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文檔簡介

1、編輯編輯ppt1第一章第一章 概概 述述 編輯編輯ppt2本章知識點(diǎn)本章知識點(diǎn) 微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類微型計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)及分類 微型計(jì)算機(jī)面向總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)面向總線結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)編輯編輯ppt3電子管計(jì)算機(jī):電子管計(jì)算機(jī):19461946年年晶體管計(jì)算機(jī):晶體管計(jì)算機(jī):19581958年年集成電路計(jì)算機(jī):集成電路計(jì)算機(jī):19651965年年大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī):大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī):19711971年年微電子技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)中起基礎(chǔ)支微電子技術(shù)在計(jì)算機(jī)技術(shù)中起基礎(chǔ)支撐作用撐作用編輯編輯ppt4根據(jù)體積、性能、價(jià)格分為:根據(jù)體積、性能、價(jià)格分為: 微型計(jì)算

2、機(jī)微型計(jì)算機(jī) $200$20000;personal computer;workstation; portable computer小型計(jì)算機(jī)小型計(jì)算機(jī) $100,000;專用性比較強(qiáng),常用于分布式數(shù)據(jù)處理;專用性比較強(qiáng),常用于分布式數(shù)據(jù)處理中型計(jì)算機(jī)中型計(jì)算機(jī) $500,000$5,000,000;體積約為汽車大小,用于特大型或超;體積約為汽車大小,用于特大型或超大型數(shù)據(jù)庫處理大型數(shù)據(jù)庫處理巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)Super-computer $5,000,000$20million,體積房間大小,特殊用途:,體積房間大小,特殊用途: 全球天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星發(fā)射等全球天氣預(yù)報(bào)、衛(wèi)星發(fā)射等系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工

3、作原理都一樣,包含:系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和工作原理都一樣,包含:CPUCPU、MemoryMemory、I/OI/O三結(jié)構(gòu)三結(jié)構(gòu) 巨型計(jì)算機(jī)巨型計(jì)算機(jī)多個(gè)微處理器并行運(yùn)行多個(gè)微處理器并行運(yùn)行編輯編輯ppt5特點(diǎn):體積小、重量輕、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活、應(yīng)用面廣特點(diǎn):體積小、重量輕、可靠性高、結(jié)構(gòu)靈活、應(yīng)用面廣 由由micro-processormicro-processor(CPUCPU)決定性能)決定性能1 1、微型機(jī)以、微型機(jī)以micro-processormicro-processor處理的處理的 字長作為分類標(biāo)準(zhǔn)字長作為分類標(biāo)準(zhǔn)2 2、micro-processormicro-processor的種類

4、:的種類:4 4、8 8、 16 16、3232、6464位位位數(shù)越多,其指令功能越強(qiáng),處理的速度位數(shù)越多,其指令功能越強(qiáng),處理的速度越快越快編輯編輯ppt6微處理器的發(fā)展微處理器的發(fā)展v第一代微處理器第一代微處理器 4位和位和8位位v第二代微處理器第二代微處理器 8位位v第三代微處理器第三代微處理器 16位位v第四代微處理器第四代微處理器 32位位8038680486v第五代微處理器第五代微處理器 64位位PentiumPentium ProPentium 2Pentium 3Pentium 4編輯編輯ppt7四、微處理器、微型計(jì)算機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)1、微處理器、微處理器micro-proc

5、essor or CPU:運(yùn)算、控制功能;是微型計(jì)算機(jī)的核心運(yùn)算、控制功能;是微型計(jì)算機(jī)的核心ALU:算術(shù)邏輯運(yùn)算部件:算術(shù)邏輯運(yùn)算部件累加器和寄存器組累加器和寄存器組:保存參加運(yùn)算數(shù)據(jù)及中間結(jié)果、存:保存參加運(yùn)算數(shù)據(jù)及中間結(jié)果、存放地址(掉電則無)放地址(掉電則無)指令指針寄存器指令指針寄存器IP:指向要執(zhí)行的下一條指令的偏移地:指向要執(zhí)行的下一條指令的偏移地址址段寄存器段寄存器:給出存儲單元的段地址:給出存儲單元的段地址時(shí)序和控制部件時(shí)序和控制部件:產(chǎn)生協(xié)調(diào)微機(jī)各部件間工作的信號:產(chǎn)生協(xié)調(diào)微機(jī)各部件間工作的信號內(nèi)部總線內(nèi)部總線:用于:用于CPU內(nèi)部各部件信號傳遞內(nèi)部各部件信號傳遞編輯編輯p

6、pt82、微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)CPU:Central Processing Unit中央處理單元中央處理單元 Memory:用于存儲微型計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算用數(shù)據(jù)用于存儲微型計(jì)算機(jī)程序和計(jì)算用數(shù)據(jù) I/O Interface:連接外部設(shè)備與微型計(jì)算機(jī)連接外部設(shè)備與微型計(jì)算機(jī) System Bus:用于計(jì)算機(jī)各部件間傳送數(shù)據(jù)用于計(jì)算機(jī)各部件間傳送數(shù)據(jù)說明:說明: 、總線:一組受邏輯控制,用于計(jì)算機(jī)各部件之間傳、總線:一組受邏輯控制,用于計(jì)算機(jī)各部件之間傳遞信號的公共信號線;信號線條數(shù)稱為總線寬度遞信號的公共信號線;信號線條數(shù)稱為總線寬度 、微型計(jì)算機(jī)采用面向總線的結(jié)構(gòu),變微機(jī)各部件間、微型計(jì)算機(jī)采用

