微機(jī)原理第2章.ppt

1、,8086CPU的基本性能指標(biāo)： （1）16位微處理器； （2）采用高速運(yùn)算性能的HMOS工藝制造，芯片上集成了2.9萬只晶體管； （3）使用單一的+5V電源，40條引腳雙列直插式封裝(DIP)； （4）時(shí)鐘頻率為5MHz10MHz，基本指令執(zhí)行時(shí)間為 0.3ms0.6ms （5）16根數(shù)據(jù)線和20根地址線，可尋址的地址空間達(dá)1MB （6）8086可以和浮點(diǎn)運(yùn)算器、輸入/輸出處理器或其他處理器組成多處理器系統(tǒng)，從而極大地提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐能力和數(shù)據(jù)處理能力。,第2章 8086系統(tǒng)結(jié)構(gòu),8086是Intel系列的16位微處理器，采用HMOS工藝，內(nèi)部包含29000個(gè)晶體管。同時(shí)， Intel還

2、推出了準(zhǔn)16位微處理器8088（內(nèi)部總線16位，外部總線8位）。主要用于兼容當(dāng)時(shí)的外圍接口芯片。 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如下頁圖所示。從圖中可以看出，8086CPU有兩部分組成，指令執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU。,2-1 8086CPU的結(jié)構(gòu),外部 總線,圖2.1.1 8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖,一、8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 8086CPU有兩部分組成，指令執(zhí)行部件EU和總線接口部件BIU。 1. 總線接口部件BIU（Bus Interface Unit） 功能： 總線接口部件BIU是CPU與外部（存儲器和I/O口）的接口，它提供了16位雙向數(shù)據(jù)總線和20位地址總線，完成所有的外部總線

3、操作。具有地址形成、取指令、指令排隊(duì)、讀/寫操作數(shù)、總線控制等功能。 組成：4個(gè)16位段地址寄存器（CS、DS、ES、SS） 16位指令指針寄存器IP 20位物理地址加法器 6字節(jié)指令隊(duì)列 總線控制器,BIU的特點(diǎn)： 8086/8088的指令隊(duì)列分別為6/4個(gè)字節(jié)，在執(zhí)行指令的同時(shí)，可從內(nèi)存中取出后續(xù)的指令代碼，放在指令隊(duì)列中，可以提高CPU的工作效率。地址加法器用來產(chǎn)生20位物理地址。8086可用20位地址尋址1M字節(jié)的內(nèi)存空間，而CPU內(nèi)部的寄存器都是16 位，因此需要由一個(gè)附加的機(jī)構(gòu)來計(jì)算出20位的物理地址，這個(gè)機(jī)構(gòu)就是20位的地址加法器。 例如：CS0FE00H，IP0400H，則表示

4、要取指令代碼的物理地址為0FE400H。,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,6,2. 指令執(zhí)行部件EU（Execution Unit）,功能：指令執(zhí)行部件EU完成指令譯碼和指令執(zhí)行的工作。 組成：算術(shù)邏輯單元ALU 標(biāo)志寄存器PSW 4個(gè)16位通用寄存器（AX、BX、CX、DX） 4個(gè)16位專用寄存器（BP、SP、SI、DI） EU控制器,3. BIU與EU的動作協(xié)調(diào)原則 總線接口部件（BIU）和執(zhí)行部件（EU）按以下流水線技術(shù)原則協(xié)調(diào)工作，共同完成所要求的信息處理任務(wù)： （1）每當(dāng)8086的指令隊(duì)列中有1個(gè)空字節(jié)時(shí)，BIU就會自動把指令從存儲器取到指令隊(duì)列中。其取指的順序是按指令在程序中出

5、現(xiàn)的前后順序。 （2）每當(dāng)EU準(zhǔn)備執(zhí)行一條指令時(shí)，它會從BIU部件的指令隊(duì)列前部取出指令的代碼，然后用幾個(gè)時(shí)鐘周期去執(zhí)行指令。在執(zhí)行指令的過程中，如果必須訪問存儲器或者IO端口，那么EU就會請求BIU，進(jìn)入總線周期，完成訪問內(nèi)存或者IO端口的操作；如果此時(shí)BIU正好處于空閑狀態(tài)，會立即響應(yīng)EU的總線請求。如BIU正將某個(gè)指令字節(jié)取到指令隊(duì)列中，則BIU將首先完成這個(gè)取指令的總線周期，然后再去響應(yīng)EU發(fā)出的訪問總線的請求。,（3）當(dāng)指令隊(duì)列已滿，且EU又沒有總線訪問請求時(shí)，BIU便進(jìn)入空閑狀態(tài)。 （4）在執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令和返回指令時(shí)，由于待執(zhí)行指令的順序發(fā)生了變化，則指令隊(duì)列中已經(jīng)裝入的字

