仁愛學院微機原理復習2

2.38086中的標志寄存器和堆棧

1一、標志寄存器（FlagRegister）8086CPU中有一個16位的標志寄存器（FR），共設有9個標志位，用以反映算術、邏輯運算結果的特征及反映CPU的控制，有7位無用。

不同的指令對標志的影響是不同的（如傳送類、轉移類等指令不影響標志位，而算術邏輯運算大部分都影響標志位）；反之，不同的標志也影響著指令執(zhí)行的結果。

2一、標志寄存器（FlagRegister）（續(xù)）

其中6個狀態(tài)標志：CF、PF、AF、ZF、SF、OF

3個控制標志：IF、DF、TF。

有7位空的未用。OFDFIFTFSFZFAFPFCF15141312111098765432103一、標志寄存器（FlagRegister）（續(xù)）CF：進位標志（CarryFlag）

當運算的結果在最高位（8位，16位）上產(chǎn)生一個進位或借位時，CF=1；反之，CF=0。PF：奇偶標志（ParityFlag）

當運算結果低8位中“1”的個數(shù)為偶數(shù)時，PF=1；為奇數(shù)時，PF=0。4一、標志寄存器（FlagRegister）（續(xù)）AF：輔助進位標志（AuxiliaryCarryFlag）

在算術運算中，當一個8位（或16位）數(shù)的低4位向高4位（即b3位向b4位）有進位或借位時，AF=1；反之，AF=0。此標志用于BCD碼運算指令中。ZF：零標志（ZeroFlag）

當運算結果為全“0”時，ZF=1；反之，ZF=0。5SF：符號標志（SignFlag）

當運算結果的最高位為“1”時，SF=1；反之，SF=0。OF：溢出標志（OverflowFlag）

在算術運算中，符號數(shù)的運算結果超出8位或（16位）符號數(shù)表達的范圍，OF=1；反之，OF=0。（8位：-128～+127；16位：-32768～+32767）溢出與進位是兩個不同性質(zhì)的標志，一個反映符號數(shù)，一個反映純數(shù)值。6此外還設有3個控制標志：DF：方向標志（DirectionFlag）

用于控制字符串操作指令的步進方向。當DF=0時，表示從低址向高址以遞增順序進行串處理；當DF=1時，表示從高址向低址以遞減順序進行串處理。7IF：中斷允許標志（InterruptenableFlag）

當IF=1時，允許中斷；當IF=0時，禁止中斷。該標志可用指令STI或CLI使其置1或0。

IF標志對NMI信號或由內(nèi)部中斷（INTn）無作用。8TF：陷阱或跟蹤標志（TrapFlag）

當TF=1時，CPU進入單步工作方式，每執(zhí)行完一條指令就自動產(chǎn)生一個內(nèi)部中斷，以便進行程序調(diào)試。當TF=0時，連續(xù)執(zhí)行程序。（沒有專門的指令使TF置1或0）9二、堆棧什么是堆棧？堆棧是一個按照后進先出（LIFO—LastInFirstOut）的原則存取數(shù)據(jù)的部件或區(qū)域。硬件堆棧：內(nèi)部寄存器作為堆棧，工作速度快，容量不大：軟件堆棧：用內(nèi)存作為堆棧，工作速度慢，容量大，內(nèi)存有多大，堆棧就有多大，堆棧由一個堆棧指針SP和一個棧區(qū)組成。10為什么要用堆棧？主程序與子程序，主程序調(diào)用子程序，或者子程序調(diào)用子程序，或者處理中斷服務程序，CPU必須把主程序調(diào)用子程序指令的下一條指令的地址（或中斷時的斷點）即PC值保留下來，才能保證子程序（或中斷服務程序）執(zhí)行完之后正確返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。另外，調(diào)用子程序之前的有關REG、標志位也要及時正確的保存下來。11堆棧如何操作？

堆棧必須設有一個區(qū)域（棧區(qū)），還需一個指針（SP），指示棧在什么位置。8086與棧有關的寄存器是SS和SP。SS：標識現(xiàn)行堆棧的基地址；

SP：標識現(xiàn)行堆棧的段內(nèi)偏移量。

8086中的棧是“向下生成”的棧，即隨著入棧數(shù)據(jù)增加，SP值減小。有些處理器或單片機還有“向上生成”的棧。12

SP值由指令MOVSP，data設定初值?？諚r，棧頂與棧底是重合的，隨著壓入棧中數(shù)據(jù)增加，堆棧擴展，SP減小，SP始終指向棧頂。堆棧操作有專門的指令PUSH××與POP××。8086的入棧與出棧彈出操作每次是一個字，而不是一個字節(jié)。13舉例：若SS=1200H，SP=1000H，執(zhí)行PUSHAX（設AX=1234H），看棧針與棧中的內(nèi)容。