7、面向總線的結(jié)構(gòu),變微機(jī)各部件間的一一對應(yīng)為各部件對總線的多對一對應(yīng),大大提高的一一對應(yīng)為各部件對總線的多對一對應(yīng),大大提高了微機(jī)可擴(kuò)展能力了微機(jī)可擴(kuò)展能力 編輯編輯ppt9總線分類(按傳送信息分):總線分類(按傳送信息分):AB地址總線:地址總線:Address Bus ;20位位(以(以8086為例)為例)單向:只能由單向:只能由CPU Memory、I/O Interface ;DB數(shù)據(jù)總線:數(shù)據(jù)總線:Data Bus 雙向、雙向、16位位CB控制總線:控制總線:Control Bus ;雙向、;雙向、8位位編輯編輯ppt103、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng):微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng):微型計(jì)算機(jī)+I/O

8、+I/O設(shè)備設(shè)備+ +軟件軟件(系統(tǒng)、應(yīng)用軟件)(系統(tǒng)、應(yīng)用軟件) 圖圖1-3五、單片機(jī):五、單片機(jī): CPU + ROMCPU + ROM(RAMRAM)+ I/O Interface + I/O Interface 集成于一硅片集成于一硅片上,構(gòu)成控制系統(tǒng)上,構(gòu)成控制系統(tǒng) 單板機(jī):單板機(jī): CPU + Memory + I/O Interface + I/OCPU + Memory + I/O Interface + I/O設(shè)備,設(shè)備, 裝配在一塊印刷板上裝配在一塊印刷板上六、微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用(自學(xué))六、微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用(自學(xué))編輯編輯ppt11v計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式(自學(xué))計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式(自學(xué))數(shù)

9、制數(shù)制 二進(jìn)制二進(jìn)制B,十進(jìn)制,十進(jìn)制D,十六進(jìn)制,十六進(jìn)制H計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)格式 補(bǔ)碼,補(bǔ)碼,BCD(壓縮型,非壓縮型),壓縮型,非壓縮型),ASCII數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型 字節(jié)(字節(jié)(Byte),字(),字(word),雙字(),雙字(Double word)編輯編輯ppt12第二章第二章 8086微處理器微處理器 編輯編輯ppt131 1、80868086編程結(jié)構(gòu)(存儲器編程結(jié)構(gòu)(存儲器M M物理地址的形物理地址的形成,成,EUEU中寄存器中寄存器R R組)組)2 2、80868086最小工作模式最小工作模式3 3、80868086系統(tǒng)復(fù)位、總線操作系統(tǒng)復(fù)位、總線操作 編輯編輯ppt

10、142 21 80861 8086的編程結(jié)構(gòu)的編程結(jié)構(gòu)一、一、8086的編程結(jié)構(gòu)的編程結(jié)構(gòu) 由于微機(jī)采用面向總線結(jié)構(gòu),所以從功能塊的角度由于微機(jī)采用面向總線結(jié)構(gòu),所以從功能塊的角度8086可分為:可分為: 執(zhí)行部件執(zhí)行部件EU:Execution Unit 總線接口部件總線接口部件BIU:Bus Interface Unit編輯編輯ppt15圖圖寄存器陣列寄存器陣列ALU及暫存及暫存器器標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器EU控制器控制器16位段寄存位段寄存器器16位指令指位指令指針寄存器針寄存器IP20位地址加位地址加法器法器總線控制電總線控制電路路6字節(jié)指令流字節(jié)指令流隊(duì)列隊(duì)列M MI/OI/O編輯編輯p

11、pt16說明說明:1、在訪問、在訪問Memory、I/O Interface時(shí),地址加法器時(shí),地址加法器把把16位段位段基地址和基地址和16位偏移地址求和,產(chǎn)生物理地址(位偏移地址求和,產(chǎn)生物理地址(20位),經(jīng)位),經(jīng)總線控制電路實(shí)現(xiàn)訪問總線控制電路實(shí)現(xiàn)訪問2、EU控制器負(fù)責(zé)從指令流隊(duì)列取得指令,譯碼,并生成作用控制器負(fù)責(zé)從指令流隊(duì)列取得指令,譯碼,并生成作用于于EU各部件的控制信號,譯碼同時(shí)修改各部件的控制信號,譯碼同時(shí)修改IP3、在控制信號作用下,、在控制信號作用下,ALU對從寄存器陣列或者內(nèi)存中取得對從寄存器陣列或者內(nèi)存中取得的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算,計(jì)算結(jié)果輸出時(shí),要先送到暫存器,并的數(shù)據(jù)進(jìn)行

12、運(yùn)算,計(jì)算結(jié)果輸出時(shí),要先送到暫存器,并對標(biāo)志寄存器(對標(biāo)志寄存器(Flag Register)產(chǎn)生影響)產(chǎn)生影響4、取指令:送地址、取指令:送地址 訪問內(nèi)存訪問內(nèi)存 指令隊(duì)列指令隊(duì)列 取指令碼取指令碼 執(zhí)行指令:取數(shù)據(jù)執(zhí)行指令:取數(shù)據(jù) 計(jì)算計(jì)算 送數(shù)據(jù)送數(shù)據(jù)編輯編輯ppt17二、二、BIU的組成的組成v4 4個(gè)個(gè)1616位段寄存器:用于存儲段地址位段寄存器:用于存儲段地址 CSCS:Code Segment代碼段,用來存放當(dāng)前正在運(yùn)行的指令 DSDS:Data Segment數(shù)據(jù)段,用來存放當(dāng)前運(yùn)行程序所用的數(shù)據(jù) SSSS:Stack堆棧段,指出堆棧所在區(qū)域 ESES:Extended附加段

