微機(jī)原理與接口技術(shù)第2章微處理器

1、2.1 微處理器概述微處理器概述2.2 8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)2.3 8086CPU的外部引腳的外部引腳2.4 8086CPU的工作模式與系統(tǒng)構(gòu)成的工作模式與系統(tǒng)構(gòu)成2.5 8086CPU時(shí)序分析時(shí)序分析2.6 80X86CPU簡介簡介2.1 微處理器概述微處理器概述 微處理器微處理器運(yùn)算器控制器內(nèi)部寄存器微處理器是微型計(jì)算機(jī)的微處理器是微型計(jì)算機(jī)的核心，核心，是計(jì)算機(jī)內(nèi)部對數(shù)是計(jì)算機(jī)內(nèi)部對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并對處理過程進(jìn)行控制的部件。據(jù)進(jìn)行處理并對處理過程進(jìn)行控制的部件。CPU：是計(jì)算機(jī)中執(zhí)行運(yùn)算和控制功能的區(qū)域，由是計(jì)算機(jī)中執(zhí)行運(yùn)算和控制功能的區(qū)域，由算術(shù)邏輯部件算術(shù)邏輯部件（ALU

2、）和）和控制部件控制部件兩大主要部分組兩大主要部分組成。成。微處理器：微處理器：把把CPU和一組稱為和一組稱為寄存器寄存器（Register）的特殊存儲器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)的特殊存儲器集成在一片大規(guī)模集成電路或超大規(guī)模集成電路封裝之中。模集成電路封裝之中。2.1.1 微處理器的主要性能指標(biāo)微處理器的主要性能指標(biāo)1、字長、字長字長是字長是微處理器一次微處理器一次可以可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，位數(shù)，它通常它通常取決于取決于微處理器微處理器內(nèi)部通用寄存器的位內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理器的字長有微處理器的字長有4位、位、8

3、位位、16位、位、32位和位和64位等等。位等等。2、主頻、主頻 主頻即主頻即CPU的時(shí)鐘頻率的時(shí)鐘頻率（CPU的工作頻率），用來表的工作頻率），用來表示微處理器的運(yùn)行速度，單位示微處理器的運(yùn)行速度，單位MHZ。 一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，故主頻越高，一個(gè)時(shí)鐘周期完成的指令數(shù)是固定的，故主頻越高，CPU的速度越快。的速度越快。外頻：外頻：系統(tǒng)總線的工作頻率，外頻越高說明微處理系統(tǒng)總線的工作頻率，外頻越高說明微處理器與系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)據(jù)交換的速度越快器與系統(tǒng)內(nèi)存數(shù)據(jù)交換的速度越快。 倍頻倍頻是是CPU主頻和外頻之間的比例關(guān)系，一般為：主頻和外頻之間的比例關(guān)系，一般為： 主頻主頻=外頻外頻*倍頻

4、倍頻 超頻：超頻：就是通過人為的方式將就是通過人為的方式將CPU、顯卡等硬件的工作、顯卡等硬件的工作頻率提高頻率提高（實(shí)際就是提高電壓），（實(shí)際就是提高電壓），讓它們在讓它們在高于其額定高于其額定的頻率的頻率狀態(tài)下狀態(tài)下穩(wěn)定工作。穩(wěn)定工作。以以Intel P4C2.4GHz的的CPU為例，為例，它的額定工作頻率是它的額定工作頻率是2.4GHz，如果將工作頻率提高，如果將工作頻率提高2.6GHz，系統(tǒng)仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行，那這次超頻就成功了。，系統(tǒng)仍然可以穩(wěn)定運(yùn)行，那這次超頻就成功了。 CPU超頻超頻的主要的主要目的目的是為了是為了提高提高CPU的工作頻率，的工作頻率，也就是也就是CPU的的主頻。主

5、頻。而而CPU的主頻又是外頻和倍頻的的主頻又是外頻和倍頻的乘積。所以，提升乘積。所以，提升CPU的主頻可以通過改變的主頻可以通過改變CPU的倍的倍頻或者外頻來實(shí)現(xiàn)。但如果使用的是頻或者外頻來實(shí)現(xiàn)。但如果使用的是Intel CPU，你盡，你盡可以忽略倍頻，因?yàn)榭梢院雎员额l，因?yàn)镮ntel CPU使用了特殊的制造工藝使用了特殊的制造工藝來阻止修改倍頻。來阻止修改倍頻。AMD的的CPU可以修改倍頻，但修改可以修改倍頻，但修改倍頻對倍頻對CPU性能的提升不如外頻好。性能的提升不如外頻好。 而外頻的速度通常與而外頻的速度通常與前端總線、內(nèi)存前端總線、內(nèi)存的速度緊密的速度緊密關(guān)聯(lián)。因此當(dāng)你提升了關(guān)聯(lián)。因此

6、當(dāng)你提升了CPU外頻之后，外頻之后，CPU、系統(tǒng)和、系統(tǒng)和內(nèi)存的性能也可能同時(shí)提升了。內(nèi)存的性能也可能同時(shí)提升了。 3、MIPS MIPS是是Millions of Instruction Per Second的縮的縮寫，用來表示微處理器的性能，意思是寫，用來表示微處理器的性能，意思是每秒鐘能執(zhí)每秒鐘能執(zhí)行多少百萬條指令。行多少百萬條指令。通常也用主頻來描述運(yùn)算速度，通常也用主頻來描述運(yùn)算速度，主頻越高主頻越高 ，運(yùn)算速度越快。，運(yùn)算速度越快。4、iCOMP指數(shù)指數(shù)(英特爾微處理器性能比較指數(shù)英特爾微處理器性能比較指數(shù) ) 1993年，為評價(jià)年，為評價(jià)386、486SX、486DX、486DX

7、2等等各種各種CPU的性能，的性能，Intel公司提出了一種簡單、單一的公司提出了一種簡單、單一的指標(biāo)指標(biāo)iCOMP指數(shù)，即指數(shù)，即Intel COMPARATIVE MICROPROCESSOPERMANCE。 2.1.2 微處理器的主要功能微處理器的主要功能基本功能：基本功能：（1）進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算）進(jìn)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算（2）接受存儲器和）接受存儲器和I/O接口發(fā)來的數(shù)據(jù)及發(fā)送數(shù)據(jù)給存儲器和接口發(fā)來的數(shù)據(jù)及發(fā)送數(shù)據(jù)給存儲器和I/O接口。接口。（3）可以少量暫存數(shù)據(jù)。）可以少量暫存數(shù)據(jù)。（4）能對指令系統(tǒng)進(jìn)行寄存、譯碼并執(zhí)行指令所規(guī)定的操作。）能對指令系統(tǒng)進(jìn)行寄存、譯碼并執(zhí)行指令所規(guī)定的操作

8、。（5）能提供整個(gè)系統(tǒng)所需的定時(shí)和控制信號。）能提供整個(gè)系統(tǒng)所需的定時(shí)和控制信號。（6）可響應(yīng)）可響應(yīng)I/O設(shè)備的中斷請求。設(shè)備的中斷請求。程序設(shè)計(jì)角度，其功能：程序設(shè)計(jì)角度，其功能：（1）賦值和算術(shù)表達(dá)式。（）賦值和算術(shù)表達(dá)式。（2）無條件轉(zhuǎn)移。（）無條件轉(zhuǎn)移。（3）條件轉(zhuǎn)移）條件轉(zhuǎn)移以及關(guān)系和邏輯表達(dá)式。（以及關(guān)系和邏輯表達(dá)式。（4）循環(huán)。（）循環(huán)。（5）數(shù)組和其他數(shù)據(jù)）數(shù)組和其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（結(jié)構(gòu)。（6）子程序。（）子程序。（7）輸入、輸出。）輸入、輸出。 8086：16位微處理器位微處理器 ，16根數(shù)據(jù)線、根數(shù)據(jù)線、20根地址線，根地址線， 可尋址可尋址1M字節(jié)；字節(jié)； 8088：準(zhǔn)準(zhǔn)1