先修改棧針，再壓入數(shù)據(jù)，先壓入高字節(jié)，后壓入低字節(jié)。分兩步：1.先SP－1→SP，壓入高位字節(jié)（即AH內(nèi)容）；2.再SP－1→SP，壓入低位字節(jié)（即AL內(nèi)容）。14

壓入堆棧操作如圖：SS×16+SP12000H+1000H13000H3412××低址高址SP=1000HSP－1→0FFFHSP－1→0FFEHM12FFEH12FFFH13000HAX=1234(2)(1)15出棧操作與入棧操作相反：1.先彈出低位內(nèi)容，修改SP→SP+1；2.再彈出高位內(nèi)容，再修改SP→SP+1；注：CALL與RET中保護斷點與恢復斷點是由指令自動完成的。16舉例：若SS=1500H，SP=1000H，執(zhí)行POPBX（設棧中數(shù)據(jù)=5678H），看棧針與棧中的內(nèi)容如何變化。彈出也分為兩步：

?先彈出低8位（78H→BL），修改棧針，SP+1→SP;

?再彈出高8位（56H→BH），再修改棧針，SP+1→SP;

執(zhí)行POPBX

指令后，BX=5678H,SP=1002H,SS=1500H,

堆棧中的數(shù)據(jù)仍然不變。17彈出操作如下圖：SS×16+SP15000H+1000H16000H7856××低址高址SP=1000HSP+1→1002HSP+1→1001HM16000H16001H16002HBX=BHBL5678(1)(2)18第四節(jié)8086系統(tǒng)的組成19一、存儲器的組織與分段存儲器組織

8086有20位地址線，尋址范圍1M字節(jié)（從00000H～FFFFFH），每一單元都有一個唯一的物理地址，每個單元存儲一個字節(jié)，任何兩個相鄰單元可存放一個字（word）。80386~Pentium處理器都是32位的地址，尋址范圍為232=4GBytes=（4096MB）。20幾個基本概念：

字節(jié)地址—對應的單元地址；字地址—兩個地址中低址作為字地址；字符串地址—低字節(jié)存放在低址單元，高字節(jié)存放在高址單元。21例1：把5678H寫入1002H單元。78H→1002H56H→1003H7856M1002H1003H22例2：把字串12345678H寫入1000H單元。78→1000H…12→1003H

讀：從1002H讀出時，讀一個字節(jié)是34，讀一個字是1234；從1001讀出一個字是3456H，但讀奇址的字時，需訪問內(nèi)存兩次，忽略掉78H與12H；讀寫字節(jié)時每次數(shù)據(jù)總線上仍是16位，忽略掉另一個字節(jié)。請參看P47圖2.15，8086從存儲器中讀、寫字與字節(jié)示意圖78563412M100010011002100323存儲器分段分段原因：CPU內(nèi)沒有設置20位的地址寄存器，只有16位的寄存器，16位寄存器無法存放20位地址，所以把20位地址分為基地址（段）和偏移量；分別存放在兩個16位寄存器中。好處是：程序區(qū)、堆棧區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)可以互相隔離，方便程序的再定位。?允許段重疊：根據(jù)情況，段與段之間可以重疊，幾個段可以在一個64K段內(nèi)，但各段的起始地址是不同的。24?8086系統(tǒng)存儲器分段示意圖

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存儲器的實際地址就是物理地址（或絕對地址）20位；存儲器的邏輯地址是段基址和16位偏移量組成。因為段REG為16位，所以每64KByte為一段。實際地址是由段地址左移4位加上所對應的16位地址偏移量。

CPU中的BIU中有一個20位地址加法器，用來形成20位的物理地址。（段自動左移4位與偏移量相加）268086物理地址的形成27不同的邏輯地址可以變換成同一個物理地址，反之亦然。例如：物理地址為25000H

