微型計(jì)算機(jī)概述1課件

微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)8088(8086)CPU系統(tǒng)總線的形成微型計(jì)算機(jī)概述1第一代（1971~1973）：4位、低檔8位第二代（1974~1978）：中高檔8位第三代（1978~1981）：16位第四代（1981~1992）：32位第五代（1993~）：64位微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展2微型計(jì)算機(jī)的組成及各部分的功能：

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分組成

(a)硬件系統(tǒng)CPU總線形成內(nèi)存內(nèi)存接口接口接口接口系統(tǒng)總線外設(shè)微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu)3圖中虛線中的部分稱為微型計(jì)算機(jī)；若集成在一塊集成電路芯片上，則稱為單片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)；若再包括構(gòu)成構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)所必須的外設(shè)，則稱為微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；微型計(jì)算機(jī)的主要組成部分：

1）微處理器或中央處理單元（CPU）

2）內(nèi)部存儲(chǔ)器（簡(jiǎn)稱內(nèi)存）

3）輸入輸出接口（簡(jiǎn)稱接口）

4）系統(tǒng)總線4CPU包含運(yùn)算器、控制器及其他功能，能進(jìn)行算術(shù)、邏輯及控制操作。內(nèi)存指微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存貯器。 1）內(nèi)存存放微型計(jì)算機(jī)要執(zhí)行的程序和數(shù)據(jù)。 2）存儲(chǔ)器由若干單元組成，每個(gè)單元為一個(gè)字節(jié)（8位二進(jìn)制數(shù)）。 3）存儲(chǔ)單元的地址為存儲(chǔ)單元的編號(hào)，地址從0開(kāi)始，常用16進(jìn)制數(shù)表示。系統(tǒng)總線是用來(lái)傳送信息的一組通信線，包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。5接口是介于計(jì)算機(jī)和外部設(shè)備之間的一個(gè)中間部件(b)軟件系統(tǒng)由系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件組成6微型計(jì)算機(jī)的工作過(guò)程微型計(jì)算機(jī)將任務(wù)分解成一些列基本動(dòng)作CPU的基本動(dòng)作（CPU的操作）：

1）簡(jiǎn)單的算術(shù)運(yùn)算或邏輯運(yùn)算

2）從存貯器取數(shù)、存數(shù)

3）由接口取數(shù)、送數(shù)通知微處理器進(jìn)行某種操作的代碼稱為指令微處理器在一個(gè)時(shí)刻只能完成一種操作完成某種任務(wù)的一組指令稱為程序，計(jì)算機(jī)的工作就是執(zhí)行程序

7例：求解“7+10=?”解：具體步驟包括： 7→AL，AL+10→AL 含義：把7送到AL； 將AL中的7和10相加；將獲得的結(jié)果存入AL；

8變成計(jì)算機(jī)能夠直接識(shí)別程序1011000000000111第一條指令0000010000001010第二條指令11110100第三條指令

9機(jī)器碼不便記憶，易出錯(cuò)常用助記符加操作數(shù)表示指令 上述程序可寫(xiě)成： MOVAL，7 ADDAL，10 HLT機(jī)器碼表示的程序存放于內(nèi)存之某一區(qū)域中微處理器通過(guò)總線依據(jù)指令的順序?qū)⒅噶钜粭l接一條取進(jìn)微處理器并執(zhí)行108088(8086)CPU概述

8088的指令以字節(jié)為基礎(chǔ)，具有如下特點(diǎn)：

1）建立4字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列

2）設(shè)立地址段寄存器

3）在結(jié)構(gòu)上和指令設(shè)置方面支持多微處理器系統(tǒng)11建立4字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列

a)8位微處理器，取指和執(zhí)行指令順序進(jìn)行，總線利用率低。取指取指執(zhí)行執(zhí)行 b)在8088中，設(shè)置了4字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列。 CPU從隊(duì)列中取出指令執(zhí)行； 總線接口單元負(fù)責(zé)從內(nèi)存中取出指令來(lái)補(bǔ)充隊(duì)列（當(dāng)隊(duì)列中有兩個(gè)字節(jié)以上的空位時(shí)）；12取指令和執(zhí)行指令并行進(jìn)行；提高了微處理器的指令執(zhí)行速度以及總線的利用率。取指執(zhí)行取指執(zhí)行取指執(zhí)行13設(shè)立地址段寄存器