9、6位微處理器位微處理器 ，其內(nèi)部寄存器、內(nèi)部運(yùn)算部，其內(nèi)部寄存器、內(nèi)部運(yùn)算部 件以及內(nèi)部操作均按件以及內(nèi)部操作均按16位設(shè)計(jì)，但對外的數(shù)據(jù)總線只有位設(shè)計(jì)，但對外的數(shù)據(jù)總線只有8條。條。 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)由總線接口部件總線接口部件（BIU，Bus Interface Unit）和執(zhí)行部件執(zhí)行部件（EU, Execution Unit）組成?？偪偩€線控控制制邏邏輯輯內(nèi)部總線內(nèi)部總線16位位地址加法器地址加法器總總線線接接口口部部件件BIU1 2 3 4 5 6指令隊(duì)列指令隊(duì)列執(zhí)執(zhí)行行部部件件EU通用寄存器通用寄存器AX AH ALBX BH BLCX CH CLDX DH DL SP BP

10、DI SIEU控控制制器器CSDSSSESIP暫存器暫存器專用（段）寄存器專用（段）寄存器ALU暫暫 存存 器器標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器8位隊(duì)位隊(duì)列總線列總線20位地位地址總線址總線16位位數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)總總線線完成完成16或或8位二進(jìn)制數(shù)位二進(jìn)制數(shù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算算通用寄存器組通用寄存器組包括包括數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器和和地地址指針與變址寄存器址指針與變址寄存器。生成生成20位物理地址位物理地址CS：存放代碼段段基址：存放代碼段段基址DS：存放數(shù)據(jù)段段基址：存放數(shù)據(jù)段段基址SS：存放附加段段基址：存放附加段段基址ES：存放堆棧段段基址：存放堆棧段段基址IP : 存放下一條要執(zhí)行指令

11、存放下一條要執(zhí)行指令 的有效地址的有效地址EA。 8086：6個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)8088：4個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié)8086指令隊(duì)列指令隊(duì)列空空2個(gè)個(gè)字節(jié)（字節(jié)（8088空空1個(gè)個(gè)字節(jié)），且字節(jié)），且EU部件沒有部件沒有要求要求BIU部件進(jìn)入存取操作數(shù)部件進(jìn)入存取操作數(shù)等總線周期時(shí)，等總線周期時(shí)，BIU部件就會部件就會自動從內(nèi)存單元順序取指令字自動從內(nèi)存單元順序取指令字節(jié)填滿指令流隊(duì)列。節(jié)填滿指令流隊(duì)列。1、執(zhí)行部件、執(zhí)行部件(EU)組成：組成：由由8個(gè)通用寄存器、個(gè)通用寄存器、1個(gè)標(biāo)志寄存器、算術(shù)邏輯單元和個(gè)標(biāo)志寄存器、算術(shù)邏輯單元和EU控制電路控制電路組成。組成。作用：作用：（1）從）從BIU指令隊(duì)列中取出

12、指令。指令隊(duì)列中取出指令。（2）對指令進(jìn)行譯碼，發(fā)出相應(yīng)的控制信號。）對指令進(jìn)行譯碼，發(fā)出相應(yīng)的控制信號。（3）接收由總線接口送來的數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)至接口。）接收由總線接口送來的數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)至接口。（4）進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。）進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。1）算術(shù)邏輯單元）算術(shù)邏輯單元ALU 完成完成8位或者位或者16位位二進(jìn)制算術(shù)和邏輯運(yùn)算，計(jì)算偏移量。二進(jìn)制算術(shù)和邏輯運(yùn)算，計(jì)算偏移量。2）數(shù)據(jù)暫存寄存器）數(shù)據(jù)暫存寄存器 16位位寄存器，協(xié)助寄存器，協(xié)助ALU完成運(yùn)算，暫存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)。完成運(yùn)算，暫存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)。3）執(zhí)行部件的控制電路）執(zhí)行部件的控制電路從總線接口的指令隊(duì)列取出指令操作碼，通過譯碼電路從總線

13、接口的指令隊(duì)列取出指令操作碼，通過譯碼電路分析，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，控制分析，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，控制ALU數(shù)據(jù)流向。數(shù)據(jù)流向。2、總線接口部件（、總線接口部件（BIU）組成：組成： （1）四個(gè)）四個(gè)段地址寄存器段地址寄存器 CS，16位位代碼段代碼段寄存器；寄存器； DS，16位位數(shù)據(jù)段數(shù)據(jù)段寄存器；寄存器； ES，16位位附加段附加段寄存器；寄存器； SS，16位位堆棧段堆棧段寄存器。寄存器。（2）16位位指令指針寄存器指令指針寄存器IP（PC）。）。（3）20位的位的地址加法器。地址加法器。（4）6B的的指令隊(duì)列緩沖器。指令隊(duì)列緩沖器。（5）內(nèi)部暫存器）內(nèi)部暫存器（6）I/O接口電路接口

14、電路說明：說明：（1）指令隊(duì)列）指令隊(duì)列緩沖器緩沖器：在執(zhí)行指令的同時(shí)，將取下一：在執(zhí)行指令的同時(shí)，將取下一條指令，并放入指令隊(duì)列緩沖器中。條指令，并放入指令隊(duì)列緩沖器中。CPU執(zhí)行完一條執(zhí)行完一條指令后，可以執(zhí)行下一條指令（流水線技術(shù)），提高指令后，可以執(zhí)行下一條指令（流水線技術(shù)），提高CPU效率。效率。（2）地址加法器：產(chǎn)生）地址加法器：產(chǎn)生20位地址位地址。CPU內(nèi)無論是段地內(nèi)無論是段地址寄存器還是偏移量都是址寄存器還是偏移量都是16位位的，通過的，通過地址加法器地址加法器產(chǎn)產(chǎn)生生20位地址。位地址。功能：功能： BIU負(fù)責(zé)8086CPU與存儲器和外設(shè)存儲器和外設(shè)之間的信息傳送信息傳送。

15、（1）從）從內(nèi)存內(nèi)存取指令送到指令隊(duì)列。取指令送到指令隊(duì)列。（2）CPU執(zhí)行指令時(shí)，到指定的位置取操作數(shù)，并將執(zhí)行指令時(shí)，到指定的位置取操作數(shù)，并將其送至要求的位置單元中。其送至要求的位置單元中。1）地址加法器和段寄存器）地址加法器和段寄存器由于由于8086微處理器具有微處理器具有20位地址總線，位地址總線，可尋址可尋址1MB的的內(nèi)存單元。但內(nèi)存單元。但CPU內(nèi)部只有內(nèi)部只有16位的寄存器，位的寄存器，無法保存無法保存和傳送每個(gè)存儲單元的和傳送每個(gè)存儲單元的20位地址信息，為正確訪問存位地址信息，為正確訪問存儲器，儲器，8086采用采用分段結(jié)構(gòu)，分段結(jié)構(gòu)，將將1MB內(nèi)存空間劃分為若內(nèi)存空間劃分

