典型微處理器芯片8086

1、附加附加a.1 典型微處理器芯片典型微處理器芯片 微機(jī)系統(tǒng)典型結(jié)構(gòu) 一、一、8086微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086/8088流水工作過(guò)程流水工作過(guò)程 8086/8088的內(nèi)部寄存器的內(nèi)部寄存器 通用寄存器功能通用寄存器功能 ax，bx，cx，dx，ah，al，bh，bl，ch，cl，dh，dl（16-8） 習(xí)慣：ax累加器accumulator)/ bx基址r/ cx(count)計(jì)數(shù)r,循環(huán)-串操作/ dx數(shù)據(jù)r（data），i/o port, 雙字除（h16）； sp，bp：stack pointer r, base pointer基址指指針針 r 數(shù)據(jù)/pointer si，d

2、i 變址變址r（source index r, destination index r）-指針作用指針作用 指令、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址指令、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)地址 通用寄存器通用寄存器 寄存器的隱含用法寄存器的隱含用法 段寄存器功能段寄存器功能 段寄存器segment register cs,ss,ds,es code,stack,data,extra(附加段)r=segment base address 解決位機(jī)兼容問(wèn)題 mov ax，1000h 8086/8088存儲(chǔ)器管理：20 ab1mb, 64kb單位，物理地址pa，段基地址sa，偏移地址ea（offset）；（sa，ea邏輯地址）關(guān)系：pa=sa*1

3、6+ea 默認(rèn)：mov ax，ds:1000h (ds)=1234h ea=1000h 物理地址1a340h標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器 標(biāo)志狀態(tài)寄存器標(biāo)志狀態(tài)寄存器flags 標(biāo)志控制寄存器標(biāo)志控制寄存器 二、二、8086808680888088的引腳信號(hào)的引腳信號(hào) gnd8086cpu12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940ad14ad13ad12ad11ad10ad9ad8ad7ad6ad5ad4ad3ad2ad1ad0nmiintrclkgndresetreadytest)qs(inta1al

4、e(qs0)s(den0)s(rdt1/)s(iom2/)lock(wr)gt/rq(hold0rdmx/mn7sbhe/a19 /s6a18 /s5a17 /s4a16 /s3ad15vcc( 5 v)gt/rq(hlda1gnd8088cpu12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940a14a13a12a11a10a9a8ad7ad6ad5ad4ad3ad2ad1ad0nmiintrclkgndresetreadytest)qs(inta1ale(qs0)s(den0)s(r/dt1)s(m/

5、io2)lock(wr)gt/rq(hold0rdmx/mn)high/(ss0a19 /s6a18 /s5a17 /s4a16 /s3a15vcc( 5 v)gt/rq(hlda18086808680888088引腳分類(lèi)引腳分類(lèi) 第一類(lèi)第一類(lèi) 每個(gè)引腳只傳送一種信息。每個(gè)引腳只傳送一種信息。32p-/rd。 第二類(lèi)第二類(lèi) 每個(gè)引腳電平的高低代表不同的信號(hào)，。每個(gè)引腳電平的高低代表不同的信號(hào)，。第三類(lèi)第三類(lèi) 引腳在引腳在80868088的兩種不同工作方式的兩種不同工作方式最小模式和最最小模式和最大模式下有不同的名稱(chēng)和定義。例如：第大模式下有不同的名稱(chēng)和定義。例如：第29腳為腳為/wr（/loc

6、k）。）。第四類(lèi)第四類(lèi) 每個(gè)引腳可以傳送兩種信息每個(gè)引腳可以傳送兩種信息(分時(shí)復(fù)用）。這兩種信息在時(shí)分時(shí)復(fù)用）。這兩種信息在時(shí) 間上是可以分開(kāi)的，因此可以用一個(gè)引腳在不同時(shí)刻傳送不同的信息，間上是可以分開(kāi)的，因此可以用一個(gè)引腳在不同時(shí)刻傳送不同的信息，一般稱(chēng)這類(lèi)引腳為分時(shí)復(fù)用線。例如：一般稱(chēng)這類(lèi)引腳為分時(shí)復(fù)用線。例如：ad7 ad。第五類(lèi)第五類(lèi) 引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息，如引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息，如rqgt0輸入輸入時(shí)傳送總線請(qǐng)求，輸出時(shí)傳送總線請(qǐng)求允許。時(shí)傳送總線請(qǐng)求，輸出時(shí)傳送總線請(qǐng)求允許。第六類(lèi)第六類(lèi) 電源電源/地地 vcc/vss（gnd）808680868088

