江西農(nóng)業(yè)大學微機原理第2章

第2章16位和32位微處置器教學建議，本章重點為8086的編程構造，尤其是存放器組；8086標志存放器各個標志的含義；8086的讀寫時序、總線操作和中斷機制；Pentium的先進技術；Pentium的任務方式；Pentium的原理構造、存放器組和描畫符；Pentium的主要信號；Pentium的總線形狀；Pentium的中斷機制和中斷描畫符表；Pentium的段頁兩級維護機制。微處置器的性能目的①字長②主頻圖2.18086的編程構造1．總線接口部件①4個段地址存放器，CS16位的代碼段存放器DS16位的數(shù)據(jù)段存放器ES16位的附加段存放器SS16位的堆棧段存放器②16位的指令指針存放器IP③20位的地址加法器④6字節(jié)的指令隊列緩沖器2.執(zhí)行部件4個通用存放器，即AX、BX、CX、DX4個公用存放器，即BP、SP、SI、DI標志存放器算術邏輯部件標志存放器；根據(jù)功能，分為兩類形狀標志控制標志形狀標志SFZFPFCFAFOF控制標志DFIFTF3.8086的總線周期的概念4個時鐘周期，T1形狀T2形狀T3形狀T形狀T4形狀圖2.2典型的8086總線周期序列最小方式和最大方式的概念最小方式最大方式兩個協(xié)處置器數(shù)值運算協(xié)處置器8087輸入/輸出協(xié)處置器80898086的引腳信號和功能留意以下幾點：①

8086的數(shù)據(jù)線和地址線是復用的，②

8086可用高8位傳送1字節(jié)，也可用低8位傳送1個字節(jié)，還可一次傳送1個字③

RESET是系統(tǒng)復位信號8086的引腳引腳信號①GND、VCC 地和電源②AD15～AD0 地址/數(shù)據(jù)復用引腳，雙向任務③A19/S6～A16/S3 地址/形狀復用引腳，輸出④BHE＃/S7 高8位數(shù)據(jù)總線允許/形狀復用引腳，輸出⑤NMI 非屏蔽中斷引腳,輸入⑥INTR 可屏蔽中斷懇求信號,輸入⑦RD＃ 讀信號，輸出⑧CLK) 時鐘，輸入⑨RESET(reset) 復位信號，輸入⑩READY(ready) “預備好〞信號，輸入⑾TEST＃(test) 測試信號，輸入⑿MN/MX＃ 最小和最大方式控制信號，輸入最小方式最小方式信號①INTA＃中斷呼應信號，輸出②ALE 地址鎖存允許信號，輸出③DEN＃ 數(shù)據(jù)允許信號，輸出④DT/R＃數(shù)據(jù)收發(fā)信號，輸出⑤M/IO＃ 存儲器/輸入/輸出控制信號，輸出⑥WR＃(write) 寫信號，輸出⑦HOLD和HLDA 總線堅持懇求信號和總線堅持呼應信號最小方式配置圖最小方式銜接特點：MN/MX＃端接+5V時鐘發(fā)生器地址鎖存器存儲器和外設較多時，需求總線收發(fā)器M/IO、RD、WR信號的關系圖2.5 8284A和8086的銜接最大方式〔QS1、QS0 指令隊列形狀信號〕S2#、S1#、S0# 總線周期形狀信號最大方式下的典型配置總線控制器8288的銜接微型機系統(tǒng)主要操作①系統(tǒng)的復位和啟動操作；②暫停操作；③總線操作；④中斷操作；⑤最小方式下的總線堅持；⑥最大方式下的總線懇求/允許。系統(tǒng)的復位和啟動操作CS=FFFFHIP＝0000H復位操作的時序?？偩€讀操作寫操作時序中斷操作和中斷系統(tǒng)兩大類：硬件中斷；軟件中斷。8086的中斷分類中斷向量和中斷向量表硬件中斷NMIINTR硬件中斷的呼應和時序

從數(shù)據(jù)總線上讀取中斷類型碼，將其存入內部暫存器。將標志存放器的值推入堆棧。把標志存放器的中斷允許標志IF和跟蹤標志TF清零。將斷點維護到堆棧中。找到中斷向量，轉入相應的中斷處置子程序8086對中斷的呼應中斷呼應要用兩個總線周期?？善帘沃袛鄷r，CPU執(zhí)行的總線時序：第1步，執(zhí)行2個中斷呼應總線周期第2步，執(zhí)行1個總線寫周期第3步，將標志存放器的中斷允許標志IF和單步標志TF置成0第4步，執(zhí)行1個總線寫周期第5步，執(zhí)行1個總線寫周期第6步，執(zhí)行1個總線讀周期第7步，執(zhí)行1個總線讀周期中斷處置子程序維護中斷現(xiàn)場。設置中斷允許標志IF來開放中斷中斷處置的詳細內容恢復存放器中斷前往指令軟件中斷的特點①中斷類型碼由指令提供。②不執(zhí)行中斷呼應總線周期。③不受中斷允許標志IF的影響④執(zhí)行軟件中斷時，對外部硬件中斷懇求的反映不同于硬件中斷⑤軟件中斷沒有隨機性最小方式下的總線堅持總線堅持懇求/堅持呼應時序最大方式下的總線懇求/授權最大方式下的總線懇求/允許/釋放時序8086的存儲器編址8086系統(tǒng)中存儲器物理地址的計算方法復位后FFFF+0000———————FFFF0圖2.18CS、DS、SS和其他存放器組合指向存儲單元的表示圖存儲器中，有幾個部分的用途是固定的：

①00000～003FFH②B0000H～B0F9FH③B8000H～BBF3FH④FFFF0H～FFFFFH8086的I/O編址8086允許有65535(64K)個8位的I/O端口對I/O端口，可用兩種方式進展編址：和存儲器一致編址I/O獨立編址32位微處置器Pentium的先進技術

1.