13、,由程序員決定用途 v1 1個(gè)個(gè)1616位指令指針寄存器位指令指針寄存器IPIP:用于指出程序的:用于指出程序的進(jìn)程,指向存放下一條要執(zhí)行的指令的偏移進(jìn)程,指向存放下一條要執(zhí)行的指令的偏移地址,用戶一般不能對此修改地址,用戶一般不能對此修改編輯編輯ppt18v1 1個(gè)個(gè)2020位地址加法器位地址加法器:用于形成:用于形成MemoryMemory、I/O I/O InterfaceInterface的物理地址的物理地址v6 6字節(jié)指令隊(duì)列字節(jié)指令隊(duì)列ISQISQ(Instruction Stream QueueInstruction Stream Queue)v總線控制邏輯總線控制邏輯編輯編輯p

14、pt191 1、存儲器的分段管理、存儲器的分段管理、問題的提出問題的提出:若:若CPUCPU要訪問要訪問M M、I/OI/O,首先需要,首先需要CPUCPU計(jì)算出相應(yīng)的地址,計(jì)算出相應(yīng)的地址,由于由于AB=20AB=20根,其存儲空根,其存儲空間最大為間最大為2 22020=1MB=1MB,但,但CPUCPU內(nèi)部所有的內(nèi)部所有的R R都是都是1616位位R R,即其能給定的地址最大為即其能給定的地址最大為2 21616=64kB=64kB解決方法解決方法:把:把M M分為幾段,每段容量最大為分為幾段,每段容量最大為64kB64kB,最小最小16B16B,用,用2 2個(gè)個(gè)R R分別指出段基址及段

15、內(nèi)偏移地址分別指出段基址及段內(nèi)偏移地址兩個(gè)特征兩個(gè)特征: 64KB 起始地址能被起始地址能被16整除整除編輯編輯ppt20、邏輯地址、物理地址邏輯地址、物理地址邏輯地址邏輯地址= =段基址:偏移地址段基址:偏移地址,程序設(shè)計(jì)時(shí)采用。,程序設(shè)計(jì)時(shí)采用。 用于存儲段地址的用于存儲段地址的R R:CSCS、DSDS、ESES、SSSS 用于存儲偏移地址的用于存儲偏移地址的R R:BXBX、BPBP、SPSP、SISI、DIDI、IPIP物理地址物理地址:由地址加法器依據(jù)邏輯地址計(jì)算出的,直:由地址加法器依據(jù)邏輯地址計(jì)算出的,直接指出內(nèi)存位置,接指出內(nèi)存位置,是是CPUCPU訪問存儲器的實(shí)際尋址地訪問

16、存儲器的實(shí)際尋址地址址,編程者無須考慮(自動形成),但擴(kuò)展存儲器,編程者無須考慮(自動形成),但擴(kuò)展存儲器時(shí)必須考慮。時(shí)必須考慮。編輯編輯ppt21、計(jì)算轉(zhuǎn)換原則:、計(jì)算轉(zhuǎn)換原則: 物理地址物理地址= =段地址段地址* *1616+ +偏移地址偏移地址 例:例:CSCS:IP=2000HIP=2000H:1000H 1000H 物理地址為物理地址為20000H+1000H=21000H20000H+1000H=21000H CS CS:IP=21AFHIP=21AFH:BCA4H BCA4H 物理地址為物理地址為21AF0H+BCA4H=2D794H21AF0H+BCA4H=2D794H* *

17、一個(gè)邏輯段的偏移地址一定是從一個(gè)邏輯段的偏移地址一定是從0000H0000H開始開始編輯編輯ppt22地址生成器CS左移4位20位+地址加法器CS16位物理地址20位或偏移地址編輯編輯ppt232 2、6 6字節(jié)指令隊(duì)列緩沖器字節(jié)指令隊(duì)列緩沖器ISQISQv作用:暫存未執(zhí)行指令,使得作用:暫存未執(zhí)行指令,使得EU與與BIU可以非同步可以非同步工作,減少了工作,減少了EU取指令等待時(shí)間,提高了取指令等待時(shí)間,提高了CPU的利的利用率用率v說明:當(dāng)指令隊(duì)列空出說明:當(dāng)指令隊(duì)列空出2個(gè)字節(jié)時(shí),個(gè)字節(jié)時(shí),BIU自動通過控自動通過控制電路從制電路從M中取得后續(xù)指令代碼補(bǔ)充入中取得后續(xù)指令代碼補(bǔ)充入ISQ

18、;當(dāng)執(zhí)行;當(dāng)執(zhí)行跳轉(zhuǎn)指令時(shí),自動清空跳轉(zhuǎn)指令時(shí),自動清空ISQI1I2I3I4I5I6編輯編輯ppt243 3、BIUBIU與與EUEU的動作協(xié)調(diào)的動作協(xié)調(diào)、協(xié)調(diào)的必要性:、協(xié)調(diào)的必要性:EUEU與與BIUBIU非同步工作非同步工作、如何協(xié)調(diào):、如何協(xié)調(diào): a a、EUEU從從BIUBIU的的ISQISQ取指令執(zhí)行,無須通過取指令執(zhí)行,無須通過BIUBIU訪問訪問M M、I/OI/O b b、EUEU執(zhí)行指令時(shí),若須從執(zhí)行指令時(shí),若須從M M或或I/O InterfaceI/O Interface取得數(shù)據(jù)時(shí),取得數(shù)據(jù)時(shí),EUEU向向BIUBIU發(fā)出總線請求訪問信號,進(jìn)入總線周期,數(shù)發(fā)出總線請求