7、8088引腳分類(lèi)引腳分類(lèi)80868088重要引腳信號(hào)重要引腳信號(hào) resetreset系統(tǒng)復(fù)位信號(hào)系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 輸入端輸入端 復(fù)位后內(nèi)部寄存器的狀態(tài)clk 時(shí)鐘時(shí)鐘 輸入端輸入端 內(nèi)部寄存器狀 態(tài)標(biāo)志寄存器ipcsdssses指令隊(duì)列緩沖器其余寄存器0000h0000hffffh0000h0000h0000h空0000h80 x86 cpu的3種模式 1.實(shí)模式實(shí)模式 與8086兼容的工作模式，只有低20位地址線起作用，僅能尋址第一個(gè)1mb的內(nèi)存空間。ms dos運(yùn)行在實(shí)模式下。 2.保護(hù)模式保護(hù)模式 32位80 x86 cpu的主要工作模式，提供對(duì)程序和數(shù)據(jù)進(jìn)行安全檢查的保護(hù)機(jī)制。windo

8、ws 9x/nt/2000運(yùn)行在保護(hù)模式下。 3.虛擬虛擬8086模式模式 在windows 9x下，若打開(kāi)一個(gè)ms dos窗口，運(yùn)行一個(gè)dos應(yīng)用程序，那么該程序就運(yùn)行在虛擬8086模式下。80868088的工作方式的工作方式min 8086808680888088的工作方式的工作方式maxmax 8086/80888086/8088工作過(guò)程（時(shí)序）工作過(guò)程（時(shí)序）三、三、80868086工作時(shí)序工作時(shí)序 1. 概念概念 時(shí)鐘周期 總線周期 指令周期時(shí)鐘周期、總線周期和指令周期時(shí)鐘周期、總線周期和指令周期 2.80862.8086總線操作總線操作 總線周期的組成：總線周期的組成：8086的基

9、本總線周期為的基本總線周期為4個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)時(shí)鐘周期間隔稱(chēng)為一個(gè)個(gè)時(shí)鐘周期，每個(gè)時(shí)鐘周期間隔稱(chēng)為一個(gè)t狀態(tài)。狀態(tài)?？偩€周期總線周期總線周期總線周期t1t1t2t3t4t2t3t4地址地址緩 沖緩 沖數(shù) 據(jù)數(shù) 據(jù)clkad80868086總線操作總線操作 t1 t1 狀態(tài)：狀態(tài)：biubiu將將ramram或或i/oi/o地址放在地址地址放在地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用數(shù)據(jù)復(fù)用 總線（總線（a/da/d）上。）上。 t2 t2 狀態(tài)：狀態(tài)： 讀總線周期：讀總線周期：a/da/d總線為接收數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。改變線總線為接收數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。改變線 路的方向。路的方向。寫(xiě)總線周期：寫(xiě)總線周期： a/da/d總線上形成待

10、寫(xiě)的數(shù)據(jù)，且?？偩€上形成待寫(xiě)的數(shù)據(jù)，且保 持到總線周期的結(jié)束持到總線周期的結(jié)束(t4)(t4)。80868086總線操作總線操作 t3, t4:t3, t4:對(duì)于讀或?qū)懣偩€周期，對(duì)于讀或?qū)懣偩€周期，adad總線上均總線上均為數(shù)據(jù)。為數(shù)據(jù)。 tw: tw: 當(dāng)當(dāng)ramram或或i/oi/o接口速度不夠時(shí)，接口速度不夠時(shí)，t3t3與與 t4 t4 之間可插入等待狀態(tài)之間可插入等待狀態(tài) tw tw 。 ti : ti : 當(dāng)當(dāng)biubiu無(wú)訪問(wèn)操作數(shù)和取指令的任務(wù)無(wú)訪問(wèn)操作數(shù)和取指令的任務(wù)時(shí)，時(shí)，80868086不執(zhí)行總線操作，總線周期處于不執(zhí)行總線操作，總線周期處于空閑狀態(tài)空閑狀態(tài) ti ti 。