先進的體系構造2．CISC和RISC相結合的技術3.超標量流水線技術4.先進的分支預測技術指令流水線的組成總線接口部件、指令預取部件、指令譯碼部件執(zhí)行部件Pentium的三種任務方式，實地址方式維護方式虛擬8086方式實地址方式的特點①尋址機構、存儲器管理、中斷處置機構均和8086一樣。②操作數(shù)默許長度為16位。③存儲器容量最大為1MB，采用分段方式，每段大小固定為64KB。④存儲器中保管兩個固定區(qū)域FFFF0H～FFFFFH，00000～003FFH。維護方式的特點①存儲器用邏輯地址空間、線性地址空間和物理地址空間三種方式來描畫。②映像機制使邏輯地址空間大大超越實踐的內存空間③既能進展16位運算，也能進展32位運算。虛擬8086方式特點①可以執(zhí)行8086的運用程序。②段存放器的用法和實地址方式時一樣，即段存放器內容左移4位加上偏移量為線性地址。③存儲器尋址空間為1MB，在分段根底上又分頁，每頁4KB。實地址方式和虛擬8086方式區(qū)別：①多義務問題②尋址空間問題。③內存管理問題Pentium的原理構造

總線接口部件U流水線和V流水線數(shù)據(jù)Cache指令Cache指令預取部件指令譯碼器控制ROM分支目的緩沖器BTB控制部件浮點處置部件FPU分段部件和分頁部件存放器組總線接口部件完成如下總線功能①地址驅動和傳輸。②數(shù)據(jù)驅動。③數(shù)據(jù)總線寬度控制。④數(shù)據(jù)緩沖。⑤總線操作的控制功能⑥奇/偶校驗告示功能⑦Cache操作控制Pentium的主要部件和原理構造

2.6Pentium的存放器和相關機制Pentium的存放器組Pentium的存放器組包括①

根本存放器組。②

系統(tǒng)存放器組；③浮點存放器組根本存放器組通用存放器指令指針存放器和標志存放器標志存放器段存放器和描畫符以及維護方式的尋址機制

三種描畫符表全局描畫符表GDT部分描畫符表LDT中斷描畫符表IDT圖2.26維護方式下段地址的產(chǎn)生段選擇子包含3個部分的內容l描畫符表指示標志TI描畫符索引DI懇求特權級RPL維護方式下段地址的產(chǎn)生

系統(tǒng)地址存放器包括GDTRIDTRTRLDTR圖2.27 4個系統(tǒng)地址存放器的構造控制存放器調試存放器形狀存放器控制字存放器Pentium的主要信號

Pentium的主要信號1.地址線及控制信號lA31～A3 地址線。lAP 地址的偶校驗碼位。lADS# 地址形狀輸出信號。lA20M# A20以上的地址線屏蔽信號。lAPCHK# 地址校驗出錯信號。

Pentium的主要信號2.數(shù)據(jù)線及控制信號lD63～D0數(shù)據(jù)線。lBE7#～BE0#字節(jié)允許信號。lDP7～DP0奇/偶校驗信號。lPCHK#讀校驗出錯。lPEN#奇/偶校驗允許信號。Pentium的主要信號3.總線周期控制信號lD/C# 數(shù)據(jù)/控制信號。lM/IO# 存儲器和I/O訪問信號lW/R# 讀/寫信號。lLOCK#總線封鎖信號lBRDY#突發(fā)就緒信號lNA# 下一個地址有效信號。lSCYC分割周期信號。Pentium的主要信號4.Cache控制信號lCACHE#Cache控制信號。lEADS#外部地址有效信號。lKEN# Cache允許信號。lFLUSH# Cache擦除信號。lAHOLD地址堅持/懇求信號。lPCD Cache制止信號。lPWT 片外Cache的控制信號。lWB/WT#片內Cache回寫/通寫選擇信號lHIT#和HITM#Cache命中信號和命中Cache的形狀信號lINV 無效懇求信號Pentium的主要信號5.系統(tǒng)控制信號INTRNMIRESETCLKINITPentium的主要信號6．總線仲裁信號HOLDHLDABREQBOFF＃Pentium的主要信號7.檢測與處置信號l

BUSCHK# l

FERR# l

IGNNE#l

FRCMC# lIERR# Pentium的主要信號8.系統(tǒng)管理方式信號SMI#SMIACT#Pentium的主要信號9．測試信號l

TCKl

TDIl

TDOl

TMSl

TRST#Pentium的主要信號10．跟蹤和檢查信號lBP3～BP0lPM1～PM0BT3～BT0IU和IVIBTR/S#PRDYPentium的幾種總線形狀T1形狀T2形狀T12形狀T2P形狀TD形狀

Ti形狀總線形狀之間的轉換Pentium的總線周期

非流水線式讀/寫周期流水線式讀/寫周期3)突發(fā)式讀/寫周期非流水線式讀/寫周期流水線式讀/寫周期突發(fā)式讀/寫周期Pentium的中斷機制

仍為兩大類硬件中斷軟件中斷異常和中斷異常分為三類缺點圈套異常終止Pentium的保管中斷

中斷類型號含義中斷類型號含義0123456789

除數(shù)為0中斷單步中斷非屏蔽中斷斷點中斷溢出中斷BOUND指令缺點中斷無效操作碼中斷浮點部件不可用中斷雙缺點中斷保管1011121314151617..3132～255

無效義務形狀段中斷段不存在中斷堆棧異常中斷普通維護中斷頁缺點中斷保管浮點錯誤中斷對準檢查中斷保管

可屏蔽中斷

中斷描畫符的通用格式