16、為若干邏輯段，在每個(gè)邏輯段中使用干邏輯段，在每個(gè)邏輯段中使用16位段基址位段基址和和16位偏位偏移地址移地址進(jìn)行尋址，段寄存器用來存放各段的段基址。進(jìn)行尋址，段寄存器用來存放各段的段基址。利用利用BIU加法器計(jì)算并形成加法器計(jì)算并形成CPU所要訪問的存儲單元所要訪問的存儲單元地址（地址（20位）或位）或I/O端口地址（端口地址（16位）。位）。2）指令隊(duì)列緩沖器）指令隊(duì)列緩沖器即6B的“先進(jìn)先出”的RAM存儲器，用來按順序存放CPU要執(zhí)行的指令代碼，并送入執(zhí)行部件EU中執(zhí)行。EU從指令隊(duì)列的輸出端取指令，當(dāng)指令隊(duì)列中存滿一條指令后，EU就立即開始執(zhí)行。當(dāng)指令隊(duì)列中前兩個(gè)前兩個(gè)指令字節(jié)被取走指令

17、字節(jié)被取走后，BIU就自動自動執(zhí)行總線操作，讀取讀取指令并填入指令隊(duì)列中指令并填入指令隊(duì)列中。當(dāng)程序發(fā)生跳轉(zhuǎn)時(shí)，BIU立即清除指令隊(duì)列中內(nèi)容并重新開始讀取指令代碼。3）總線控制電路）總線控制電路主要負(fù)責(zé)產(chǎn)生總線控制信號。如產(chǎn)生對存儲器的讀/寫控制信號和I/O端口的讀/寫控制信號等。v CPU取指過程取指過程執(zhí)行單元（執(zhí)行單元（EU）總線接口單元（總線接口單元（BIU）存存儲儲器器DBCBABv CPU向內(nèi)存寫數(shù)過程向內(nèi)存寫數(shù)過程執(zhí)行單元（執(zhí)行單元（EU）總線接口單元（總線接口單元（BIU）存存儲儲器器DBCBABv EU取指、譯碼過程取指、譯碼過程執(zhí)行單元（執(zhí)行單元（EU）總線接口單元（總線接

18、口單元（BIU）存存儲儲器器DBCBAB 8086CPU內(nèi)部有內(nèi)部有14個(gè)個(gè)16位位寄存器，寄存器，可以分為以下三組?？梢苑譃橐韵氯M。通用寄存器組通用寄存器組段寄存器組段寄存器組專用寄存器組專用寄存器組數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器地址指針與變址寄存器地址指針與變址寄存器指令指針指令指針I(yè)P標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器FR2.2.3 8086寄存器結(jié)構(gòu)寄存器結(jié)構(gòu)AXBXCXDX目的變址指針目的變址指針DI源變址指針源變址指針SI基址指針基址指針BP堆棧指針堆棧指針SP數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器DLDHDX計(jì)數(shù)寄存器計(jì)數(shù)寄存器CLCHCX基址寄存器基址寄存器BLBHBX累加器累加器ALAHAX數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 可

19、分為兩個(gè)可分為兩個(gè)8 8位，主要用于位，主要用于數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作地址指針寄存器地址指針寄存器主要用于地址操作主要用于地址操作8086的的16位通用寄存器是：位通用寄存器是：AXBXCXDX SI DIBPSP8086的的8位通用寄存器是：位通用寄存器是：AHBHCHDHAL BL CL DL對其中某對其中某8位的操作，并不影位的操作，并不影 響另外對應(yīng)響另外對應(yīng)8位的數(shù)據(jù)位的數(shù)據(jù)BX:常用做存放存儲器地址；常用做存放存儲器地址；CX:作為循環(huán)和串操作等指令作為循環(huán)和串操作等指令中的隱含計(jì)數(shù)器；中的隱含計(jì)數(shù)器；數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器：AX:使用頻度最高，用于算術(shù)、使用頻度最高，用于算術(shù)、邏輯運(yùn)算以

20、及與外設(shè)傳送信邏輯運(yùn)算以及與外設(shè)傳送信息等；息等；DX:常用來存放雙字長數(shù)據(jù)的常用來存放雙字長數(shù)據(jù)的高高16位，或存放外設(shè)端口地位，或存放外設(shè)端口地址址;AXBXCXDX目的變址指針目的變址指針DI源變址指針源變址指針SI基址指針基址指針BP堆棧指針堆棧指針SP數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器DLDHDX計(jì)數(shù)寄存器計(jì)數(shù)寄存器CLCHCX基址寄存器基址寄存器BLBHBX累加器累加器ALAHAX數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 可分為兩個(gè)可分為兩個(gè)8 8位，主要用于位，主要用于數(shù)據(jù)操作數(shù)據(jù)操作地址指針寄存器地址指針寄存器主要用于地址操作主要用于地址操作地址指針和變址寄存器：地址指針和變址寄存器：SP：指示棧頂?shù)钠频刂罚?/p>

21、：指示棧頂?shù)钠频刂?，不能再用于其他目的，具有不能再用于其他目的，具有專用目的專用目的。BP：數(shù)據(jù)在堆棧段中的基：數(shù)據(jù)在堆棧段中的基地址地址。SP和和BP寄存器與寄存器與SS段寄存段寄存器聯(lián)合使用來訪問堆棧。器聯(lián)合使用來訪問堆棧。SI和和DI：串操作類指令中，：串操作類指令中，常用于存儲器尋址時(shí)提供地常用于存儲器尋址時(shí)提供地址。址。操操作作取指令取指令存取數(shù)據(jù)存取數(shù)據(jù)堆棧操作堆棧操作目的串操作目的串操作訪問：代碼段訪問：代碼段物理地址的構(gòu)成：物理地址的構(gòu)成：CS10H+IP訪問：數(shù)據(jù)段訪問：數(shù)據(jù)段物理地址的構(gòu)成：物理地址的構(gòu)成：DS10H+EA物理地址的構(gòu)成：物理地址的構(gòu)成：SS10H+SP物

22、理地址的構(gòu)成：物理地址的構(gòu)成：ES10H+DI 3、段寄存器、段寄存器CS、DS、SS、ES(16位位) 物理地址物理地址=段地址段地址10H+有效地址有效地址CS左移左移4位位20位位+地址加法器地址加法器CS16位位物理地址物理地址20位位或偏移或偏移地址地址20位物理地址形成過程演示位物理地址形成過程演示專用寄存器組專用寄存器組指令指針指令指針I(yè)P標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器FR作用：作用：存放將要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行存放將要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行代碼段中的代碼段中的偏移地址偏移地址，它與，它與CS相結(jié)合生成相結(jié)合生成指向指令的物理地址。指向指令的物理地址。特點(diǎn)：特點(diǎn)：IP是一個(gè)專用寄存器，其

23、內(nèi)容由是一個(gè)專用寄存器，其內(nèi)容由BIU部件自動修改部件自動修改，不能直接訪問不能直接訪問IP，但可以，但可以通過轉(zhuǎn)移或調(diào)用指令改變其內(nèi)容。通過轉(zhuǎn)移或調(diào)用指令改變其內(nèi)容。作用：作用：存放指令執(zhí)行結(jié)果特征位和對存放指令執(zhí)行結(jié)果特征位和對CPU運(yùn)行特點(diǎn)的控制位。運(yùn)行特點(diǎn)的控制位。特點(diǎn)：特點(diǎn)：8086 CPU 中設(shè)置了中設(shè)置了16位標(biāo)志寄存位標(biāo)志寄存器，只用了器，只用了9位，其余位用來擴(kuò)展。位，其余位用來擴(kuò)展。9位標(biāo)位標(biāo)志分為志分為6位狀態(tài)標(biāo)志和位狀態(tài)標(biāo)志和3位控制標(biāo)志兩類位控制標(biāo)志兩類。AF：輔助進(jìn)位標(biāo)志：輔助進(jìn)位標(biāo)志AF=1：數(shù)據(jù)的第：數(shù)據(jù)的第3位（半個(gè)字節(jié)）位（半個(gè)字節(jié)）需要向前產(chǎn)生進(jìn)位需要向前