11、80868086總線操作總線操作 80868086最小方式下讀寫(xiě)總線周期時(shí)序。最小方式下讀寫(xiě)總線周期時(shí)序。ale ale 信號(hào)在信號(hào)在 t1 t1 出現(xiàn)，表明一個(gè)總線周期開(kāi)始，出現(xiàn)，表明一個(gè)總線周期開(kāi)始，選通外部地址鎖存器，鎖存選通外部地址鎖存器，鎖存adad總線上的地址信息。總線上的地址信息。在在rdrd、wrwr等信號(hào)的配合下，等信號(hào)的配合下，t3t3、t4t4期間完成數(shù)據(jù)期間完成數(shù)據(jù)訪問(wèn)。訪問(wèn)。t3 t3 上升沿檢測(cè)上升沿檢測(cè)readyready信號(hào)是否有效，無(wú)效時(shí)在信號(hào)是否有效，無(wú)效時(shí)在t3t3與與t4t4間插入等待狀態(tài)間插入等待狀態(tài)twtw。c cl lk kt t4 4t t3 3

12、t t2 2t t1 1a a1 19 9/ /s s6 6- - a a1 16 6/ /s s3 3b bh he es s7 7a ad dd dr r. .,b bh he es st ta at tu us s 輸輸出出a ad dd dr r. .輸輸出出d da at ta a 輸輸入入a ad d1 15 5- -a ad d0 0a al le el lo ow w = = i i/ /o o r re ea ad d , , h hi ig gh h= = m me em m r re ea ad dm m/ /i io or rd dd dt t/ /r rd de en

13、 n8 80 08 86 6讀讀總總線線周周期期基基本本定定時(shí)時(shí)b bu us s c cy yc cl le e（最小方式）（最小方式）80868086最小方式下讀總線周期時(shí)序最小方式下讀總線周期時(shí)序c cl lk kt t4 4t t3 3t t2 2t t1 1b bh he es s7 7a ad dd dr r. .,b bh he es st ta at tu us s 輸輸出出a ad dd dr r. .輸輸出出d da at ta a 輸輸出出a ad d1 15 5- -a ad d0 0a al le el lo ow w = = i i/ /o o w wr ri it

14、 te e, , h hi ig gh h= =m me em mo or ry y r re ea ad dm m/ /i io ow wr rd dt t/ /r rd de en n8 80 08 86 6寫(xiě)寫(xiě)總總線線周周期期基基本本定定時(shí)時(shí)一一個(gè)個(gè)總總線線周周期期( (最最小小方方式式) )a a1 19 9/ /s s6 6- -a a1 16 6/ /s s3 380868086最小方式下總線寫(xiě)周期時(shí)序最小方式下總線寫(xiě)周期時(shí)序3. 80863. 8086中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)80868086微處理器有處理微處理器有處理256256級(jí)中斷的能力。級(jí)中斷的能力。每個(gè)中斷分配給一個(gè)中斷類(lèi)型碼，

15、在每個(gè)中斷分配給一個(gè)中斷類(lèi)型碼，在0 0255255之之間，用一個(gè)字節(jié)表示，也稱(chēng)為間，用一個(gè)字節(jié)表示，也稱(chēng)為256256種類(lèi)型中斷。種類(lèi)型中斷。256256種類(lèi)型中斷分為硬件中斷和軟件中斷。種類(lèi)型中斷分為硬件中斷和軟件中斷。硬件中斷：外部硬件電路產(chǎn)生的中斷。硬件中斷：外部硬件電路產(chǎn)生的中斷。軟件中斷：軟件中斷：80868086操作過(guò)程中發(fā)生異常事件或執(zhí)操作過(guò)程中發(fā)生異常事件或執(zhí)行中斷指令行中斷指令intnintn。指令指令/cpu啟啟 動(dòng)動(dòng) 的的軟件中斷（內(nèi)部）軟件中斷（內(nèi)部）硬件中斷（外部硬件中斷（外部）intn 指令指令中中 斷斷 邏邏 輯輯斷點(diǎn)斷點(diǎn)中斷中斷溢出溢出中斷中斷單步單步中斷中斷