6、節(jié)被自動消除，BIU會接著往指令隊(duì)列裝入轉(zhuǎn)向的另一程序段中的指令代碼。 BIU與EU兩者的工作是不同步的，8086可以在執(zhí)行指令的同時(shí)，進(jìn)行取指令代碼的操作，即BIU與EU是一種并行工作方式，改變了以往計(jì)算機(jī)取指令譯碼執(zhí)行指令的串行工作方式，大大提高了工作效率。,總結(jié)： BIU狀態(tài)： （1）將指令按序取入指令隊(duì)列（指令隊(duì)列中只要有兩個(gè)以上空，就取指令）； （2）響應(yīng)EU的總線周期，完成訪問存儲器、I/O口； （3）空閑狀態(tài)（指令隊(duì)列不空，也無EU的總線的請求）。 EU狀態(tài)： （1）從BIU指令隊(duì)列前部取出指令，經(jīng)指令譯碼后，執(zhí)行指令； （2）訪問存儲器、I/O口，向BIU提出總線周期申請； （

7、3） BIU指令隊(duì)列空時(shí)，EU處于等待狀態(tài)。,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,10,4. 80X86CPU的寄存器,8086CPU的寄存器可分為通用寄存器、指針和變址寄存器、段寄存器指令指針及標(biāo)志寄存器。 （1） 通用寄存器（見教材P25表2-1） 8086有4個(gè)16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作數(shù)，也可分為8個(gè)8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）來使用。除了作為通用寄存器外，它們還有專門的用途： AX（ Accumulator ）：累加器，存放算術(shù)運(yùn)算操作數(shù)、結(jié)果； BX（ Base ）：基址寄存器； CX（ Count ）：計(jì)數(shù)

8、器寄存器； DX（ Data ）：數(shù)據(jù)寄存器。,上面4個(gè)16位寄存器都具有通用性，從而提高了指令系統(tǒng)的靈活性。但在有些指令中，這些通用寄存器還各自有特定的用法 ，如下表所示。 表21 寄存器主要用途,（2）指針和變址寄存器 （見教材P25表2-1） 8086有4個(gè)16位的指針或變址寄存器（ SI 、 DI 、 SP 、 BP ）。 SI（ Source Index ）：源變址寄存器 DI（ Destination Index ）：目的變址寄存器 SP（ Stack Point ）：堆棧指針，基址指針 BP（ Base Point ）：基址指針,指針寄存器 系統(tǒng)中有兩個(gè)16位的指針寄存器SP和B

9、P. BP 稱為基址指針寄存器，用于存放偏移量，通常和SS段寄存器配合使用，在間接尋址中用于定位堆棧段中的內(nèi)存單元。 SP 稱為堆棧指針，用于存放偏移量，只能和SS段寄存器配合使用，且始終指向堆棧的棧頂，在堆棧指令中隱含的使用它來定位棧頂數(shù)據(jù)。,注：BX稱為基址寄存器，可以用于存放偏移量或者是偏移量的一部分（后面介紹指令尋址方式時(shí)會詳細(xì)分析），通常和DS、ES這兩個(gè)段寄存器配合使用，用于定位數(shù)據(jù)段或附加段中的內(nèi)存單元。 變址寄存器 系統(tǒng)中有兩個(gè)16位的變址寄存器SI和DI，都用于指令的變址尋址方式。 SI 稱為源變址寄存器，用于存放偏移量或偏移量的一部分，通常和DS、ES這兩個(gè)段寄存器配合使用

