微機原理與接口技術(shù)概要課件

1、第三講杭州電子科技大學(xué)微機原理與接口技術(shù)10/12/2022第三講杭州電子科技大學(xué)微機原理與接口技術(shù)10/10/2022第二章 8086系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086CPU引腳及功能8086CPU存儲器組織8086CPU系統(tǒng)配置8086CPU時序10/12/20222第二章 8086系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)10/10復(fù)習(xí)8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)10/12/20223復(fù)習(xí)8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)10/10/20223復(fù)習(xí)8086CPU4039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6

2、AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCCAD15AD16/ S3AD17/ S4AD18/ S5AD19/ S6BHE/ S7MN/ MXRDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK)M/ IO (S2)DT/ R (S1)DEN (S0)ALE (QS0)INTA (QS1)TESTREADYRESET12345678910111213141516171819208086CPU引腳及功能10/12/20224復(fù)習(xí)808640GNDVCC18086CPU引腳及功能10/主要內(nèi)容 存儲器地址的分段8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)堆棧的概念2-3 8086

3、存儲器組織 2-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式最大模式有關(guān)術(shù)語存儲器分類10/12/20225主要內(nèi)容 存儲器地址的分段2-3 8086存儲器組織 有關(guān)術(shù)語1. 位 ( bit )2. 字節(jié) ( Byte )3. 字和字長 (word)4. 位編號5. 指令、指令系統(tǒng)和程序6. 寄存器 7. 譯碼器10/12/20226有關(guān)術(shù)語10/10/202261. 位 ( bit) 指計算機能表示的最基本最小的單位 在計算機中采用二進(jìn)制表示數(shù)據(jù)和指令，故：位就是一個二進(jìn)制位，有兩種狀態(tài)，“0” 和 “1”2. 字節(jié) ( Byte ) 相鄰的8位二進(jìn)制數(shù)稱為一個字節(jié) 1 Byte = 8 bit 如：11

4、00 0011 0101 0111 有關(guān)術(shù)語10/12/202271. 位 ( bit)2. 字節(jié) ( Byte )有關(guān)術(shù)語13字和字長 字長是每一個字所包含的二進(jìn)制位數(shù)。 常與CPU內(nèi)部的寄存器、 運算裝置、總線寬度一致 字是CPU內(nèi)部進(jìn)行數(shù)據(jù)處理的基本單位。有關(guān)術(shù)語10/12/202283字和字長 字長是每一個字所包含的二進(jìn)制位數(shù)。 字是CPU例 某CPU內(nèi)含 8位運算器，則：參加運算的數(shù)及結(jié)果均以 8位 表示,最高位產(chǎn)生的進(jìn)位或借位在8位運算器中不保存，而將其保存到標(biāo)志寄存器中 1 0 1 1 0 1 0 1 被加數(shù)(8位) + 1 0 0 0 1 1 1 1 加數(shù)(8位)進(jìn)位 1 1

5、1 1 1 1 1 0 1 0 0 0 1 0 0 和(8位)進(jìn)位運算器被加數(shù)加數(shù)標(biāo)志寄存器運算器和10/12/20229例 某CPU內(nèi)含 8位運算器，則： 1 0 1字長是衡量CPU工作性能的一個重要參數(shù)。 不同類型的CPU有不同的字長。 如: Intel 4004 是 4 位 8080 是 8 位 8088/ 8086/80286 是 16 位 80386/80486、Pentium 是 32 位 4位 8次 8位 4次16位 2次32位 1次 1010 1100 0110 0101 1001 1000 0100 0011 被加數(shù) + 1100 0011 1100 0011 0001 01

6、01 0101 1000 加數(shù)進(jìn)位 1 1 1111 1 111 1 1 0111 0000 0010 1000 1010 1101 1001 1011 和10/12/202210字長是衡量CPU工作性能的一個重要參數(shù)。 4位 8次 位 1 或 0 1位字節(jié) 1100 0011 8位字 1100 0011 0011 1100 16位雙字100 0011 0011 1100 1100 0011 0011 1100 32位高字節(jié)低字節(jié) 高 字低 字把一個字定為16 位， 1 Word = 2 Byte 一個雙字定為32位 1 DWord = 2 Word= 4 Byte10/12/202211位

7、1 或 0 4. 位編號 為便于描述，對字節(jié),字和雙字中的各位進(jìn)行編號。 從低位開始，從右到左依次為 0、1、2注意: 從0開始編號.編號7654321010100010D7D6D5D4D3D2D1D0A7A6A5A4A3A2A1A0字節(jié)數(shù)據(jù)Data地址Address有關(guān)術(shù)語10/12/2022124. 位編號編號7654321010100010D7D6D5D0D7D15D8158101010101010101070A0A7A15A8字的位編號為15 0雙字的位編號依此類推，為31 010/12/202213D0D7D15D81581010101010101010705. 指令、指令系統(tǒng)和程序

