8086CPU工作在最大模式下。此時8086CPU工作于多處理器系統(tǒng)。,1QSl和QS0指令隊列狀態(tài)信號 2S2，S1，S0總線周期狀態(tài)信號 3LOCK總線封鎖信號 4RQ/GT1，RQ/GT0 總線請求信號輸入總線請求允許信號輸

10、出,圖2-8 8086最大工作模式的典型配置,1總線控制器8288,2總線仲裁控制器8289,2.3.5 8086系統(tǒng)復為和啟動操作,表2-9復位時8086/8088個內(nèi)部寄存器的值,由表2-9中看到，在復位的時候，代碼段寄存器CS和指令指針寄存器IP分別初始化為FFFFH和0000H。所以，80868088在復位之后再重新啟動時，便從內(nèi)存的FFFF0H處開始執(zhí)行指令，使系統(tǒng)在啟動時，能自動進入系統(tǒng)程序。在復位時，由于標志寄存器被清零，即所有標志位都被清除了，因而，系統(tǒng)程序在啟動時，總是要通過指令來設置各有關標志。復位信號 RESET從高電平到低電平的跳變會觸發(fā)CPU內(nèi)部的一個復位邏輯電路，經(jīng)過7個時鐘周期之后，CPU就被啟動而恢復正常工作，即從FFFF0H處開始執(zhí)行程序。,2.4 存貯器組織,2.4.1由段寄存器、段偏移地址確定物理地址 20位物理地址=段寄存器的內(nèi)容16+偏移地址 段寄存器的內(nèi)容16（相當于左移4位）變?yōu)?0位，再在低端16位加上16位的偏移地址，便可得到20位的物理