10、，用于定位數(shù)據(jù)段或附加段中的內(nèi)存單元。在串操作指令中，用于指明源串偏移量。 DI 稱為目的變址寄存器，用于存放偏移量或偏移量的一部分，通常和DS、ES這兩個(gè)段寄存器配合使用，用于定位數(shù)據(jù)段或附加段中的內(nèi)存單元。在串操作指令中，用于指明目的串偏移量。,（3） 指令指針及標(biāo)志寄存器 8086的指令指針及標(biāo)志寄存器包括IP、SP和PSW 3個(gè) 16位寄存器。 IP、 PSW是系統(tǒng)中的兩個(gè)16位控制寄存器。 指令指針寄存器IP IP 用來控制CPU的指令執(zhí)行順序，用于存放偏移量，只能和代碼段寄存器CS配合使用，可以確定當(dāng)前所要取的指令的內(nèi)存地址，且始終指向代碼段中下一條將要讀取到CPU指令隊(duì)列的那條指

11、令。 順序執(zhí)行程序時(shí)，CPU每取一個(gè)指令字節(jié)，IP自動加1，指向下一個(gè)要讀取的字節(jié)；修改IP中內(nèi)容的操作是CPU在每讀取一條指令到指令隊(duì)列后自動進(jìn)行的，使它指向要讀取的下一條指令。 跳轉(zhuǎn)指令中可以隱含的修改IP寄存器中的內(nèi)容。,標(biāo)志寄存器 PSW 標(biāo)志寄存器PSW（處理器狀態(tài)字），用來存放8086/8088CPU在工作過程中的狀態(tài)。 PSW為16位寄存器，其中共有9個(gè)標(biāo)志位，可分成兩類：一類為狀態(tài)標(biāo)志，一類為控制標(biāo)志。 狀態(tài)標(biāo)志：表示前一步操作（如加、減等）執(zhí)行以后，ALU所處的狀態(tài)，后續(xù)操作可以根據(jù)這些狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行判斷，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移； 控制標(biāo)志：可以通過指令人為設(shè)置，用以對某一種特定的功能起控制

12、作用（如中斷屏蔽等），反映了人們對微機(jī)系統(tǒng)工作方式的可控制性。 PSW中各標(biāo)志位的安排如下表所示。,PSW是按位操作的。可以通過轉(zhuǎn)移指令來判斷標(biāo)志位的變化，從而實(shí)現(xiàn)程序中的分支結(jié)構(gòu)或者循環(huán)結(jié)構(gòu)。 PSW中各標(biāo)志位含義如下： 狀態(tài)標(biāo)志：6個(gè) CF進(jìn)位標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)加法（或減法）時(shí)，當(dāng)最高位出現(xiàn)進(jìn)位（或借位） ，CF位自動置1，反之置0。 PF奇偶標(biāo)志位，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的低8位中l(wèi)的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，則PF位自動置1，反之為0( 和單片機(jī)相反)。 AF半進(jìn)位標(biāo)志位，實(shí)現(xiàn)加法（或減法）時(shí)，當(dāng)?shù)退奈幌蚋咚奈挥羞M(jìn)位（或借位）， AF位自動置1。通常用于對BCD算術(shù)運(yùn)算結(jié)果的調(diào)整。 例如：1101 1000+101

13、0 1110=1 1000 0110其中AF1，CF1 ZF零標(biāo)志位，運(yùn)算結(jié)果為0時(shí)， ZF位自動置1，否則清0。 SF符號標(biāo)志位，當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高位為1， SF自動位置1，否則清0。即與運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。,OF溢出標(biāo)志位，OF溢出的判斷方法如下： 加法運(yùn)算： 若兩個(gè)加數(shù)的最高位為0，而和的最高位為1，則產(chǎn)生溢出； 若兩個(gè)加數(shù)的最高位為1，而和的最高位為0，則產(chǎn)生溢出； 兩個(gè)加數(shù)的最高位不相同時(shí)，不可能產(chǎn)生溢出。 減法運(yùn)算： 若被減數(shù)的最高位為0，減數(shù)的最高位為1，而差的最高位為1，則產(chǎn)生溢出； 若被減數(shù)的最高位為1，減數(shù)的最高位為0，而差的最高位為0，則產(chǎn)生溢出； 被減數(shù)及減數(shù)的最高位相