19、訪問信號,進(jìn)入總線周期,數(shù)據(jù)由據(jù)由M M、I/O BIU EUI/O BIU EU編輯編輯ppt25在一條指令的執(zhí)行過程中可以取出下一條(或多條)在一條指令的執(zhí)行過程中可以取出下一條(或多條)指令,指令指令,指令 在指令隊(duì)列中排隊(duì)在指令隊(duì)列中排隊(duì)在一條指令執(zhí)行完成后,就可以立即執(zhí)行下一條指在一條指令執(zhí)行完成后,就可以立即執(zhí)行下一條指令,減少令,減少CPUCPU為取指令而等待的時(shí)間,提高為取指令而等待的時(shí)間,提高CPUCPU的的利用率和整個(gè)運(yùn)行速度利用率和整個(gè)運(yùn)行速度編輯編輯ppt26三、EU的組成1 1、4 4個(gè)個(gè)1616位通用寄存器位通用寄存器: AXAX、BXBX、CXCX、DX DX 可

20、進(jìn)行可進(jìn)行1616位或高位或高8 8位、低位、低8 8位的獨(dú)立訪問位的獨(dú)立訪問2 2、4 4個(gè)個(gè)1616位專用寄存器:位專用寄存器: BP BP:Base Pointer Base Pointer 基址指針寄存器基址指針寄存器 SPSP:Stack Pointer Stack Pointer 堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器 SI SI:Source Indexed Source Indexed 源變址寄存器源變址寄存器 DI DI:Destination Indexed Destination Indexed 目的變址寄存器目的變址寄存器 以上以上8 8個(gè)寄存器的用法、特殊用法,結(jié)合指令和尋址方

21、式部個(gè)寄存器的用法、特殊用法,結(jié)合指令和尋址方式部分介紹,最后以小結(jié)的形式給出分介紹,最后以小結(jié)的形式給出編輯編輯ppt273 3、1616位標(biāo)志寄存器位標(biāo)志寄存器FLAGSFLAGSv唯一能按位操作的寄存器唯一能按位操作的寄存器v只定義了其中只定義了其中9位,另外位,另外7位未定義(不用)位未定義(不用)6位位狀態(tài)標(biāo)志:狀態(tài)標(biāo)志:OF、SF、ZF、PF、CF、AF 標(biāo)識標(biāo)識ALUALU的計(jì)算結(jié)果,計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算,結(jié)果自動設(shè)置的計(jì)算結(jié)果,計(jì)算機(jī)根據(jù)計(jì)算,結(jié)果自動設(shè)置3位位控制標(biāo)志:控制標(biāo)志:DF、IF、TF 人為預(yù)先設(shè)置人為預(yù)先設(shè)置1515141413131212111110109 98 87

22、 76 65 54 43 32 21 10 0OFOFDFDFIFIFTFTFSFSFZFZFAFAFPFPFCFCF編輯編輯ppt28、狀態(tài)標(biāo)志:、狀態(tài)標(biāo)志: OF OF:溢出標(biāo)志位:溢出標(biāo)志位 OF=1OF=1,溢出,溢出 SF SF:符號標(biāo)志位:符號標(biāo)志位 SF=1SF=1,負(fù)數(shù),負(fù)數(shù) ZF ZF:全零標(biāo)志位:全零標(biāo)志位 ZF=1ZF=1,結(jié)果為,結(jié)果為0 0 CF CF:進(jìn)位標(biāo)志位:進(jìn)位標(biāo)志位 CF=1CF=1,最高位向前有進(jìn)、借位,最高位向前有進(jìn)、借位 AF AF:輔助進(jìn)位標(biāo)志位:輔助進(jìn)位標(biāo)志位 AF=1AF=1,D3D3、D4D4之間有進(jìn)、借位之間有進(jìn)、借位 PF PF:奇偶校驗(yàn)標(biāo)

23、志位:奇偶校驗(yàn)標(biāo)志位 PF=1PF=1,低,低8 8位中位中“1”1”的個(gè)數(shù)是偶數(shù)的個(gè)數(shù)是偶數(shù)、控制標(biāo)志、控制標(biāo)志 DF DF:方向標(biāo)志位:方向標(biāo)志位 DF=1DF=1,地址減,地址減 IF IF:中斷標(biāo)志位:中斷標(biāo)志位 IF=1IF=1,允許,允許CPUCPU響應(yīng)可屏蔽中斷響應(yīng)可屏蔽中斷 TF TF:單步標(biāo)志位:單步標(biāo)志位 TF=1TF=1,CPUCPU每執(zhí)行完一條指令,自動每執(zhí)行完一條指令,自動 產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷1515141413131212111110109 98 87 76 65 54 43 32 21 10 0OFOFDFDFIFIFTFTFSFSFZFZFAFAF

24、PFPFCFCF編輯編輯ppt294、有符號計(jì)算(補(bǔ)碼)及標(biāo)志位的動作例例1 1:20-3020-30補(bǔ)補(bǔ)=20=20補(bǔ)補(bǔ)+-30+-30補(bǔ)補(bǔ) =00010100B +11100010B=11110110B=-10=00010100B +11100010B=11110110B=-10補(bǔ)補(bǔ) 則:則:CF=0CF=0,PF=1PF=1,AF=0AF=0,ZF=0ZF=0,SF=1SF=1,OF=0OF=0例例2 2:-66-92-66-92補(bǔ)補(bǔ)=-66=-66補(bǔ)補(bǔ)+-92+-92補(bǔ)補(bǔ)=10111110B + 10100100B=10111110B + 10100100B 1011 1110B 10