a)8088內(nèi)部地址線為16位，故由ALU提供的最大地址空間為64KB。 b)將存儲(chǔ)器的空間分成若干段，每段64KB。 c)8088中設(shè)立一些段寄存器，存放段的起始地址（16位）。

d)實(shí)際地址等于段地址和CPU提供的16位偏移地址按一定規(guī)律相加而形成的20位地址。

e)8088的地址空間為1MB。14在結(jié)構(gòu)上和指令設(shè)置方面支持多微處理器系統(tǒng)

a)8088進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算比較耗費(fèi)時(shí)間。

b)開(kāi)發(fā)了專門(mén)用于浮點(diǎn)運(yùn)算的協(xié)處理器。

c)8088中在結(jié)構(gòu)和指令方面已經(jīng)考慮了能夠和8087相連接，組成運(yùn)算速度很高的處理單元。

d)8088中在結(jié)構(gòu)和指令方面已經(jīng)考慮了能夠構(gòu)成共享總線的多微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 。15a)8088CPU有40條引線b)許多引線具有雙重功能，分時(shí)復(fù)用工作。c)具有MN/MX輸入引8088CPU引線及其功能線，為1時(shí)，8088CPU工作于最小模式，為0時(shí)工作于最大模式。16d)8086/8088CPU的兩種工作模式 最小模式:系統(tǒng)中只有一個(gè)8088/8086微處理器，所有總線控制信號(hào)均直接由8088/8086CPU產(chǎn)生，系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路被減到最少，適用于規(guī)模較小的微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。

17最大模式：系統(tǒng)至少包含兩個(gè)微處理器，其中一個(gè)為主處理器，即8086/8086CPU，其它的稱之為協(xié)處理器，即協(xié)助主處理器工作。與8088/8086CPU配合工作的協(xié)處理器有兩類，一類是數(shù)值協(xié)處理器8087，另一類是輸入/輸出協(xié)處理器8089。8087專用于數(shù)值運(yùn)算，能實(shí)現(xiàn)多種類型的數(shù)值運(yùn)算，如高精度的整型和浮點(diǎn)型數(shù)值運(yùn)算，超越函數(shù)（三角函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)）的計(jì)算等。188089協(xié)處理器有一套專門(mén)用于輸入/輸出操作的指令系統(tǒng)，可以直接為輸入/輸出設(shè)備服務(wù)，使主處理器不再承擔(dān)這類工作。在系統(tǒng)中增加8089協(xié)處理器之后，會(huì)明顯提高主處理器的效率，尤其是在輸入/輸出操作比較頻繁的系統(tǒng)中。19最小模式下的引線 最小模式下，8088CPU的引線如圖

(不包括括號(hào)內(nèi)的信號(hào))。 1）A16~A19/S3~S6:分時(shí)復(fù)用、三態(tài)輸出。 在CPU執(zhí)行指令的過(guò)程中，某一時(shí)刻輸出A16~A19（地址的最高4位）。另一時(shí)刻輸出狀態(tài)信息S3~S6。