16、除數(shù)為除數(shù)為0 中斷中斷（3）（4）（1）（0）非屏蔽中斷請(qǐng)求非屏蔽中斷請(qǐng)求（2）中中斷斷控控制制器器8259a可屏蔽中斷請(qǐng)求可屏蔽中斷請(qǐng)求nmiintr8086 中中 斷斷 分分 類(lèi)類(lèi) 圖圖intoint3of=1tf=13. 80863. 8086中斷系統(tǒng)（續(xù)）中斷系統(tǒng)（續(xù)） 中斷向量與中斷向量表中斷向量與中斷向量表中斷向量：每種中斷處理程序的入口地址稱(chēng)為中中斷向量：每種中斷處理程序的入口地址稱(chēng)為中斷向量。斷向量。中斷向量表：中斷向量表：80868086將內(nèi)存最低地址的將內(nèi)存最低地址的1k1k單元作為單元作為中斷向量表，存放中斷向量表，存放256256種中斷處理程序的入口地址，種中斷處理程

17、序的入口地址，每個(gè)地址占每個(gè)地址占4 4字節(jié)。中斷向量表的分配如下圖所示：字節(jié)。中斷向量表的分配如下圖所示：03ffh03fchtype 225csip:0083hcstype 32ip0080h007fhcstype 31ip007ch:cstype 5ip0014h0013hcstype 4ipcstype 3ipipipipcscscs0010h000fh000ch000fh0008h0007h0004h0003h0000htype 2type 1type 0:224保保留留27個(gè)個(gè)用用戶戶定定義義個(gè)個(gè)8086 專(zhuān)專(zhuān) 用用 5 個(gè)個(gè)溢出中斷溢出中斷斷點(diǎn)中斷斷點(diǎn)中斷非屏蔽中斷非屏蔽中斷單步

18、中斷單步中斷除數(shù)為除數(shù)為 08086/8088中斷向量表中斷向量表占內(nèi)存占內(nèi)存0000h段段3. 80863. 8086中斷系統(tǒng)（續(xù)）中斷系統(tǒng)（續(xù)）80868086對(duì)外部硬件中斷請(qǐng)求對(duì)外部硬件中斷請(qǐng)求intrintr的響應(yīng)：的響應(yīng)： 當(dāng)當(dāng)intrintr有一高電平，即有可屏蔽中斷請(qǐng)求。有一高電平，即有可屏蔽中斷請(qǐng)求。若此時(shí)若此時(shí)if=1if=1且當(dāng)前指令執(zhí)行完，進(jìn)入中斷響應(yīng)且當(dāng)前指令執(zhí)行完，進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，處理過(guò)程如下：周期，處理過(guò)程如下：a.a. intainta在兩個(gè)總線周期中分別發(fā)出有效信號(hào)，第在兩個(gè)總線周期中分別發(fā)出有效信號(hào)，第二周期中二周期中80868086讀到中斷類(lèi)型碼讀到中斷類(lèi)

19、型碼b.b. 保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：標(biāo)志寄存器入棧，清除保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)：標(biāo)志寄存器入棧，清除ifif和和tftf標(biāo)志標(biāo)志位，保護(hù)斷點(diǎn)（下一條指令地址入棧）。位，保護(hù)斷點(diǎn)（下一條指令地址入棧）。t1第一個(gè)中斷響應(yīng)總線周期第一個(gè)中斷響應(yīng)總線周期第二個(gè)中斷響應(yīng)總線周期第二個(gè)中斷響應(yīng)總線周期t2t3t4t1t2t3t4clkalelockintaad7ad0type8086中斷響應(yīng)時(shí)序中斷響應(yīng)時(shí)序3. 8086中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)（續(xù)）（續(xù)）4c.c. 80868086將中斷類(lèi)型碼乘將中斷類(lèi)型碼乘4 4，得到中斷向量表，得到中斷向量表的入口地址，例如：的入口地址，例如： 類(lèi)型碼類(lèi)型碼=0ch=0ch，中斷向量表入口，中斷向