25、11 1110B + 1010 0100B + 1010 0100B 1,0110,0010B 1,0110,0010B 則:則:CF=1CF=1,AF=1AF=1,SF=0SF=0,PF=0PF=0,ZF=0ZF=0,OF=1OF=1說明:說明:OF=1OF=1表示溢出表示溢出, -66-92=-158-128, -66-92=-158-128編輯編輯ppt30四、總線周期四、總線周期 1 1、時(shí)鐘周期(或、時(shí)鐘周期(或T T狀態(tài))狀態(tài)) 基本定時(shí)單元基本定時(shí)單元 t=1/f t=1/f 其中其中f f:CPUCPU的工作主頻的工作主頻 例:例:f=5MHz,t=200nsf=5MHz,t=

26、200ns 2 2、總線周期、總線周期 CPUCPU完成一次訪問完成一次訪問M M,I/OI/O操作所需要的時(shí)鐘周期操作所需要的時(shí)鐘周期 當(dāng)當(dāng)CPUCPU和和M M、I/OI/O之間有數(shù)據(jù)傳輸時(shí),之間有數(shù)據(jù)傳輸時(shí),CPUCPU執(zhí)行總線周期,至少包執(zhí)行總線周期,至少包括括T1T1、T2T2、T3T3、T4T4四個(gè)狀態(tài),有時(shí)候還包括四個(gè)狀態(tài),有時(shí)候還包括n n個(gè)個(gè)TwTw等待狀態(tài)(等待狀態(tài)(T3T3,T4T4之間)之間) 3 3、空閑周期、空閑周期TiTi 若若CPUCPU不訪問不訪問M M、I/OI/O,且,且ISQISQ不取指令,總線相應(yīng)為空閑狀態(tài);不取指令,總線相應(yīng)為空閑狀態(tài);此時(shí),此時(shí),C

27、PUCPU對總線進(jìn)行空操作,但對總線進(jìn)行空操作,但CPUCPU內(nèi)部操作仍然進(jìn)行,內(nèi)部操作仍然進(jìn)行,EUEU在工在工作,即作,即BIUBIU對對EUEU的等待的等待 4 4、指令周期、指令周期 執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間,由幾個(gè)時(shí)鐘周期組成,參見附表執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間,由幾個(gè)時(shí)鐘周期組成,參見附表A A編輯編輯ppt312.2 80862.2 8086引腿信號及工作模式引腿信號及工作模式1616位微處理器所具有的特點(diǎn):位微處理器所具有的特點(diǎn):引腳功能復(fù)用引腳功能復(fù)用單總線、累加器單總線、累加器可控三態(tài)可控三態(tài)總線分時(shí)復(fù)用總線分時(shí)復(fù)用參見圖參見圖2.3 2.3 引腿編號規(guī)則:上缺口、放人左手邊

28、、逆時(shí)針方向引腿編號規(guī)則:上缺口、放人左手邊、逆時(shí)針方向 注意:箭頭方向代表輸入、輸出方向注意:箭頭方向代表輸入、輸出方向 ,有單向、雙,有單向、雙向之分向之分編輯編輯ppt32一、一、80868086工作模式工作模式 根據(jù)根據(jù)80868086芯片構(gòu)成的系統(tǒng)中是否直接使用芯片構(gòu)成的系統(tǒng)中是否直接使用80868086控制信號,分為兩種工作模式:控制信號,分為兩種工作模式: 最小模式:最小模式:單個(gè)微處理器,系統(tǒng)所需控制信號單個(gè)微處理器,系統(tǒng)所需控制信號由由8086 8086 CPUCPU提供提供 最大模式:最大模式:多個(gè)微處理器;系統(tǒng)所需控制信號多個(gè)微處理器;系統(tǒng)所需控制信號由由82888288

29、總線控制器提供總線控制器提供編輯編輯ppt33二、二、80868086的引腿信號(最小工作模式)的引腿信號(最小工作模式)1 1、GNDGND、VCCVCC: 接地信號、工作電源信號接地信號、工作電源信號 VCCVCC接接+5V+5V2 2、ADAD1515 ADAD0 0: A/DA/D復(fù)用線,雙向信號線復(fù)用線,雙向信號線 分時(shí)使用(分時(shí)使用(T1:T1:低低1616位地址信號位地址信號 A A1515A A0 0 ; T2 T2T4T4:數(shù)據(jù)信號:數(shù)據(jù)信號D D有效)有效)3 3、A A1919/S/S6 6A A1616/S/S3 3:A/SA/S復(fù)用線,單向信號線復(fù)用線,單向信號線 分

30、時(shí)使用(分時(shí)使用(T1T1:高:高4 4位地址信號位地址信號A A1919A A1616; T2 T2T4T4:狀態(tài)信號:狀態(tài)信號S)S) S S6 6=0=0,表明,表明80868086當(dāng)前連在總線上當(dāng)前連在總線上 S S5 5=0=0,表明取,表明取IFIF標(biāo)志的狀態(tài)標(biāo)志的狀態(tài) S S4 4、S S3 3的組合指示正在使用哪一個(gè)段寄存器的組合指示正在使用哪一個(gè)段寄存器( (參見表參見表2-32-3)編輯編輯ppt344 4、CLKCLK: 時(shí)鐘輸入,由時(shí)鐘輸入,由82848284時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生,是微機(jī)時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生,是微機(jī)系統(tǒng)定時(shí)信號系統(tǒng)定時(shí)信號5 5、ALEALE: 地址鎖存允許信號,高

