位和位微處理器課件

第2章16位和32位微處理器本章重點:CPU的編程結構

標志寄存器的含義

CPU的操作時序

CPU的中斷分類和中斷向量硬件中斷和軟件中斷的區(qū)別，軟件中斷的特點微處理器的性能指標： ①字長 ②主頻16位和32位微處理器

2.116位微處理器8086

2.1.18086的編程結構從功能上，8086分為兩部分，即

1.總線接口部件(businterfaceunit，BIU) 2.執(zhí)行部件(executionunit，EU)1.總線接口部件總線接口部件負責與存儲器、I/O端口傳送數(shù)據(jù)，由下列4部分組成： ①4個段地址寄存器（CS、DS、ES、SS） ②16位的指令指針寄存器IP(InstructionPointer) ③20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

執(zhí)行部件負責指令的執(zhí)行，由下列4部分組成：①4個通用寄存器，即AX(accumulator)、BX(base)、CX(count)、DX(data)；②4個專用寄存器，即基數(shù)指針寄存器BP（basepointer）堆棧指針寄存器SP(stackpointer)源變址寄存器SI(sourceindex)目的變址寄存器DI(destinationindex)；③標志寄存器；④算術邏輯部件ＡＬＵ(arithmeticlogicunit)。

16位和32位微處理器

標志寄存器

共有16位，其中7位未用，所用的各位含義如下：1514131211109876543210

OFDFIFTFSFZF

AF

PF

CF 根據(jù)功能，8086的標志可以分為兩類： 1.狀態(tài)標志 2.控制標志

狀態(tài)標志

有6個，即SF、ZF、PF、CF、AF和OF

①符號標志SF(signflag)②零標志ZF(zeroflag)③奇偶標志PF(parityflag)④進位標志CF(carryflag)⑤輔助進位標志ＡＦ(auxiliarycarryflag)⑥溢出標志ＯＦ(overflowflag)16位和32位微處理器16位和32位微處理器16位和32位微處理器16位和32位微處理器例題1：0010001101000101＋00110010000110010101010101011110求運算后的各個標志位：

SF/ZF/PF/CF/AF/OF

00000016位和32位微處理器例題2：執(zhí)行下面的加法指令：

ADDAL,BL01111110＋0010100010100110求運算后的各個標志位：

SF/ZF/PF/CF/AF/OF

101011控制標志有3個，即

①方向標志DF(directionflag)DF=0：增址傳送，CLD指令DF=1：減址傳送，STD指令②中斷允許標志IF(interruptenableflag)IF=1則中斷允許，IF=0則禁止中斷。③跟蹤標志TF(trapflag)又稱為單步標志，是為了調試程序方便而設置的。TF=1,CPU處于單步執(zhí)行狀態(tài)。16位和32位微處理器3.8086的總線周期的概念典型的8086總線周期序列：n①T1狀態(tài)，發(fā)地址信息②T2狀態(tài)，總線的高4位輸出狀態(tài)信息③T3狀態(tài)，高4位狀態(tài)信息，低16位數(shù)據(jù)④T3之后，可能插入TW⑤在T4狀態(tài)，結束。16位和32位微處理器習題P2.3P2.5P2.82.1.28086的引腳信號和工作模式

1.8088的引腳信號16位和32位微處理器

2.8086的引腳信號以及最小模式和最大模式3.8086/8088的引腳信號和功能注意：①8086/8088的數(shù)據(jù)線和地址線復用②8086有16根數(shù)據(jù)線③第21腳(RESET)為輸入復位信號④第22引腳為“準備好”(READY)信號⑤高4位地址和狀態(tài)線復用各引腳信號：①GND、VＣＣ 地和電源②AD15～AD0 地址/數(shù)據(jù)復用③A19/S6～A16/S3 地址/狀態(tài)復用④BHE/S7 高8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復用16位和32位微處理器

BHE和A0的代碼組合和對應的操作MOVAX,[2000H]MOVAL,[2000H]MOVAL,[2001H]MOVAX,[2001H]⑤NMI 非屏蔽中斷輸入⑥INTR 可屏蔽中斷請求信號輸入⑦RD 讀信號輸出⑧CLK 時鐘輸入⑨RESET 復位信號輸入⑩READY “準備好”信號輸入⑾TEST 測試信號輸入⑿MN/MX 最小和最大模式控制輸入4.最小模式引腳信號①INTA 中斷響應信號輸出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 寫信號輸出⑦HOLD 總線保持請求信號輸入⑧HLDA 總線保持響應信號輸出5.最大模式引腳信號①QS1、QS0 指令隊列狀態(tài)信號輸出②S2、S1、S0 總線周期狀態(tài)信號輸出③LOCK(lock) 總線封鎖信號輸出④RQ/GT1、RQ/GT0 總線請求信號輸入、總線授權信號輸出16位和32位微處理器習題P2.11P2.14P2.1516位和32位微處理器6.8086最小模式典型接口芯片