8、指令是CPU能執(zhí)行的一個基本操作。 如：取數(shù)、加、減、乘、除、存數(shù) 等 指令系統(tǒng)是CPU所能執(zhí)行的全部操作。 不同的CPU，其指令系統(tǒng)不同。 程序是用戶在使用計算機時，為要解決的問題，用一條條指令編寫的指令序列。構(gòu)成程序的指令在存儲器中一般都是順序存放，要破壞這種順序性，必須由轉(zhuǎn)移指令操作。 有關(guān)術(shù)語10/12/2022145. 指令、指令系統(tǒng)和程序指令是CPU能執(zhí)行的一個基本操作。6寄存器 寄存器是用來存放數(shù)據(jù)和指令的一種基本邏輯部件。 根據(jù)存放信息的不同，有指令寄存器、數(shù)據(jù)寄存器、地址寄存器等。地址總線 AB數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB標(biāo) 志寄存器指令寄存器數(shù)據(jù)寄存器控制電路指令譯碼器地址

9、寄存器指 令指 針寄存器R1R2R3R4寄存器組運算器IPCPU結(jié)構(gòu)示意圖有關(guān)術(shù)語10/12/2022156寄存器 地址總線 AB數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB標(biāo) 7譯碼器 譯碼器是將輸入代碼轉(zhuǎn)換成相應(yīng)輸出信號的邏輯電路。 指令是CPU能執(zhí)行的一個基本操作;CPU的設(shè)計者對CPU的所有指令進(jìn)行編碼;用戶用編碼形式的指令進(jìn)行編程，程序存放在內(nèi)存中;CPU從內(nèi)存取來編碼形式的指令,對指令進(jìn)行譯碼，發(fā)出執(zhí)行該指令功能所需的信號有關(guān)術(shù)語10/12/2022167譯碼器 指令是CPU能執(zhí)行的一個基本操作;有關(guān)術(shù)CPU 總線 內(nèi)存標(biāo) 志寄存器地址總線 AB程序數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線 DB控制總線 CB地址譯碼器、指令

10、1指令2指令3指令4、數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3、指令寄存器數(shù)據(jù)暫存器控制電路指令譯碼器地址寄存器指 令指 針寄存器R1R2R3R4寄存器組運算器IP 根據(jù)譯碼內(nèi)容的不同，可分為： 指令譯碼器: 將指令代碼轉(zhuǎn)換成該指令所需的各種控制信號。 地址譯碼器: 將地址信號轉(zhuǎn)換成各地址單元相應(yīng)的選通信號。10/12/202217CPU 存儲器分類10/12/202218存儲器分類10/10/2022182-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段存儲器的要求：以字節(jié)為單位存儲信息，每個存儲單元有唯一的地址。分段管理的原因：80868088系統(tǒng)的存儲空間lM字節(jié)(即220，要20位物理地址)，CPU內(nèi)部寄存器只有

11、16位（只能尋址64K字節(jié)）。整個存儲中間分成許多邏輯段。1存儲器地址的分段0段000000FFFF100001FFFF F0000FFFFF1段15段64KB64KB64KB10/12/2022192-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段存儲器的要求2-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段1存儲器地址的分段邏輯段1起點邏輯段2起點邏輯段3起點邏輯段4起點邏輯段164KB邏輯段264KB邏輯段364KB邏輯段464KB00000FFFFF0段000000FFFF100001FFFF F0000FFFFF1段15段64KB64KB64KB10/12/2022202-3 8086存儲器組織

12、 存儲器地址的分段1存儲器地2-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段分段管理的特點： 每段容量不超過64K字節(jié)； 允許各個邏輯段在整個存儲空間中浮動； 段和段之間可以連續(xù)，也可以分開或重疊。 存儲單元的實際地址：段地址+段內(nèi)偏移地址（IBM PC機規(guī)定段的首地址必須從每小段(paragraph)的首地址開始，機器規(guī)定每16字節(jié)為一小段，所以段起始地址必須能被16整除）。1存儲器地址的分段10/12/2022212-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段分段管理的特2-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段物理地址形成地址范圍：00000FFFFFH物理地址段基址16十偏移地址 其中：

13、段基址：放在段寄存器地址（CS、DS、ES、SS） 偏移地址：從段地址開始的相對偏移位置（放在指令指針寄存器IP、16位通用寄存器中）邏輯地址：段基址+偏移地址組成(無符號的16位二進(jìn)制數(shù)，程序設(shè)計時用)物理地址：存儲器的絕對地址，是CPU訪問存儲器的實際尋址地址。10/12/2022222-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段物理地址形成2-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段物理地址形成段基址 000015 0 3 2 1 0偏移地址15 0地址加法器物理地址19 0段基址指每段的起始地址，根據(jù)前述PC機規(guī)定，它必須是每小段的首地址，即必須能被16整除，則其低4位一定為0。從段寄存