24、產(chǎn)生進(jìn)位/借位。借位。AF=0：數(shù)據(jù)的第：數(shù)據(jù)的第3位（半個(gè)字節(jié)）位（半個(gè)字節(jié)）不會向前產(chǎn)生進(jìn)位不會向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。借位。CF：進(jìn)位進(jìn)位/借位標(biāo)志借位標(biāo)志CF=1：最高位需要向前產(chǎn)生進(jìn)位：最高位需要向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。借位。CF=0：最高位不會向前產(chǎn)生進(jìn)位：最高位不會向前產(chǎn)生進(jìn)位/借位。借位。PF：奇偶標(biāo)志：奇偶標(biāo)志PF=1: 結(jié)果的低結(jié)果的低8位中有偶數(shù)個(gè)位中有偶數(shù)個(gè)1。PF=0: 結(jié)果的低結(jié)果的低8位中有奇數(shù)個(gè)位中有奇數(shù)個(gè)1。影響影響全部全部狀態(tài)標(biāo)志狀態(tài)標(biāo)志:加法、減法運(yùn)算。加法、減法運(yùn)算。影響影響部分部分狀態(tài)標(biāo)志狀態(tài)標(biāo)志:移位操作。移位操作。不影響不影響任何狀態(tài)標(biāo)志任何狀態(tài)標(biāo)志:數(shù)據(jù)

25、傳送指令。數(shù)據(jù)傳送指令。ZF：全零標(biāo)志：全零標(biāo)志ZF=1：運(yùn)算結(jié)果為全：運(yùn)算結(jié)果為全0。不包括進(jìn)。不包括進(jìn)位的情況位的情況ZF=0：運(yùn)算結(jié)果不為：運(yùn)算結(jié)果不為0。（2）標(biāo)志寄存器）標(biāo)志寄存器n16位，只用了其中位，只用了其中9位，位，唯一能按位操作的寄存器。唯一能按位操作的寄存器。n用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式。用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式。OFD11D15 .D12DFD10IFD9TFD8SFD7ZFD6D5AFD4D3PFD2D1CFD06位狀態(tài)位狀態(tài)標(biāo)志：標(biāo)志：OF、SF、ZF、PF、CF、AF作用作用：反映指令對數(shù)據(jù)作用之后，結(jié)果的狀態(tài)，控制后續(xù)指令的執(zhí)行。：反映

26、指令對數(shù)據(jù)作用之后，結(jié)果的狀態(tài)，控制后續(xù)指令的執(zhí)行。3位控制位控制標(biāo)志：標(biāo)志：DF、IF、TF 作用：作用：值不由數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果決定，由值不由數(shù)據(jù)運(yùn)算結(jié)果決定，由指令直接賦值，決定后續(xù)指令執(zhí)指令直接賦值，決定后續(xù)指令執(zhí) 行行情況。情況。OF：溢出標(biāo)志：溢出標(biāo)志(指補(bǔ)碼指補(bǔ)碼)OF=1：操作數(shù)超過了機(jī)器表示的范圍：操作數(shù)超過了機(jī)器表示的范圍,溢出。溢出。OF=0：操作數(shù)未超過了機(jī)器能表示的范圍：操作數(shù)未超過了機(jī)器能表示的范圍,不溢出。不溢出。求解方法求解方法：最高位進(jìn)位：最高位進(jìn)位 次高位進(jìn)位次高位進(jìn)位TF：跟蹤跟蹤(單步單步)標(biāo)志位標(biāo)志位TF=1，每執(zhí)行一條指令后，自動產(chǎn)生一次內(nèi)，每執(zhí)行一條指令

27、后，自動產(chǎn)生一次內(nèi)部中斷，使部中斷，使CPU處于單步執(zhí)行指令工作方式，處于單步執(zhí)行指令工作方式，便于進(jìn)行程序調(diào)試，用戶能檢查程序。便于進(jìn)行程序調(diào)試，用戶能檢查程序。TF=0, CPU正常工作。正常工作。n16位，只用了其中位，只用了其中9位，位，唯一能按位操作的寄存器唯一能按位操作的寄存器n用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式OFD11D15 .D12DFD10IFD9TFD8SFD7ZFD6D5AFD4D3PFD2D1CFD0IF：中斷允許中斷允許/禁止標(biāo)志位禁止標(biāo)志位IF=1, 允許外部可屏蔽中斷。允許外部可屏蔽中斷。CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷可以響應(yīng)

28、可屏蔽中斷請求。請求。IF=0, 關(guān)閉中斷。關(guān)閉中斷。CPU禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請求。禁止響應(yīng)可屏蔽中斷請求。IF的狀態(tài)對不可屏蔽中斷和內(nèi)部軟中斷沒有影響。的狀態(tài)對不可屏蔽中斷和內(nèi)部軟中斷沒有影響。SF：符號標(biāo)志：符號標(biāo)志SF=1：運(yùn)算結(jié)果的最高位為：運(yùn)算結(jié)果的最高位為1，如果為帶符號，如果為帶符號數(shù)，則為負(fù)數(shù)。數(shù)，則為負(fù)數(shù)。SF=0：運(yùn)算結(jié)果的最高位為：運(yùn)算結(jié)果的最高位為0，如果為帶符號，如果為帶符號數(shù)，則為正數(shù)。數(shù)，則為正數(shù)。帶符號數(shù)的最高位為符號位；而無符號數(shù)的帶符號數(shù)的最高位為符號位；而無符號數(shù)的 最最高位為數(shù)值位。高位為數(shù)值位。DF：方向控制標(biāo)志位方向控制標(biāo)志位用于串處理指令，控制從前

29、往后、還是從后往前對字符串進(jìn)行操作用于串處理指令，控制從前往后、還是從后往前對字符串進(jìn)行操作處理。處理。DF=1，每次串處理操作后使變址寄存器，每次串處理操作后使變址寄存器SI和和DI的值遞減，使串處的值遞減，使串處理從高地址向低地址方向處理。理從高地址向低地址方向處理。DF=0，每次串處理操作后使變址寄存器，每次串處理操作后使變址寄存器SI和和DI的值遞增，使串處的值遞增，使串處理從低地址向高地址方向處理。理從低地址向高地址方向處理。 控制標(biāo)志與狀態(tài)標(biāo)志的區(qū)別：控制標(biāo)志與狀態(tài)標(biāo)志的區(qū)別： 控制標(biāo)志：控制標(biāo)志：其值由系統(tǒng)程序或用戶程序根據(jù)需要用指其值由系統(tǒng)程序或用戶程序根據(jù)需要用指令設(shè)置。令設(shè)

30、置。 狀態(tài)標(biāo)志：狀態(tài)標(biāo)志：由中央處理器執(zhí)行運(yùn)算指令，并根據(jù)運(yùn)算由中央處理器執(zhí)行運(yùn)算指令，并根據(jù)運(yùn)算結(jié)果而自動設(shè)置。結(jié)果而自動設(shè)置。例1：2個(gè)數(shù)相加后，分析各標(biāo)志位的值例2：2個(gè)數(shù)相減后，分析各標(biāo)志位的值1 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 1+ +0 01 11 10 00 01 11 10 01 10 01 10 01 10 00 01 1運(yùn)算結(jié)果最高位為運(yùn)算結(jié)果最高位為1SF=1；第三位向第四位有進(jìn)位第三位向第四位有進(jìn)位 AF=1；次高位向