邏輯地址：段基址為2000H，偏移量5000H段基址為2100H，偏移量4000H段基址為2200H，偏移量3000H28二、輸入/輸出結構8086可訪問8位I/O端口或16位I/O端口，若直接尋址方式尋I/O端口，用8位地址，可訪問28=256個端口地址；若用間接尋址方式尋I/O，用16位地址，可訪問216=64K個端口地址；間接尋址通過DX寄存器，I/O端口不設段REG，可以認為全部端口都在同一個段內(nèi)。8086系列的處理器設有專門的I/O指令（即IN和OUT指令）。29三、總線接口部件介紹兩種常用的總線接口部件：地址鎖存器和總線驅動器。下面是本教材（采用國際符號）和某些教材的邏輯門電路符號對照表30三、總線接口部件地址鎖存器（8282）（或74LS373）8282（或373）是帶三態(tài)輸出緩沖器的8位雙向鎖存器。選通信號：STB（Strobe）把輸入數(shù)據(jù)鎖入鎖存器。當STB=1時，輸入數(shù)據(jù)；當STB=0時，鎖存數(shù)據(jù)；

ALE→STBOE為輸出允許信號，當其為低時，數(shù)據(jù)就出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；OE=1時，鎖存器處于高阻。31帶三態(tài)緩沖的8位數(shù)據(jù)鎖存器82828282內(nèi)部結構STB：選通脈沖OE：為0時輸出有效為1時輸出為高阻32雙向總線驅動器（總線收發(fā)器）數(shù)據(jù)鎖存不是必須的，但在較大的系統(tǒng)中，由于使用的存儲器和I/O接口數(shù)量較多，為了增加CPU數(shù)據(jù)總線帶負載的能力，一般接入總線驅動器以提高數(shù)據(jù)總線帶負載之能力。33

8286（或74LS245）是8位總線驅動器（雙向）

T是控制收發(fā)方向的輸入控制信號：T=1，A→B；T=0，B→A；OE=0，輸出允許信號；OE=1，8086是高阻。8286可以提供32mA驅動。34帶三態(tài)的8位雙向數(shù)據(jù)緩沖器82868286內(nèi)部結構圖35四、8086的兩種組態(tài)最小組態(tài)：

CPU提供所有的總線控制信號，以實現(xiàn)與MEM和I/O接口的連接。（最小組態(tài)如下圖）368086最小模式37最大組態(tài)：當MN/MX=0時，8086組成最大組態(tài)，以組成多處理器系統(tǒng)。在此組態(tài)下，一些系統(tǒng)資源由多個處理器所公用，它們被稱為全局資源；另一些資源為某個處理器所專用的，稱為局部或專用資源。

38在多處理器系統(tǒng)中，任何時刻只能有一個處理器訪問總線，采取的措施是：總線控制器（8288）（產(chǎn)生命令和控制時序，提供總線驅動能力）8288對8086的三個總線狀態(tài)信號（S0、S1、S2）進行譯碼，以產(chǎn)生與多總線結構兼容的各種定時命令和控制信號。譯出8種信號，111時不用（無源），還有7種作為命令信號，請參看下表。39總線狀態(tài)碼與輸出命令對應表40

（1）8288總線控制器418288提供超前寫命令（AMWC、AIOC）：

即在寫周期開始之前就啟動寫過程，其時序與讀命令相同，在一定程度上避免處理器進入沒必要的等待狀態(tài)。8288有兩種工作方式，由IOB決定：當IOB=0，系統(tǒng)總線工作方式；當IOB=1，I/O總線工作方式（8089I/O處理器）42（2）總線裁決器（8289）有了8289，才允許多個處理器（8086，8087，8089等）駐留在系統(tǒng)總線上，每個處理器都有自己的裁決器，每個裁決器都有一個總線請求信號BREQ?？偩€的裁決器根據(jù)8086系統(tǒng)的多總線裁決規(guī)程進行。裁決器的連接方式有3種：⑴.并聯(lián)優(yōu)先權判別方式（BREQ送入優(yōu)先權編碼器）⑵.串聯(lián)優(yōu)先權判別方式（與連接位置有關，菊花鏈）⑶.循環(huán)優(yōu)先權判別方式（動態(tài)分配，電路復雜）43總線裁決器（8289）8289總線裁決器44（3）8086最大組態(tài)圖8086最大組態(tài)特點：三個狀態(tài)信號S0~S2經(jīng)8288總線譯碼器譯碼后產(chǎn)生最大組態(tài)時CPU對外的控制信號（共七個信號），8288本身還提供一些控制信號。最大組態(tài)電路如下圖所示。4546第五節(jié)8086系統(tǒng)時鐘與總線周期

47一、系統(tǒng)時鐘?時鐘發(fā)生器：8284A提供系統(tǒng)時鐘。8284A組成：晶體震蕩器，一個三分頻器，起步作用的READY信號及復位RESET信號。功能：提供時鐘源（EFI和晶體）信號與時鐘的同步：多個8284的同步，外部事件（Ready、Reset）與時鐘同步。輸出：