14、同時(shí)，按兩數(shù)的大小判斷溢出。 如果所進(jìn)行的運(yùn)算是帶符號數(shù)的運(yùn)算，則溢出標(biāo)志恰好能夠反映運(yùn)算結(jié)果是否超出了8位或16位帶符號數(shù)所能表達(dá)的范圍，即字節(jié)運(yùn)算大于十127或小于128時(shí)，字運(yùn)算大于十32767或小于32768時(shí)，該位置1，反之為0。,例如： 0101 0100 0011 1001 0100 0101 0110 1010 1001 1001 1010 0011 CF0、AF1、PF1、ZF0、SF1、OF1（兩正數(shù)相加結(jié)果為負(fù)） 一般來講，不是每次運(yùn)算后所有的標(biāo)志都改變，只是在某些操作之后，才對其中某個(gè)標(biāo)志進(jìn)行檢查。 控制標(biāo)志：3個(gè) TF陷阱標(biāo)志位(單步標(biāo)志位、跟蹤標(biāo)志)。當(dāng)TF位置1時(shí)

15、，將使8086/8088進(jìn)入單步工作方式，通常用于程序的調(diào)試。 IF中斷允許標(biāo)志位，若IF位置1，則處理器可以響應(yīng)可屏蔽中斷，否則就不能響應(yīng)可屏蔽中斷。 DF方向標(biāo)志位，若DF位置1，則串操作指令的地址修改為自動減量方向，反之，為自動增量方向。,（1）CF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值： a. 如果用戶需要進(jìn)行多字節(jié)無符號數(shù)的算術(shù)運(yùn)算，那么 CF標(biāo)志就是低位字節(jié)和高位字節(jié)間進(jìn)位和借位的橋梁。 8086/8088CPU提供的指令，能夠直接處理的最大無符號數(shù)就是一個(gè)字（16位），如果超出這個(gè)范圍，就必須使用多字節(jié)來表示要計(jì)算的數(shù)據(jù)。 這個(gè)原理不光只在8086/8088芯片中有，任何芯片，無論它處理的數(shù)據(jù)范圍多么

16、大，它總是一個(gè)有限的單位，如果超出這個(gè)單位，就必須使用標(biāo)志位作為運(yùn)算的中介。 b. 在執(zhí)行移位指令時(shí)， CF標(biāo)志用于存放移出位的值。 例如對01010011實(shí)行邏輯右移，即把這個(gè)字節(jié)中的每一位向右移動一位，左邊空出的那一位置為0，以前最右邊那一位就被移出字節(jié)范圍外了，那么這一位就是移出位，移出位都是保存在 CF中的。這個(gè)例子中，移位完成后， CF應(yīng)該等于1。 c. CF標(biāo)志位還能夠?yàn)橐恍l件轉(zhuǎn)移指令提供判別依據(jù)。 例如JC指令，它就是先判別CF標(biāo)志位的值，如果CF=1，就跳轉(zhuǎn)到指令中給出地址繼續(xù)執(zhí)行程序，如果 CF=0，就不作跳轉(zhuǎn)，CPU會順序執(zhí)行下一條指令。也就是說，在程序中，可以根據(jù)CF標(biāo)

17、志取值的不同來實(shí)現(xiàn)程序的分支或循環(huán)結(jié)構(gòu)。,（2）奇偶標(biāo)志位PF（Parity Flag）： 如果CPU所執(zhí)行的指令要影響PF標(biāo)志，并且該指令得到的數(shù)據(jù)結(jié)果低8位中含有偶數(shù)個(gè)“1”時(shí)，PF=1；含有奇數(shù)個(gè)“1”，PF=0。 注意無論指令的操作數(shù)有多么長，只有低8位數(shù)據(jù)中1的個(gè)數(shù)能夠影響到PF標(biāo)志的取值。 PF標(biāo)志位的實(shí)用價(jià)值： 這個(gè)標(biāo)志位對于校驗(yàn)操作是很有用的。這里以對ASCII碼的校驗(yàn)來說明它的應(yīng)用，ASCII碼占用一個(gè)字節(jié)，但是只有低7位是真正的碼值，最高位是校驗(yàn)位。如果使用奇校驗(yàn)，那么必須保證編碼字節(jié)中始終保持有奇數(shù)個(gè)“1”，這種編碼格式可以通過調(diào)整最高位的取值來實(shí)現(xiàn)，如果ASCII碼中已