20、量表入口=0030h=0030hd.d. 80868086從從0030h0030h開(kāi)始讀取開(kāi)始讀取4 4字節(jié)中斷處理程序字節(jié)中斷處理程序的入口地址，前兩字節(jié)裝入的入口地址，前兩字節(jié)裝入ipip，后兩字節(jié)，后兩字節(jié)裝入裝入cscs，80868086執(zhí)行中斷處理程序。執(zhí)行中斷處理程序。e.e. 中斷響應(yīng)過(guò)程中中斷響應(yīng)過(guò)程中80868086不響應(yīng)總線請(qǐng)求。不響應(yīng)總線請(qǐng)求。4.80864.8086總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求在一個(gè)系統(tǒng)中，若存在多個(gè)可控制總線的在一個(gè)系統(tǒng)中，若存在多個(gè)可控制總線的主模塊時(shí)，總線使用權(quán)的轉(zhuǎn)移存在著一個(gè)主模塊時(shí)，總線使用權(quán)的轉(zhuǎn)移存在著一個(gè)請(qǐng)求與響應(yīng)的過(guò)程。請(qǐng)求與響應(yīng)的過(guò)程。最小模式下總

21、線請(qǐng)求：最小模式下總線請(qǐng)求： 請(qǐng)求信號(hào)是請(qǐng)求信號(hào)是hold,hold,響應(yīng)信號(hào)是響應(yīng)信號(hào)是hldahlda； 80868086在每個(gè)在每個(gè)clkclk上升沿檢測(cè)上升沿檢測(cè)holdhold信號(hào)；信號(hào)； 當(dāng)前總線周期結(jié)束時(shí)當(dāng)前總線周期結(jié)束時(shí)hldahlda變高，響應(yīng)請(qǐng)求，變高，響應(yīng)請(qǐng)求，80868086讓出總線控制權(quán)。讓出總線控制權(quán)。4.80864.8086總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求（續(xù)）（續(xù)） 最大模式最大模式下總線請(qǐng)求：有兩個(gè)通道下總線請(qǐng)求：有兩個(gè)通道請(qǐng)求信號(hào)是：請(qǐng)求信號(hào)是： rq/gtrq/gt0 0 和和 rq/gtrq/gt1 1兩條引線兩條引線中的中的rqrq0 0 和和 rqrq1 1 信號(hào)，

22、為輸入信號(hào)，為輸入；響應(yīng)信號(hào)是：響應(yīng)信號(hào)是： rq/gtrq/gt0 0 和和 rq/gtrq/gt1 1兩條引線兩條引線中的中的gtgt0 0 和和 gtgt1 1 信號(hào)，為輸出信號(hào)，為輸出；rq/gtrq/gt0 0 和和 rq/gtrq/gt1 1是雙向多路復(fù)用；是雙向多路復(fù)用；rq/gtrq/gt0 0 的優(yōu)先級(jí)高于的優(yōu)先級(jí)高于 rq/gtrq/gt1 1。圖 2 11 8086的存儲(chǔ)器組織 5. 8086cpu的存儲(chǔ)器和的存儲(chǔ)器和i/o端口端口 18086的存儲(chǔ)器組織csa19a1d7d0偶存儲(chǔ)體csa19a1d7d0奇存儲(chǔ)體d7d0d15d8a0a19a1bhe 8086是一個(gè)真正的16位微處理器， 其內(nèi)部數(shù)據(jù)處理和外部數(shù)據(jù)總線均為16位， 擁有16位的地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線ad15ad0。 在讀寫(xiě)存儲(chǔ)器或i/o口時(shí)