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S6始終為低；S5指示狀態(tài)寄存器中的中斷允許標(biāo)志的狀態(tài)；S4、S3如下表：S4S3所代表段寄存器00數(shù)據(jù)段寄存器01堆棧段寄存器10代碼段寄存器或不使用11附加段寄存器21 當(dāng)CPU訪問(wèn)I/O端口時(shí)，不使用這4位地址，這4條線的輸出均為低電平。 在一些特殊情形，這4條線還可處于高阻狀態(tài)。222）A8~A15:三態(tài)輸出引線。CPU尋址內(nèi)存或接口時(shí)，這些引線送出地址A8~A15。3）AD0~AD7：分時(shí)復(fù)用的地址數(shù)據(jù)線。傳送地址時(shí)三態(tài)輸出。傳送數(shù)據(jù)時(shí)可雙向三態(tài)輸入/輸出。 CPU讀寫(xiě)數(shù)據(jù)時(shí)，先給出地址再讀寫(xiě)數(shù)據(jù)；于是地址與數(shù)據(jù)在時(shí)序上存在先后； 在CPU的外部配置地址鎖存器；234）IO/M(IO/Memory):存儲(chǔ)器或I/O端口訪問(wèn)信號(hào)。5）WR:寫(xiě)信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效，表示CPU正在寫(xiě)存貯器或I/O端口。6）DT/R:數(shù)據(jù)發(fā)出/接收控制信號(hào)，控制數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器8286/8287的數(shù)據(jù)傳送方向，當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)由CPU經(jīng)總線收發(fā)器8286/8287輸出，否則，數(shù)據(jù)傳送方向相反。247）DEN:數(shù)據(jù)允許信號(hào)，用作數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器的片選信號(hào)，表示CPU當(dāng)前準(zhǔn)備發(fā)送或接收一項(xiàng)數(shù)據(jù)。8）ALE：地址鎖存允許信號(hào)，CPU通過(guò)該引腳向地址鎖存器8282/8283發(fā)出地址鎖存允許信號(hào)，把當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線上輸出的地址信息，鎖存到地址鎖存器8282/8283中去。注意：ALE信號(hào)不能被浮空。259）RD：讀信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效，表示CPU正在讀存貯器或I/O端口。10）READY：準(zhǔn)備就緒輸入信號(hào)，接收來(lái)自于內(nèi)存單元或I/O端口向CPU發(fā)來(lái)的“準(zhǔn)備好”狀態(tài)信號(hào)，表示CPU訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或I/O端口已為傳送做好準(zhǔn)備。若未準(zhǔn)備就緒，則要求CPU插入TWAIT周期，直至ready有效為止。2611）INTR：可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)，電平觸發(fā)，CPU在每條指令執(zhí)行的最后一個(gè)時(shí)鐘周期采樣該信號(hào)，決定是否進(jìn)入中斷響應(yīng)周期，該信號(hào)可以用軟件復(fù)位內(nèi)部的中斷允許位進(jìn)行屏蔽12）TEST：測(cè)試信號(hào)輸入引腳，低電平有效，TEST信號(hào)與WAIT指令結(jié)合起來(lái)使用，CPU執(zhí)行WAIT指令后，處于等待狀態(tài)，當(dāng)TEST引腳輸入低電平時(shí)，系統(tǒng)脫離等待狀態(tài)，繼續(xù)執(zhí)行被暫停執(zhí)行的指令。13）NMI：非屏蔽中斷輸入信號(hào)，邊沿觸發(fā)，正跳變有效。該信號(hào)不能被屏蔽，當(dāng)有效時(shí)，CPU在現(xiàn)行指令執(zhí)行結(jié)束后就引起中斷。2714）RESET：CPU的復(fù)位輸入信號(hào)，高電平有效，為使CPU完成內(nèi)部復(fù)位，該信號(hào)至少保持4個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)RESET返回低電平時(shí)，CPU將重新啟動(dòng)。復(fù)位后的內(nèi)部寄存器狀態(tài)28復(fù)位后各引腳的狀態(tài)（續(xù)）2915）INTA：CPU輸出的中斷響應(yīng)信號(hào)，表示CPU響應(yīng)了外部輸入的INTR信號(hào)。16）HOLD：高電平有效的輸入信號(hào)，用于向CPU請(qǐng)求總線。當(dāng)某一部件要占用系統(tǒng)總線時(shí)，可通過(guò)這條輸入線向CPU提出請(qǐng)求。17）HLDA：CPU對(duì)HOLD請(qǐng)求的響應(yīng)信號(hào)。18）SS0:是一條狀態(tài)輸出線，用來(lái)與IO/M、DT/R決定8088芯片當(dāng)前總線周期的讀寫(xiě)操作。30IO/M、DT/R、SS0狀態(tài)編碼31寫(xiě)在最后成功的基礎(chǔ)在于好的學(xué)習(xí)習(xí)慣