31、電平有效,做為地址鎖存允許信號,高電平有效,做為82828282地址鎖存器的輸出選通信號,用來確保鎖存的是地地址鎖存器的輸出選通信號,用來確保鎖存的是地址信號,不能懸空址信號,不能懸空6 6、MN/MXMN/MX: 最小最小/ /最大工作模式選擇信號最大工作模式選擇信號 MN/MX MN/MX =1=1,最小模式,最小模式 MN/MX MN/MX =0=0,最大模式,最大模式7 7、 :高:高8 8位數(shù)據(jù)總線允許位數(shù)據(jù)總線允許/ /狀態(tài)信號狀態(tài)信號 分時(shí)使用分時(shí)使用(T1(T1: ,低電平有效;,低電平有效; T2T2T4T4:S S7 7) )8 8、NMINMI:不可屏蔽中斷請求信號,上升

32、沿觸發(fā):不可屏蔽中斷請求信號,上升沿觸發(fā)7BHE SBHE編輯編輯ppt359 9、INTRINTR:可屏蔽中斷請求信號,:可屏蔽中斷請求信號, 電平觸發(fā)或邊沿觸電平觸發(fā)或邊沿觸發(fā)發(fā), ,高電平有效高電平有效 CPU CPU在執(zhí)行每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期對在執(zhí)行每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期對INTRINTR信信號進(jìn)行采樣號進(jìn)行采樣1010、 :中斷響應(yīng)信號,輸出信號:中斷響應(yīng)信號,輸出信號, ,低電平有效低電平有效 若若CPUCPU允許中斷,則在允許中斷,則在T2T2、T3T3、TwTw狀態(tài),狀態(tài),CPUCPU發(fā)出發(fā)出兩個(gè)連續(xù)兩個(gè)連續(xù) 負(fù)脈沖給外設(shè)負(fù)脈沖給外設(shè)1111、 :讀信號,低電平有效,

33、:讀信號,低電平有效,1212、 :寫信號,低電平有效,由:寫信號,低電平有效,由CPU T2CPU T2T4T4發(fā)出發(fā)出信號信號1313、 : =1=1,表示對存儲器操作,表示對存儲器操作 =0=0,表示對,表示對I/O InterfaceI/O Interface操作操作RDM IOWRINTAINTA編輯編輯ppt361414、READYREADY:“準(zhǔn)備好準(zhǔn)備好“信號,輸入信號,輸入, ,高電平有效。高電平有效。 作用:解決作用:解決CPUCPU與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送速度不匹配的問題,與外設(shè)之間數(shù)據(jù)傳送速度不匹配的問題,CPUCPU在在T3T3狀態(tài)對此采樣,狀態(tài)對此采樣, =1=1,表示外

34、設(shè)準(zhǔn)備好了,接著進(jìn)入,表示外設(shè)準(zhǔn)備好了,接著進(jìn)入T4T4狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送狀態(tài)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送 =0=0,表示外設(shè)未準(zhǔn)備好,在,表示外設(shè)未準(zhǔn)備好,在T3T3、T4T4之間插入之間插入n n個(gè)個(gè)TwTw,直到,直到READY=1READY=1,進(jìn)入,進(jìn)入T4T41515、 :數(shù)據(jù)允許信號,輸出:數(shù)據(jù)允許信號,輸出, ,低電平有效低電平有效 作用:用做數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器作用:用做數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器82868286的選通信號,目的是增加數(shù)的選通信號,目的是增加數(shù)據(jù)總線驅(qū)動能力據(jù)總線驅(qū)動能力1616、 :數(shù)據(jù)收發(fā)信號,輸出:數(shù)據(jù)收發(fā)信號,輸出 作用:用于控制作用:用于控制82868286數(shù)據(jù)傳輸方向,數(shù)據(jù)傳輸方向,

35、 =1=1,CPUCPU發(fā)送數(shù)據(jù),寫操作發(fā)送數(shù)據(jù),寫操作 =0 =0,CPUCPU接收數(shù)據(jù),讀操作接收數(shù)據(jù),讀操作 DENDT R編輯編輯ppt371717、HOLDHOLD:總線保持請求信號,輸入:總線保持請求信號,輸入, ,高電平有效,高電平有效, 作用:若作用:若CPUCPU外的模塊請求使用總線,外的模塊請求使用總線,HOLDHOLD高電平高電平1818、HLDAHLDA:總線保持響應(yīng)信號,輸出:總線保持響應(yīng)信號,輸出, ,高電平有效高電平有效 作用:意味作用:意味CPUCPU允許讓出總線,則與總線連接的所有允許讓出總線,則與總線連接的所有CPUCPU引腿被置為高阻引腿被置為高阻(高阻狀

36、態(tài):絕緣)。(高阻狀態(tài):絕緣)。1919、RESETRESET:復(fù)位信號,輸入,高電平有效,:復(fù)位信號,輸入,高電平有效,CPUCPU初始化初始化 2020、 :測試信號,輸入:測試信號,輸入 作用:與作用:與WAITWAIT指令配合使用,用于使指令配合使用,用于使CPUCPU與外部硬件同步與外部硬件同步 CPU CPU執(zhí)行執(zhí)行WAITWAIT指令,每隔指令,每隔5 5個(gè)時(shí)鐘周期測試個(gè)時(shí)鐘周期測試 , =1 =1,CPUCPU等待等待 =0 =0,結(jié)束等待,結(jié)束等待,CPUCPU繼續(xù)執(zhí)行被暫停的指令繼續(xù)執(zhí)行被暫停的指令TESTTEST編輯編輯ppt38三、存儲器的分體結(jié)構(gòu)三、存儲器的分體結(jié)構(gòu)

37、1. 1. 偶地址存儲體、奇地址存偶地址存儲體、奇地址存儲體儲體 8086 CPU 8086 CPU有有2020根地址線,可尋址根地址線,可尋址1MB1MB的內(nèi)存空間的內(nèi)存空間 A A1919 A A1818 A A2 2 A A1 1 A A0 0 2 21919 2 21818 2 22 2 2 21 1 2 20 0 A A0 0=1=1,奇地址,奇地址 A A0 0=0=0,偶地址,偶地址偶地址偶地址存儲體存儲體(A0=0)512k8位位奇地址奇地址存儲體存儲體(A0=1)56H78H12H34HB編輯編輯ppt392. D2. D1515D D0 0數(shù)據(jù)線的連接數(shù)據(jù)線的連接每一個(gè)內(nèi)存