31、最高位有進(jìn)位次高位向最高位有進(jìn)位 ，最高位向前沒有進(jìn)位，最高位向前沒有進(jìn)位，OF=1 0=1最高位沒有進(jìn)位最高位沒有進(jìn)位 CF=0；低低8位中位中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè)的個(gè)數(shù)為偶數(shù)個(gè) PF=1；運(yùn)算結(jié)果本身運(yùn)算結(jié)果本身0 ZF=0；返返 回回1 10 00 00 01 11 10 01 10 00 01 11 10 01 11 10 00 00 01 11 10 00 01 10 00 00 00 01 11 10 00 01 1- -0 00 01 10 01 11 10 00 01 10 00 00 01 11 10 00 0運(yùn)算結(jié)果最高位為運(yùn)算結(jié)果最高位為0SF=0；第三位向第四位沒有借位第三

32、位向第四位沒有借位 AF=0；次高位向最高位沒有借位次高位向最高位沒有借位 ，最高位向前沒有借位，最高位向前沒有借位，OF=0 0=0最高位沒有借位最高位沒有借位 CF=0；低低8位中位中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè)的個(gè)數(shù)為奇數(shù)個(gè) PF=0；運(yùn)算結(jié)果本身運(yùn)算結(jié)果本身0 ZF=0；例例:將將5394H與與-777FH相加相加,并說明其標(biāo)志位的狀態(tài)。并說明其標(biāo)志位的狀態(tài)?！窘狻肯惹蟆窘狻肯惹?777FH的補(bǔ)碼：的補(bǔ)碼： 原碼：原碼：1111 0111 0111 1111 反碼：反碼：1000 1000 1000 0000 補(bǔ)碼：補(bǔ)碼：1000 1000 1000 0001 再做加法運(yùn)算：再做加法運(yùn)算： 010

33、1 0011 1001 0100 + 1000 1000 1000 0001 1101 1100 0001 0101 結(jié)果標(biāo)志位為：結(jié)果標(biāo)志位為：CF=0、PF=0、AF=0 ZF=0、SF=1、OF=0芯片與其他部件的聯(lián)系全靠在引腳上傳送信息，這些信息可芯片與其他部件的聯(lián)系全靠在引腳上傳送信息，這些信息可能自芯片向外輸出，也可能從外部輸入到芯片，還可能是雙能自芯片向外輸出，也可能從外部輸入到芯片，還可能是雙向的。向的。指控制引腳使用有效時(shí)的邏輯電平。低電平有效的引腳名字指控制引腳使用有效時(shí)的邏輯電平。低電平有效的引腳名字上面加有一條橫線，引腳名字上無橫線者為高電平有效。另上面加有一條橫線，引

34、腳名字上無橫線者為高電平有效。另有一些引腳高、低電平均有效，分別表示不同的狀態(tài)或數(shù)值。有一些引腳高、低電平均有效，分別表示不同的狀態(tài)或數(shù)值。還有些引腳信號為邊沿有效。還有些引腳信號為邊沿有效。芯片引腳特性描述芯片引腳特性描述信號引腳功能信號引腳功能信號的有效電平信號的有效電平信號流向信號流向引腳復(fù)用引腳復(fù)用三態(tài)能力三態(tài)能力引腳信號的定義引腳信號的定義一個(gè)引腳具有兩種或兩種以上的功能，可以減少引腳的數(shù)量。一個(gè)引腳具有兩種或兩種以上的功能，可以減少引腳的數(shù)量。“三態(tài)三態(tài)”能力是指有些引腳除了能正常輸出或輸入能力是指有些引腳除了能正常輸出或輸入高、低電平高、低電平外，外，還能還能輸出高阻狀態(tài)。輸出高

35、阻狀態(tài)。當(dāng)它輸出高阻狀態(tài)時(shí)，表示芯片實(shí)際上已當(dāng)它輸出高阻狀態(tài)時(shí)，表示芯片實(shí)際上已放放棄了對該引腳的控制，棄了對該引腳的控制，使之使之“浮空浮空”。這樣，與總線相連接的其。這樣，與總線相連接的其它設(shè)備就可以獲得對總線的控制權(quán)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為接受總線的設(shè)備控它設(shè)備就可以獲得對總線的控制權(quán)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)為接受總線的設(shè)備控制下工作。制下工作。2.3 8086CPU的外部引腳的外部引腳 40條引腳，雙列直插式封裝條引腳，雙列直插式封裝 采用采用分時(shí)復(fù)用地址分時(shí)復(fù)用地址/數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 兩種模式：兩種模式：最大模式最大模式、最小模式最小模式 最大模式：最大模式：兩個(gè)或多個(gè)微處理兩個(gè)或多個(gè)微處理器（多微處理器模式），

36、一個(gè)主處器（多微處理器模式），一個(gè)主處理器為理器為8086CPU，另外的處理器可，另外的處理器可以是浮點(diǎn)數(shù)協(xié)助處理器以是浮點(diǎn)數(shù)協(xié)助處理器8087或或I/O處理器處理器8089。 最小模式：最小模式：只有只有8086CPU一個(gè)一個(gè)微處理器（單處理器模式）。微處理器（單處理器模式）。思考：思考：如何選擇如何選擇兩種工作模式？兩種工作模式？思考：思考：何時(shí)傳輸何時(shí)傳輸?shù)刂?，何時(shí)傳輸?shù)刂?，何時(shí)傳輸數(shù)據(jù)？數(shù)據(jù)？8086有有40個(gè)引腳，其中個(gè)引腳，其中第第33 （最?。ㄗ钚?最大模式）最大模式）腳很關(guān)腳很關(guān)鍵，它是一條鍵，它是一條輸入線輸入線，可以，可以加高電平，也可以加低電平，加高電平，也可以加低電平，

37、由該線所加電平的高或低電由該線所加電平的高或低電平?jīng)Q定平?jīng)Q定24-31引腳的功能引腳的功能（24-31引腳括號內(nèi)為最大引腳括號內(nèi)為最大模式功能）其他引腳不受第模式功能）其他引腳不受第33引腳的影響，我們把這部引腳的影響，我們把這部分引腳稱為分引腳稱為一般引腳。一般引腳。 8086CPU的引腳線按照功能分為的引腳線按照功能分為3類。類。數(shù)據(jù)引腳線數(shù)據(jù)引腳線地址引腳線地址引腳線8086 CPU 引腳分類引腳分類控制引腳線控制引腳線 1. 地址、數(shù)據(jù)引腳線地址、數(shù)據(jù)引腳線 AD0AD15：l 分時(shí)復(fù)用的地址數(shù)據(jù)引腳線，雙向、三態(tài)。分時(shí)復(fù)用的地址數(shù)據(jù)引腳線，雙向、三態(tài)。l T1期間作地址線期間作地址線

38、A15A0用，輸出存儲單元低用，輸出存儲單元低16位地址。位地址。l T2T3期間作數(shù)據(jù)線期間作數(shù)據(jù)線D15D0用，雙向。用，雙向。l寫操作寫操作為為T2T3；l讀操作讀操作為為T3，T2處于懸空狀態(tài)；處于懸空狀態(tài)；l CPU響應(yīng)中斷及系統(tǒng)總線處理響應(yīng)中斷及系統(tǒng)總線處理“保持響應(yīng)保持響應(yīng)”狀態(tài)時(shí)，狀態(tài)時(shí)，AD0AD15處于懸空狀態(tài)。處于懸空狀態(tài)。S5：表示中斷允許標(biāo)志狀態(tài)。：表示中斷允許標(biāo)志狀態(tài)。 S51表示中斷允許標(biāo)志表示中斷允許標(biāo)志IF1，允許可屏蔽中斷請求；允許可屏蔽中斷請求； S50表示表示IF0，禁止可屏蔽中斷請求。禁止可屏蔽中斷請求。S6：指示：指示8086當(dāng)前是否與總線相連。當(dāng)前