14、器中取出段基址，將其左移4位，再與16位偏移地址相加，就得到了物理地址（由總線接口部件BIU的地址加法器完成）。 10/12/2022232-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段物理地址形成2-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段邏輯地址來源訪問存儲器的操作類型不同，BIU所使用的邏輯地址來源也不同 操作類型隱含段地址替換段地址偏移地址取指令CS無IP堆棧操作SS無SPBP為間接SSCS、DS、ES有效地址EA存取變量DSCS、DS、ES有效地址EA源字符串DSCS、DS、ESSI目標(biāo)字符串ES無DI10/12/2022242-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段邏輯地址來源2-3

15、 8086存儲器組織 存儲器地址的分段邏輯地址來源IPCSSI, DI 或BXDSSP或BPSS代碼段數(shù)據(jù)段堆棧段取指令(IP)堆棧操作(SP)讀/寫存儲器操作數(shù)或訪問變量字符串尋址（源操作數(shù)放在DS：SI中，目標(biāo)操作數(shù)放在ES：DI中) 10/12/2022252-3 8086存儲器組織 存儲器地址的分段邏輯地址來源2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)概念兩個存儲體：偶地址存儲體+奇地址存儲體，各為512KByte，共1M Byte.512K8位奇地址存儲體（A0=1）512K8位偶地址存儲體（A0=0）000010000300005 FFFFF00000000020

16、0004 FFFFE2201 220210/12/2022262-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)概念兩個存儲體：偶地址存儲體+奇地址存儲體，各為512KByte，共1M Byte.512K8位奇地址存儲體（A0=1）512K8位偶地址存儲體（A0=0）000010000300005 FFFFF000000000200004 FFFFE2201 2202與數(shù)據(jù)總線低8位相連，當(dāng)A00時，選擇訪問偶地址存儲體，從低8位數(shù)據(jù)總線讀寫一個字節(jié)。與數(shù)據(jù)總線高8位相連，當(dāng)A01時，選擇訪問奇地址存儲體，從高8位數(shù)據(jù)總線讀寫一

17、個字節(jié)。10/12/2022272-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)概念BHE A0操作總線使用情況0 0從偶地址開始讀/寫一個字AD15 AD00 1從奇地址單元讀/寫一個字節(jié)AD15 AD81 0從偶地址單元讀/寫一個字節(jié)AD7 AD01 1無效0 1從奇地址開始讀/寫一個字AD15 AD81 0AD7 AD0BHE 、 A0 編碼含義10/12/2022282-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)概念34000FF0010000101

18、 00103125201字節(jié)存儲 ：一個字節(jié)存放一個單元。如單元00100H中的內(nèi)容為34H，表示為(00100H)34H。 字存儲：一個字存于相鄰兩個單元，且低位字節(jié)在低地址，高位字節(jié)在高地址，字單元的地址以低位地址表示。如：(00100H)1234H，(00103H)0152H 一個字可以從偶地址開始存放，也可以從奇地址開始存放。 10/12/2022292-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)讀寫操作00000FF100001000110002 00103100041122330000000FF100001000

19、110002 001031000411223311從偶地址讀一個字節(jié)從奇地址讀一個字節(jié)8086CPU訪問存儲器時，以字為單位進(jìn)行，并從偶地址開始。 10/12/2022302-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體結(jié)構(gòu)讀寫操作00000FF100001000110002 00103100041122333322從偶地址讀一個字從奇地址讀一個字00000FF100001000110002 00103100041122332211若字單元地址從偶地址開始，只需訪問一次存儲器 若字單元地址從奇地址開始，要訪問兩次存儲器 10/12

20、/2022312-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)分體2-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)存儲器與總線連接D7D0 數(shù)據(jù)總線D15D8 數(shù)據(jù)總線D7D0奇地址存儲體SEL A19A0D7D0偶地址存儲體SEL A19A0A0BHEA19A1 地址總線8086系統(tǒng)D7D0 數(shù)據(jù)總線D7D01M8位存儲體A19A0A19A0 地址總線8088系統(tǒng)0000000001FFFFF10/12/2022322-3 8086存儲器組織 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)存儲2-3 8086存儲器組織 堆棧的概念堆棧的定義堆棧是在存儲器中開辟一個區(qū)域，用來存放需要暫時保存的數(shù)據(jù)。堆棧段構(gòu)