1）地址鎖存器16位和32位微處理器（1）單向三態(tài)門16位和32位微處理器（2）雙向三態(tài)門16位和32位微處理器2）總線收發(fā)器（雙向三態(tài)緩沖器）16位和32位微處理器7.8086在最小模式下的典型配置：16位和32位微處理器16位和32位微處理器8.8086在最大模式下的典型配置：16位和32位微處理器2.1.38086的操作和時序8086的主要操作: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最小模式下的總線保持；⑥最大模式下的總線請求/允許。1.系統(tǒng)的復位和啟動操作2.總線操作

(1)最小模式下的總線讀操作(2)最小模式下的總線寫操作

(3)最大模式下的總線讀操作(4)最大模式下的總線寫操作

(1)最小模式下的總線讀操作(2)最小模式下的總線寫操作(3)最大模式下的總線讀操作(4)最大模式下的總線寫操作16位和32位微處理器習題P2.223中斷操作和中斷系統(tǒng)（1）8086的中斷分類

硬件中斷（非屏蔽中斷和可屏蔽中斷）軟件中斷8086/8088的中斷分類：(2)中斷向量和中斷向量表(3)硬件中斷

NMIINTR(4)硬件中斷的響應和時序

可屏蔽中斷的響應過程： ①讀取中斷類型碼 ②將標志寄存器的值推入堆棧 ③把標志寄存器的IF和TF清零④將斷點保護到堆棧中。 ⑤尋找中斷向量，轉入中斷處理程序中斷響應1)非屏蔽中斷和可屏蔽中斷有兩點差別；2)TF是單步中斷標志；3)在中斷響應后，又遇NMI；4)結束時，返回斷點；5)等待或串操作時，允許過程中進入中斷。8086中斷響應的總線周期：中斷響應用2個總線周期：第1個總線周期，通知外設，CPU準備響應中斷；第2個總線周期，外設發(fā)送中斷類型碼(5)中斷處理子程序 ①進一步保護中斷現(xiàn)場 ②開放中斷 ③中斷處理的具體內容 ④彈出堆棧指令 ⑤中斷返回指令(6)軟件中斷

特點： ①用一條指令進入中斷處理子程序，并且，中斷類型碼由指令提供。②不執(zhí)行中斷響應總線周期，也不從數(shù)據(jù)總線讀取中斷類型碼。③不受中斷允許標志IF的影響④執(zhí)行過程中可響應外部硬件中斷 ⑤軟件中斷沒有隨機性4.最小模式下的總線保持利用HOLD和HLDA信號實現(xiàn)總線保持5.最大模式下的總線請求/授權利用實現(xiàn)總線請求/授權16位和32位微處理器習題P2.25P2.27P2.30P2.322.1.48086的存儲器編址和I/O編址16位和32位微處理器16位和32位微處理器存儲器組織和管理CS、DS、SS和其他寄存器組合指向存儲單元的示意圖：16位和32位微處理器28086的I/O編址接口和端口專用指令編址方法統(tǒng)一編址獨立編址16位和32位微處理器存儲器基本操作16位和32位微處理器16位和32位微處理器簡單程序編制及執(zhí)行過程16位和32位微處理器16位和32位微處理器16位和32位微處理器16位和32位微處理器習題P2.362.2 32位微處理器Pentium

2.2.1Pentium采用的先進技術 1CISC技術和RISC技術CISC技術的特點RISC技術的特點

2超標量流水線技術超標量的含義超標量的實現(xiàn)前提

3分支預測技術16位和32位微處理器32位微處理器Pentium內部邏輯結構16位和32位微處理器PentiumⅢ

的性能指標16位和32位微處理器16位和32位微處理器PentiumⅣ

的性能指標16位和32位微處理器2.2.2Pentium的技術特點①64位數(shù)據(jù)總線②互相獨立的指令Cache和數(shù)據(jù)Cache③常用指令用硬件來實現(xiàn)。④增加系統(tǒng)管理方式SMM。16位和32位微處理器2.2.3Pentium的工作方式1.實地址方式2.保護方式3.虛擬8086方式2.2.4Pentium的原理結構數(shù)據(jù)高速緩存器16位和32位微處理器

Pentium的主要部件 ①總線接口部件 ②U流水線和V流水線 ③指令Cache數(shù)據(jù)Cache ④指令預取部件、指令譯碼器、控制ROM 分支目標緩沖器BTB ⑤控制部件

⑥浮點處理部件FPU ⑦分段部件和分頁部件16位和32位微處理器調試寄存器和測試寄存器機器狀態(tài)字控制寄存器

2.2.5寄存器16位和32位微處理器1.通用寄存器 8個32位通用寄存器，EAXEBXECXEDXESIEDIEBPESP16位和32位微處理器2.指令指針寄存器（EIP）和標志寄存器（EFLAGS）000~000IDVIPVIFACVMRF0NTIOPLOFDFIFTFSFZF0AF0PF1CF31~22212019181716151413121110987654321016位和32位微處理器3.段寄存器和段描述符寄存器4.控制寄存器

CR0 CR1(未定義) CR2 CR3

CR416位和32位微處理器5.Pentium保護方式下的尋址機制1)實地址方式尋址2)保護方式尋址16位和32位微處理器CS中的選擇子DS中的選擇子SS中的選擇子ES中的選擇子FS中的選擇子GS