39、是否與總線相連。 S60表示表示8086連在總線上連在總線上 。T1期間，作為20位地址線的高4位A19A16。T2T4期間作為S6S3狀態(tài)線用。S4和和S3狀態(tài)組合與當(dāng)前段的關(guān)系表狀態(tài)組合與當(dāng)前段的關(guān)系表S4 S3當(dāng)前使用的段寄存器0 0ES段寄存器0 1SS段寄存器1 0存儲器尋址時(shí)為CS段寄存器，I/O端口則不需要1 1DS段寄存器 2. 控制引腳線控制引腳線 CPU在進(jìn)行具體操作時(shí)所發(fā)出的控制信號，在進(jìn)行具體操作時(shí)所發(fā)出的控制信號，CPU的操作不同，使用的引腳線也各不相同。的操作不同，使用的引腳線也各不相同。啟動復(fù)位和時(shí)鐘信號啟動復(fù)位和時(shí)鐘信號操作類型操作類型最小最小/最大方式的讀最大

40、方式的讀/寫操作寫操作總線請求和響應(yīng)操作總線請求和響應(yīng)操作中斷請求和響應(yīng)操作中斷請求和響應(yīng)操作控制數(shù)據(jù)和地址信息傳送操作控制數(shù)據(jù)和地址信息傳送操作CPU等待檢測操作及其他信號等待檢測操作及其他信號復(fù)位條件復(fù)位條件：至少保持：至少保持4個(gè)時(shí)鐘周期的高電平個(gè)時(shí)鐘周期的高電平復(fù)位處理復(fù)位處理：除：除CS=FFFFH外，包括外，包括IP在內(nèi)的其余在內(nèi)的其余 寄存器和指令流隊(duì)列的值均為寄存器和指令流隊(duì)列的值均為0。復(fù)位結(jié)果復(fù)位結(jié)果：從：從FFFF:0000H處開始執(zhí)行程序。處開始執(zhí)行程序。一般放置一條轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)到程序真正的入口地址。一般放置一條轉(zhuǎn)移指令轉(zhuǎn)到程序真正的入口地址。啟動復(fù)位和時(shí)鐘信號啟動復(fù)位和

41、時(shí)鐘信號RESET復(fù)位信號復(fù)位信號CLK時(shí)鐘輸入信號時(shí)鐘輸入信號提供了提供了CPU和總線控制的基本定時(shí)脈沖。和總線控制的基本定時(shí)脈沖。寄存器寄存器狀態(tài)狀態(tài)標(biāo)志標(biāo)志Reg清除清除CSFFFFHIP、DS、ES、SS0000H指令流隊(duì)列指令流隊(duì)列清除清除最小方式的讀最小方式的讀/ /寫操作信號寫操作信號選擇信號選擇信號M/IO讀信號讀信號RD寫信號寫信號WR高電平高電平:CPU當(dāng)前訪問存儲器當(dāng)前訪問存儲器低電平低電平:當(dāng)前當(dāng)前CPU訪問訪問I/O端口端口表示表示CPU正在對正在對存儲器或存儲器或I/O端口進(jìn)行讀端口進(jìn)行讀操作操作表示表示CPU當(dāng)前正在對當(dāng)前正在對存儲器或存儲器或I/O端口進(jìn)行寫端口

42、進(jìn)行寫操作操作M/IORDWR8086/8088CPU讀寫操作信號對照表讀寫操作信號對照表具體操作110寫存儲器101讀存儲器010寫外設(shè)001讀外設(shè) 總線請求和響應(yīng)操作信號總線請求和響應(yīng)操作信號HOLD總線保持請求信號總線保持請求信號HLDA總線保持響應(yīng)信號總線保持響應(yīng)信號HOLD=1，有總線請求；有總線請求；HOLD=0，無總線請求。，無總線請求。當(dāng)當(dāng)HOLD=1時(shí)，時(shí)，HLDA=1；表示表示CPU讓出總線使用權(quán)。讓出總線使用權(quán)。 HOLD和和HDLA一對聯(lián)絡(luò)信號的應(yīng)答關(guān)系一對聯(lián)絡(luò)信號的應(yīng)答關(guān)系 中斷響應(yīng)信號：中斷響應(yīng)信號：CPU對中斷請求信號對中斷請求信號INTR的響應(yīng)。目的為了獲取中斷

43、類型碼。的響應(yīng)。目的為了獲取中斷類型碼。INTA 中斷請求和響應(yīng)操作信號中斷請求和響應(yīng)操作信號非屏蔽中斷（非屏蔽中斷（ NMI），上升沿有效。），上升沿有效?？善帘沃袛啵善帘沃袛啵↖NTR和和 中斷響應(yīng)信號）中斷響應(yīng)信號）不受中斷允許標(biāo)志不受中斷允許標(biāo)志IF的控制，也不能用軟件的控制，也不能用軟件進(jìn)行屏蔽。進(jìn)行屏蔽。INTA當(dāng)當(dāng)INTR=1，并且中斷允許標(biāo)志位，并且中斷允許標(biāo)志位IF=1時(shí)，則時(shí)，則CPU在當(dāng)前在當(dāng)前指令周期結(jié)束后，指令周期結(jié)束后，轉(zhuǎn)入中斷響應(yīng)周期。轉(zhuǎn)入中斷響應(yīng)周期?？刂菩畔魉筒僮鞯南嚓P(guān)控制信號控制信息傳送操作的相關(guān)控制信號ALE 地址鎖存允許信號地址鎖存允許信號在任何一個(gè)

44、總線周期在任何一個(gè)總線周期T1狀態(tài)，狀態(tài)，表示當(dāng)前地址表示當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)復(fù)用數(shù)據(jù)復(fù)用總線上輸出是地址信息，總線上輸出是地址信息，下降沿將地址信息鎖存到鎖下降沿將地址信息鎖存到鎖存器。存器。數(shù)據(jù)允許信號數(shù)據(jù)允許信號DEN數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/接收控制信號接收控制信號DT/RCPU控制控制8286/8287等數(shù)據(jù)總線收發(fā)器的等數(shù)據(jù)總線收發(fā)器的選通信號。選通信號。有效時(shí)間：有效時(shí)間：存儲器訪問、存儲器訪問、I/O訪問、中斷響應(yīng)周期訪問、中斷響應(yīng)周期作用：控制作用：控制8286/8287的數(shù)據(jù)傳送方向。的數(shù)據(jù)傳送方向。 =1時(shí)，發(fā)送；時(shí)，發(fā)送； =0時(shí)，接收。時(shí)，接收。DT/RDT/R 等待檢測操作信號等

45、待檢測操作信號 高電平：高電平：CPU繼續(xù)空轉(zhuǎn)等待；繼續(xù)空轉(zhuǎn)等待；低電平：低電平：退出等待，執(zhí)行下一條指令。退出等待，執(zhí)行下一條指令。READY準(zhǔn)備就緒信號準(zhǔn)備就緒信號測試信號測試信號TEST作用：作用：使使CPU和低速的存儲器或和低速的存儲器或I/O設(shè)備之間實(shí)設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)速度匹配?，F(xiàn)速度匹配。READY=1：按正常時(shí)序進(jìn)行讀、寫操作，不插按正常時(shí)序進(jìn)行讀、寫操作，不插入入TW；READY=0：在在T3和和T4之間自動插入一個(gè)或幾個(gè)之間自動插入一個(gè)或幾個(gè)TW。2.4 8086/8088CPU工作模式及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)工作模式及其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最小模式系統(tǒng)特點(diǎn)最小模式系統(tǒng)特點(diǎn)只有只有8086/8088一個(gè)微