21、成及特點 堆錢段由段定義語句在存儲器中定義的一個段，可以在存儲器1M字節(jié)空間內(nèi)任意浮動，容量小于等于64K字節(jié)。段基址由堆棧寄存器SS指定，棧頂由堆棧指針SP指定，SP指向當(dāng)前棧頂單元。 C0000 C1000sp向上增長棧底10/12/2022332-3 8086存儲器組織 堆棧的概念堆棧的定義堆棧是在2-3 8086存儲器組織 堆棧的概念堆棧的工作方式及特點 工作方式：“先進(jìn)后出”，指令為PUSH、POP，棧頂指針SP的變化由CPU自動管理。操作特點：以字為單位進(jìn)行操作，低字節(jié)在偶地址，高字節(jié)在奇地址，每訪問一次堆棧就能壓入彈出一個字。地址增長方式一般是向上增長：棧底設(shè)在存儲器的高地址區(qū)，

22、堆棧地址由高向低增長。C0000 C1000sp向上增長棧底10/12/2022342-3 8086存儲器組織 堆棧的概念堆棧的工作方式及特2-3 8086存儲器組織 堆棧的概念C0000 C1000sp向上增長棧底執(zhí)行PUSH指令時，CPU自動修改指針SP2SP。使SP指向新棧頂，然后將低位數(shù)據(jù)壓入(SP)單元，高位數(shù)據(jù)壓入(SP+1)單元。當(dāng)執(zhí)行POP指令時，CPU先將當(dāng)前棧頂SP(低位數(shù)據(jù))和SP+1(高位數(shù)據(jù))中的內(nèi)容彈出，然后再自動修改指針，使SP+2SP，SP指向新棧頂。10/12/2022352-3 8086存儲器組織 堆棧的概念C0000sp向上2-3 8086存儲器組織 堆棧

23、的概念C0000 C1000sp向上增長棧底例1假如當(dāng)前SSC000H堆棧段64K，SP1000H，指出當(dāng)前棧頂在存儲器中的位置。當(dāng)前棧頂在存儲器中的地址為C1000H 10/12/2022362-3 8086存儲器組織 堆棧的概念C0000sp向上2-3 8086存儲器組織 堆棧的概念例2上例中若AX3322H，BX1100H，CX6655H，執(zhí)行指令PUSH AX，PUSH BX，再執(zhí)行指令POP CX，此時堆棧中內(nèi)容發(fā)生什么變化，AX，BX，CX中的內(nèi)容是什么?C00002233sp棧底0011C0FFCC0FFEC10003322PUSH AX1100PUSH BX6655CXspC0

24、0002233棧底0011C0FFCC0FFEC10003322AX1100BX1100POP CX10/12/2022372-3 8086存儲器組織 堆棧的概念例2上例中若AX2-3 8086存儲器組織 堆棧的概念10/12/2022382-3 8086存儲器組織 堆棧的概念10/10/2022-3 8086存儲器組織 堆棧的概念堆棧的主要用途中斷，子程序調(diào)用，數(shù)據(jù)暫時保存?！咀⒁狻浚合冗M(jìn)入的內(nèi)容要后彈出，PUSH和POP指令要成對。 10/12/2022392-3 8086存儲器組織 堆棧的概念堆棧的主要用途102-4 8086系統(tǒng)配置 簡述系統(tǒng)配置方式：最小模式（ CPU的引腳MNMX瑞

25、接高電平+5V）最大模式（ CPU的引腳MNMX瑞接高電平低電平）系統(tǒng)配置特點：最小模式為單機系統(tǒng)，控制信號由CPU提供；最大模式為多處理器/協(xié)處理器系統(tǒng)，控制信號由總線控制器8288提供。（常用的處理器有數(shù)值運算協(xié)處理器8087，輸入/輸出處理器8089）CPU的2431引腳意義不同10/12/2022402-4 8086系統(tǒng)配置 簡述系統(tǒng)配置方式：10/10/2-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)8086CPU存儲器I/O接口芯片1片8284A，作為時鐘發(fā)生器3片82828283或74LS373，作為地址鎖存器2片82858287或74LS245，作為雙向數(shù)據(jù)總線收發(fā)器10/12/2022

26、412-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)8086CPU102-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)時鐘發(fā)生器RESVccCLKREADYRESETRDWRM / IOALE8086CPUA19 A16AD15AD0DENDT/RMN / MXVccSTB8282/8283OE8286/8287T地址/數(shù)據(jù)地址存儲器DATAI/O芯片DATABHEOEBHE20位16位地址總線數(shù)據(jù)總線10/12/2022422-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)時鐘RESVccC2-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)8282/8283是三態(tài)緩沖的8位數(shù)據(jù)鎖存器，8282的輸入和輸出信號同相(8283的輸入和輸出信號反相)。 地址鎖存器8282/828310/12/2022432-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)8282/82832-4 8086系統(tǒng)配置 最小模式系統(tǒng)8286/8287是三態(tài)8位雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器，可增加驅(qū)動能力。8286數(shù)據(jù)輸入與輸出同相(8287數(shù)據(jù)輸入與輸出反相)。 雙向數(shù)據(jù)總線收發(fā)器8286/828710/12/20