38、單元(一個(gè)地址)中的內(nèi)容是一個(gè)字節(jié)(每一個(gè)內(nèi)存單元(一個(gè)地址)中的內(nèi)容是一個(gè)字節(jié)(8 8位)位)例:(例:(00002H00002H)=12H =12H (00005H00005H)=78H=78H1616根數(shù)據(jù)線根數(shù)據(jù)線D D1515D D0 0與奇、偶存儲體的連接為與奇、偶存儲體的連接為 D D1515D D8 8:連接奇地址存儲體:連接奇地址存儲體 D D7 7D D0 0: 連接偶地址存儲體連接偶地址存儲體編輯編輯ppt403 3、偶地址、奇地址存儲體的選擇、配合、偶地址、奇地址存儲體的選擇、配合 A A0 0=0 =0 選擇訪問偶地址存儲體選擇訪問偶地址存儲體(或者說(或者說A A0

39、 0=0=0作為偶地址存儲體的選通信號)作為偶地址存儲體的選通信號) BHE BHE =0=0選擇訪問奇地址存儲體選擇訪問奇地址存儲體(或者說作為(或者說作為BHE BHE =0=0作為奇地址存儲體的選通信號)作為奇地址存儲體的選通信號) 編輯編輯ppt41 舉例說明:如圖所示存儲器單元內(nèi)容舉例說明:如圖所示存儲器單元內(nèi)容BHE A0操操 作作1 01 0從偶地址單元讀從偶地址單元讀/ /寫一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié) ( (從從D D7 7D D0 0讀讀/ /寫寫) ) 例:(例:(00002H00002H)=12H=12H0 10 1從奇地址單元讀從奇地址單元讀/ /寫一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié) ( (從

40、從D D1515D D8 8讀讀/ /寫寫) ) (00003H00003H)=34H=34H0 00 0從偶地址開始讀從偶地址開始讀/ /寫一個(gè)字寫一個(gè)字 ( (訪問訪問1 1次)次)(00002H00002H)=12H =12H (00003H00003H)=34H=34H 或表示為(或表示為(00002H00002H)=3412H=3412H1 11 1無效無效0 10 11 01 0從奇地址開始讀從奇地址開始讀/ /寫一個(gè)字寫一個(gè)字 ( (訪問訪問2 2次)次)(00003H00003H)=34H =34H (00004H00004H)=56H=56H編輯編輯ppt42* *說明:一個(gè)

41、字在存儲體中按相鄰的兩個(gè)字節(jié)存放,說明:一個(gè)字在存儲體中按相鄰的兩個(gè)字節(jié)存放,字單元的地址以低位地址表示,存入時(shí)以低位字字單元的地址以低位地址表示,存入時(shí)以低位字節(jié)在低地址,高位字節(jié)在高地址節(jié)在低地址,高位字節(jié)在高地址編輯編輯ppt43B H EA19-A1奇地址存儲體奇地址存儲體8/A0D7-D0A18-A0偶地址存儲體偶地址存儲體D7-D0D15-D88/SELSELA18-A0D7-D0BHE編輯編輯ppt44四、四、80868086最小工作模式的典型配置最小工作模式的典型配置 1 1、最小典型配置芯片介紹、最小典型配置芯片介紹、82828282地址鎖存器地址鎖存器 圖圖2-152-15

42、功能功能:具有暫存信號(地址)能力,在信號傳輸:具有暫存信號(地址)能力,在信號傳輸過程中,將信號鎖存,在需要使用信號時(shí),在過程中,將信號鎖存,在需要使用信號時(shí),在輸入控制信號作用下,將信號輸出輸入控制信號作用下,將信號輸出 編輯編輯ppt4582828282DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7D QDOCLKDI00STBOE結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):8 8路輸入路輸入DIDI7 7DIDI0 08 8路輸出路輸出DODO7 7DODO0 0(1 1個(gè)個(gè)D D觸發(fā)器觸發(fā)器 + + 1 1個(gè)三態(tài)門)個(gè)三態(tài)門)/ /路路控制端控制端:OE=0 OE=0 允許輸出允

43、許輸出STB=1 STB=1 允許鎖存允許鎖存編輯編輯ppt46vSTB為高電平期間,輸出等于輸入;為下降沿時(shí),為高電平期間,輸出等于輸入;為下降沿時(shí),輸出鎖存,輸出與輸入無關(guān)輸出鎖存,輸出與輸入無關(guān)編輯編輯ppt47v說明:說明:若希望先輸入數(shù)據(jù),然后在以后恰當(dāng)?shù)娜粝M容斎霐?shù)據(jù),然后在以后恰當(dāng)?shù)臅r(shí)刻再輸出,可對時(shí)刻再輸出,可對OE和和 STB分別控制,若只需分別控制,若只需要使用它的記憶功能,不需要三態(tài)緩沖,可直要使用它的記憶功能,不需要三態(tài)緩沖,可直接把接把 OE 端接地,僅控制端接地,僅控制STB編輯編輯ppt48、82868286雙向數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器雙向數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器圖圖2-162-1