46、處理器一個(gè)微處理器所有總線控制信號直接由所有總線控制信號直接由CPU提供提供將將33號引腳接號引腳接5V需要需要地址鎖存器地址鎖存器進(jìn)行地址信息分流進(jìn)行地址信息分流需要使用需要使用總線緩沖器總線緩沖器將數(shù)據(jù)信息分流到數(shù)據(jù)總線將數(shù)據(jù)信息分流到數(shù)據(jù)總線圖 8086在最小模式下最小模式下的典型配置時(shí)鐘發(fā)生器時(shí)鐘發(fā)生器/ 驅(qū)動器驅(qū)動器8位通用數(shù)據(jù)位通用數(shù)據(jù)鎖存器，分流鎖存器，分流20位地址信息。位地址信息。8位雙向數(shù)位雙向數(shù)據(jù)緩沖器，據(jù)緩沖器，分流數(shù)據(jù)。分流數(shù)據(jù)。圖圖 8086在在最大模式下最大模式下的典型配置的典型配置2.3.2 最大模式和系統(tǒng)組成最大模式和系統(tǒng)組成 最大模式下最大模式下，除了828

47、2鎖存器和8286數(shù)據(jù)收發(fā)器外，還增加了8288總線控制器。對對CPU發(fā)出的控制信號進(jìn)行變換和組合，發(fā)出的控制信號進(jìn)行變換和組合，獲得對獲得對存儲器和存儲器和I/O端口的讀端口的讀/寫信號及對鎖存器寫信號及對鎖存器8282和和總線收發(fā)器總線收發(fā)器8286的控制信號。的控制信號。 8288引腳如圖所示：圖2-11 8288與8086CPU的連接圖與與CPU相連，接收狀態(tài)信息，確定當(dāng)前相連，接收狀態(tài)信息，確定當(dāng)前CPU要執(zhí)行的操作，發(fā)出相應(yīng)的命令信號。要執(zhí)行的操作，發(fā)出相應(yīng)的命令信號。接收時(shí)鐘發(fā)生器的接收時(shí)鐘發(fā)生器的CLK信號，使信號，使8288與與CPU及系統(tǒng)中的其它部件同步。及系統(tǒng)中的其它部件

48、同步。I/O端口讀命令端口讀命令低電平：低電平：將所選中端口中的數(shù)據(jù)讀到數(shù)據(jù)總線上將所選中端口中的數(shù)據(jù)讀到數(shù)據(jù)總線上。 相當(dāng)于最小模式中由相當(dāng)于最小模式中由CPU發(fā)出的控制信號發(fā)出的控制信號 和和 為低電平的組合。為低電平的組合。INTAIORCRDM/IO中斷響應(yīng)信號，中斷響應(yīng)信號，送往發(fā)出中斷請求的接口。送往發(fā)出中斷請求的接口。 ：I/O端口寫命令。端口寫命令。有效時(shí)，把數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫有效時(shí)，把數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫入被選中的端口中。它相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中由入被選中的端口中。它相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中由CPU發(fā)出發(fā)出的控制信號的控制信號 有效和有效和 為低電平的組合。為低電平的組合。 ：存儲器

49、讀命令。存儲器讀命令。有效時(shí)，被選中的存儲單元把數(shù)有效時(shí)，被選中的存儲單元把數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。它相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中由據(jù)送到數(shù)據(jù)總線。它相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中由CPU發(fā)出的發(fā)出的控制信號控制信號 有效和有效和 為高電平的組合。為高電平的組合。 ：存儲器寫命令。存儲器寫命令。有效時(shí)，把數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫有效時(shí)，把數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫入被選中的存儲單元中。它相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中由入被選中的存儲單元中。它相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中由CPU發(fā)出的控制信號發(fā)出的控制信號 有效和有效和 為高電平的組合。為高電平的組合。 IOWCMRDCMWTCWRM/IORDM/IOWRM/IO :提前的存儲器寫命令，提前的存儲器

50、寫命令，其功能與其功能與 一樣，一樣，只是提前一個(gè)時(shí)鐘周期輸出。只是提前一個(gè)時(shí)鐘周期輸出。 ：提前的提前的I/O端口寫命令，端口寫命令，其功能與其功能與 一一樣，只是提前一個(gè)時(shí)鐘周期輸出。樣，只是提前一個(gè)時(shí)鐘周期輸出。 ALE：地址鎖存允許信號。地址鎖存允許信號。相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中相當(dāng)于最小模式系統(tǒng)中的的 ALE。AMWCMWTCAIOWCIOWC ：主級連允許：主級連允許/外設(shè)數(shù)據(jù)允許信號。此功能外設(shè)數(shù)據(jù)允許信號。此功能取決取決 于于8288的輸入控制信號的輸入控制信號IOB（I/O總線方式）?？偩€方式）。 DEN：數(shù)據(jù)總線允許信號。：數(shù)據(jù)總線允許信號。 DEN有效：有效：數(shù)據(jù)收發(fā)器把局部

51、數(shù)據(jù)總線和系統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)收發(fā)器把局部數(shù)據(jù)總線和系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接，形成一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的通路；據(jù)總線連接，形成一個(gè)傳輸數(shù)據(jù)的通路； DEN無效：無效：數(shù)據(jù)收發(fā)器使局部數(shù)據(jù)總線與系統(tǒng)數(shù)數(shù)據(jù)收發(fā)器使局部數(shù)據(jù)總線與系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線斷開。據(jù)總線斷開。 ：數(shù)據(jù)收發(fā)信號數(shù)據(jù)收發(fā)信號。DT/RMCE/PDEN 1 MB的存儲單元，的存儲單元，每個(gè)存儲單元每個(gè)存儲單元中中存放一個(gè)存放一個(gè)8位位的二進(jìn)制信息的二進(jìn)制信息 每一存儲單元用每一存儲單元用唯一的地址碼，唯一的地址碼，其地址范圍其地址范圍00000HFFFFFH。 字節(jié)編址字節(jié)編址:將存儲器空間按字節(jié)地址號順序排列將存儲器空間按字節(jié)地址號順序排列的方式。的方式。2.4

52、.3 8086存儲器的其尋址存儲器的其尋址 字：字：將將連續(xù)連續(xù)存放的存放的兩個(gè)字節(jié)兩個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)構(gòu)成一個(gè)16位的字位的字 數(shù)據(jù)：高數(shù)據(jù)：高8位存放在高地址單元，低位存放在高地址單元，低8位存放在低地址單位存放在低地址單元。元。 將將低位字節(jié)的地址低位字節(jié)的地址作為這個(gè)作為這個(gè)字的地址。字的地址。 對準(zhǔn)字：對準(zhǔn)字：字地址為字地址為偶地址，偶地址，存取一個(gè)字需要存取一個(gè)字需要一個(gè)一個(gè)總線周總線周期。期。 非對準(zhǔn)字：非對準(zhǔn)字：字地址為字地址為奇地址，奇地址，存取一個(gè)字需要存取一個(gè)字需要兩個(gè)兩個(gè)總線總線周期。周期。8086 CPU 對準(zhǔn)字和非對準(zhǔn)字讀寫表對準(zhǔn)字和非對準(zhǔn)字讀寫表BHEA0具體

53、操作具體操作引腳線引腳線00從偶地址開始讀從偶地址開始讀/寫一個(gè)字寫一個(gè)字(規(guī)則字規(guī)則字)AD15AD001從奇地址開始讀從奇地址開始讀/寫一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié)AD15AD810從偶地址開始讀從偶地址開始讀/寫一個(gè)字節(jié)寫一個(gè)字節(jié)AD7AD00110從奇地址開始讀寫一個(gè)字從奇地址開始讀寫一個(gè)字(非規(guī)則字非規(guī)則字)第一總線周期高第一總線周期高8位數(shù)據(jù)有效，位數(shù)據(jù)有效，第二總線周期低第二總線周期低8位數(shù)據(jù)有效位數(shù)據(jù)有效AD15AD8AD7AD0(1)分段結(jié)構(gòu)分段結(jié)構(gòu) 將將1M的存儲空間劃分成若干個(gè)段，的存儲空間劃分成若干個(gè)段，每個(gè)段最大長度每個(gè)段最大長度64K。 段基址就是指一個(gè)段的起始地址。段基址就

54、是指一個(gè)段的起始地址。 邏輯段在物理存儲器中可以是邏輯段在物理存儲器中可以是鄰接的、間隔的、部鄰接的、間隔的、部分重疊的和完全重疊分重疊的和完全重疊的等的等4種情況。種情況。 在任一時(shí)刻，一個(gè)程序只能訪問在任一時(shí)刻，一個(gè)程序只能訪問4個(gè)當(dāng)前段中的內(nèi)容。個(gè)當(dāng)前段中的內(nèi)容。2. 存儲器的分段結(jié)構(gòu)和物理地址的形成存儲器的分段結(jié)構(gòu)和物理地址的形成圖圖 段重疊結(jié)構(gòu)示例段重疊結(jié)構(gòu)示例段段1基址基址段段2基址基址重疊部分重疊部分段段1長度長度段段2長度長度(2)物理地址的形成物理地址的形成 在在8086/8088系統(tǒng)中，每個(gè)存儲單元都有系統(tǒng)中，每個(gè)存儲單元都有物理地址物理地址和和邏輯地址邏輯地址兩種地址表示

55、。兩種地址表示。 物理地址物理地址: 20位位, 范圍為范圍為00000HFFFFFH。 邏輯地址：邏輯地址：段地址段地址+偏移量偏移量存放在某一個(gè)段寄存器中，是一個(gè)邏輯段的起始單元地存放在某一個(gè)段寄存器中，是一個(gè)邏輯段的起始單元地址的高址的高16位。位。某個(gè)存儲單元與它所在段的段地址之間的字節(jié)距離。某個(gè)存儲單元與它所在段的段地址之間的字節(jié)距離。表示方法：表示方法： 段地址：偏移量段地址：偏移量 例如，例如，3267H：00A0H例題：將邏輯地址例題：將邏輯地址0915H：003AH轉(zhuǎn)換為物理地址。轉(zhuǎn)換為物理地址。左移左移4位位 堆棧：堆棧：存儲器中的一個(gè)特殊數(shù)據(jù)區(qū)。存儲器中的一個(gè)特殊數(shù)據(jù)區(qū)。

56、 功能：功能：按按“后進(jìn)先出后進(jìn)先出”的原則用來存放需要暫時(shí)保存的原則用來存放需要暫時(shí)保存 的數(shù)據(jù)。的數(shù)據(jù)。 容量：容量：最大最大64KB，其位置可以在，其位置可以在1MB空間內(nèi)浮動?？臻g內(nèi)浮動。 棧底棧底在在高地址端，棧頂高地址端，棧頂在在低地址端，低地址端，地址由高向低變化。地址由高向低變化。存儲單元的地址存儲單元的地址=(SS)10H(SP) 存放堆?；刂?，表明堆棧所在的邏輯段。存放堆棧基地址，表明堆棧所在的邏輯段。存放棧頂?shù)刂?，始終指向最后推入堆棧的數(shù)據(jù)所在的單元。存放棧頂?shù)刂?，始終指向最后推入堆棧的數(shù)據(jù)所在的單元。 壓棧：壓棧：把數(shù)據(jù)推入堆棧。把數(shù)據(jù)推入堆棧。 (SP)-2送送SP

57、，再與，再與SS形成物理地址，將數(shù)據(jù)存入相形成物理地址，將數(shù)據(jù)存入相應(yīng)單元。應(yīng)單元。 彈棧：彈棧：從堆棧取數(shù)據(jù)。從堆棧取數(shù)據(jù)。 從當(dāng)前從當(dāng)前SS和和SP形成的物理地址上取出數(shù)據(jù)，再將形成的物理地址上取出數(shù)據(jù)，再將(SP)+2送送SP。 堆棧操作：堆棧操作：以字為單位，數(shù)據(jù)必須按以字為單位，數(shù)據(jù)必須按規(guī)則字規(guī)則字存放。存放。 低字節(jié)在偶地址單元，高字節(jié)在奇地址單元。低字節(jié)在偶地址單元，高字節(jié)在奇地址單元。 按按“后進(jìn)先出后進(jìn)先出”的規(guī)則進(jìn)行的規(guī)則進(jìn)行SP的修改自動進(jìn)行。的修改自動進(jìn)行。若已知當(dāng)前若已知當(dāng)前SS1050H，SP0008H，AX1234H， 則則8086系統(tǒng)中堆棧的入棧和出棧操作如下

58、圖所示。系統(tǒng)中堆棧的入棧和出棧操作如下圖所示。12AA10500H10501H10502H10503H10504H10505H10506H10507H10508H棧底棧底BB10509H段基址段基址(SS)AX3412123434PUSH AX1050AHBBAAAABB1234BX34POP BXPOP AX12棧頂棧頂SP2.5 8086CPU時(shí)序分析時(shí)序分析總線周期總線周期(Bus Cycle) 8086CPU通過總線與外部交換信息，通過總線與外部交換信息，一次信息交換一次信息交換所耗用的時(shí)間所耗用的時(shí)間稱為一個(gè)總線周期，也稱機(jī)器周期稱為一個(gè)總線周期，也稱機(jī)器周期(Machine Cyc

59、le)。指令周期（指令周期（Instruction Cycle） 8086CPU執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期稱為指令周期 一個(gè)指令周期由一個(gè)或若干個(gè)總線周期組成，不同一個(gè)指令周期由一個(gè)或若干個(gè)總線周期組成，不同指令的指令周期不等長，指令的指令周期不等長，最短為一個(gè)總線周期，最短為一個(gè)總線周期，長長的指令周期，如乘法指令周期，長達(dá)的指令周期，如乘法指令周期，長達(dá)124個(gè)時(shí)鐘周期。個(gè)時(shí)鐘周期。 8086CPU必須在時(shí)鐘信號必須在時(shí)鐘信號CLK控制下工作，控制下工作，一個(gè)一個(gè)時(shí)鐘脈沖的時(shí)間長度時(shí)鐘脈沖的時(shí)間長度稱為一個(gè)時(shí)鐘周期，時(shí)鐘信號稱為一個(gè)時(shí)鐘周期，時(shí)鐘信號的周期

60、也稱為狀態(tài)周期的周期也稱為狀態(tài)周期T，它是微處理器的最小時(shí)間，它是微處理器的最小時(shí)間單元。單元。時(shí)鐘周期時(shí)鐘周期(Clock Cycle) 8086的主要總線操作的主要總線操作系統(tǒng)復(fù)位系統(tǒng)復(fù)位啟動操作啟動操作總線讀總線讀/寫操作寫操作總線保持操作或總線請求總線保持操作或總線請求/允許操作允許操作中斷響應(yīng)操作中斷響應(yīng)操作暫停操作暫停操作空操作空操作CPU的操作時(shí)序的操作時(shí)序是指是指CPU在操作進(jìn)行過程中各個(gè)環(huán)節(jié)在在操作進(jìn)行過程中各個(gè)環(huán)節(jié)在時(shí)間時(shí)間上的先后順序。上的先后順序。至少包含至少包含傳送地址傳送地址和和傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)兩個(gè)過程。兩個(gè)過程。T1CPU輸出地址；輸出地址；T2T4數(shù)據(jù)傳送。數(shù)據(jù)