44、6功能功能:、三態(tài)輸出直接驅(qū)動總線,、三態(tài)輸出直接驅(qū)動總線,用于提高數(shù)據(jù)用于提高數(shù)據(jù)總線帶負(fù)載能力總線帶負(fù)載能力、具有數(shù)據(jù)收和發(fā)兩個(gè)方向的傳輸、隔離、具有數(shù)據(jù)收和發(fā)兩個(gè)方向的傳輸、隔離控制功能控制功能編輯編輯ppt49A0B08286OETA1A2A3A5A4A6A7B1B2B3B5B4B6B7結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu):8 8路雙向輸出緩沖器路雙向輸出緩沖器 A A7 7A A0 0 B B7 7B B0 0控制端控制端:OE=0 OE=0 輸出允許輸出允許T T:控制數(shù)據(jù)傳送方:控制數(shù)據(jù)傳送方向向 T=1 AB T=1 AB T=0 BA T=0 BA編輯編輯ppt50v常用芯片:常用芯片:Intel828

45、6,Intel8287和和74LS2458286輸入輸出同相輸入輸出同相8287輸入輸出反相輸入輸出反相74LS245的功能與的功能與8286相同相同OET傳送方向傳送方向01AiBi00BiAi11高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)10高阻狀態(tài)高阻狀態(tài)編輯編輯ppt512 2、最小模式下典型、最小模式下典型配置電路配置電路、時(shí)鐘發(fā)生器、時(shí)鐘發(fā)生器8284A8284A提供提供80868086工作時(shí)鐘,工作時(shí)鐘,輸出信號為占空比輸出信號為占空比D=33%D=33%的方波,對的方波,對外部輸入信號外部輸入信號ReadyReady、ResetReset進(jìn)行進(jìn)行同步同步 RESETREDAYMN/MXAD15-AD0A

46、LEBHEA19-A16DENDT/RM/IOWRRDHOLDHLDAINTRINTAGND8284ACLK 地址鎖存器STB8282三片BHEABDBCB+5V8086收發(fā)器8286二片OETRESETREDAY 編輯編輯ppt52、82828282地址鎖存器地址鎖存器對復(fù)用引腿對復(fù)用引腿T1T1下的信號下的信號( (地址地址) )鎖存,以便分時(shí)使用,采用鎖存,以便分時(shí)使用,采用ALEALE為選通信號為選通信號復(fù)用引腿包括:復(fù)用引腿包括:2020位地址線和位地址線和 ,共,共2121路路需要需要82828282共三片共三片輸入:輸入:ADAD1515ADAD0 0、A A1919/S/S6

47、6A A1616/S/S3 3、 輸出:輸出:2020位位ABAB、 控制輸入:控制輸入:ALESTBALESTB、 接地接地、82868286數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器(選用)數(shù)據(jù)總線驅(qū)動器(選用)輸入:輸入:ADAD1515ADAD0 0 需要需要82868286共共2 2片片輸出:輸出:1616位位DBDB控制輸入:控制輸入: 7BHE SBHEOEDENOEDT RTBHE編輯編輯ppt53五、五、80868086的最大工作模式的最大工作模式 需要對需要對 的組合信號經(jīng)過的組合信號經(jīng)過82888288總線控制總線控制器譯碼,由器譯碼,由82888288輸出原輸出原CPUCPU所有的控制信號所有的控

48、制信號給給82828282、82868286、M M、I/O InterfaceI/O Interface02SS編輯編輯ppt542.3 80862.3 8086操作與時(shí)序操作與時(shí)序一、系統(tǒng)的復(fù)位與啟動一、系統(tǒng)的復(fù)位與啟動由由ResetReset引腿提供一高電平信號引腿提供一高電平信號80868086,信號維持時(shí)間,信號維持時(shí)間4 4個(gè)時(shí)個(gè)時(shí)鐘周期鐘周期CPUCPU的的R R復(fù)位,初始值如下復(fù)位,初始值如下: 通用、專用通用、專用R R:0000H0000H(AXAX、BXBX、CXCX、DXDX、SISI、DIDI、SPSP、BPBP) 段段R R: CSCS:FFFFH FFFFH DS

49、 DS、ESES、SSSS:0000H0000H IP IP:0000H 0000H FLAGS FLAGS清零;清零;ISQISQ指令隊(duì)列清空指令隊(duì)列清空編輯編輯ppt55說明:說明:、復(fù)位后,、復(fù)位后,CSCS:IP=FFFFHIP=FFFFH:0000H 0000H 物理地址物理地址FFFF0HFFFF0H 從此處開始執(zhí)行指令,從此處開始執(zhí)行指令,需要在需要在M M此地址處存放一條無此地址處存放一條無條件跳轉(zhuǎn)指令條件跳轉(zhuǎn)指令JMPJMP跳轉(zhuǎn)到系統(tǒng)程序入口跳轉(zhuǎn)到系統(tǒng)程序入口BIOSBIOS:系統(tǒng)自檢程序、系統(tǒng)啟動裝入程序、系統(tǒng)設(shè)置程:系統(tǒng)自檢程序、系統(tǒng)啟動裝入程序、系統(tǒng)設(shè)置程序、中斷處理程序序、中斷處理程序、FLAGSFLAGS清零,為了能響應(yīng)清零,為了能響應(yīng)INTRINTR,需要在適當(dāng)時(shí)候,需要在適當(dāng)時(shí)候,開中斷,開中斷,IF=1IF=1(指令(指令STISTI) 對 應(yīng)編輯編輯ppt56二、總線操作(讀、寫操作)1 1、總線讀操作總線讀操作vT1T1狀態(tài):狀態(tài): 確定訪問確定訪問M M還是還是 AD AD1515ADAD0 0、A A1919/S/S6 6A A1616/S/S3 3給出訪問地址給出訪問地址 ALE ALE對地址鎖存(對地址鎖存

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