18、經(jīng)有奇數(shù)個(gè)“1”，那么第7位應(yīng)取值為0；如果ASCII碼中僅有偶數(shù)個(gè)“1”，那么第7位應(yīng)取值為1，使“1”的個(gè)數(shù)變?yōu)槠鏀?shù)。 現(xiàn)在，試設(shè)想計(jì)算機(jī)通過網(wǎng)絡(luò)接收ASCII碼，如何判斷收到的編碼是否正確呢？那就需要判斷收到的字節(jié)中是否為奇數(shù)個(gè)“1”，如果為偶數(shù)個(gè)“1”，那么收到的編碼一定是錯(cuò)誤的，必須要求重新發(fā)送。 在判斷“1”的個(gè)數(shù)時(shí)，PF標(biāo)志的作用就體現(xiàn)出來了。通過PF標(biāo)志也可以使用條件轉(zhuǎn)移指令來實(shí)現(xiàn)程序中的分支或循環(huán)結(jié)構(gòu)。 通過奇偶校驗(yàn)碼能夠識別大部分經(jīng)常出現(xiàn)的錯(cuò)碼，但是并不能完全避免錯(cuò)碼。關(guān)于編碼機(jī)制可以參見計(jì)算機(jī)組成原理中的相關(guān)內(nèi)容，這里不作詳細(xì)的介紹。,（3）輔助進(jìn)位標(biāo)志位AF： AF標(biāo)志

19、，又稱半進(jìn)位標(biāo)志，在CPU執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令時(shí)，如果該指令要影響AF標(biāo)志，并且用戶把操作數(shù)看作無符號數(shù)，AF標(biāo)志才有意義。 如果低字節(jié)中的低4位向高4位產(chǎn)生進(jìn)位或借位時(shí)（也就是第3位向第4位產(chǎn)生進(jìn)位或借位），AF被置為1；否則，AF被置為0。 判別標(biāo)準(zhǔn)： 和CF一樣，使用無符號數(shù)的加減運(yùn)算來作判斷，只是判斷進(jìn)位和借位的位置不在操作數(shù)的最高位，而是在低字節(jié)的第3位。 實(shí)用價(jià)值： AF標(biāo)志的使用主要針對二-十進(jìn)制調(diào)整（用二進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算的功能） ，單純的二進(jìn)制運(yùn)算中，幾乎不使用AF標(biāo)志。 使用二進(jìn)制數(shù)表示十進(jìn)制數(shù)-BCD碼是用4位二進(jìn)制數(shù)表示1位十進(jìn)制數(shù)。我們知道，4位連續(xù)的二進(jìn)制數(shù)

20、實(shí)際上是一位十六進(jìn)制的數(shù)位，在運(yùn)算中是逢16進(jìn)1或借1。如果能夠通過某種調(diào)整機(jī)制把它變?yōu)榉?0進(jìn)1或借1，那么就可以使用二進(jìn)制運(yùn)算來實(shí)現(xiàn)十進(jìn)制運(yùn)算。 AF標(biāo)志位對于實(shí)現(xiàn)這種二-十進(jìn)制調(diào)整機(jī)制是必不可少的，它就是用于表達(dá)一個(gè)字節(jié)中低4位向高4位的進(jìn)位或借位情況的。,（4）零值標(biāo)志位ZF： 如果CPU執(zhí)行的指令要影響ZF標(biāo)志，并且保證ZF標(biāo)志是有意義的，那么當(dāng)指令得到的結(jié)果數(shù)據(jù)各位全為“0”時(shí)，則ZF置“1”，否則ZF置“0”。 實(shí)用價(jià)值： ZF標(biāo)志的使用主要是進(jìn)行比較，并根據(jù)比較的結(jié)果來進(jìn)行程序的分支或循環(huán)。例如，對兩個(gè)整數(shù)進(jìn)行比較，即對兩個(gè)整數(shù)進(jìn)行相減的操作，如果兩個(gè)數(shù)是相等的，那么結(jié)果為0，

21、ZF=1；如果不等，那么結(jié)果非0，ZF=0。 比較的范圍可以很廣闊，不僅限于無符號數(shù)、補(bǔ)碼，還可以對字符或者某些特定的編碼進(jìn)行比較。和ZF標(biāo)志相關(guān)的條件轉(zhuǎn)移指令也很多，具體的應(yīng)用示例在以后的課程中會遇到很多。 （5）符號標(biāo)志位SF： 如果CPU執(zhí)行的指令要影響SF標(biāo)志，并且用戶把指令得到的結(jié)果數(shù)據(jù)看作帶符號數(shù)，那么當(dāng)結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)，SF置“1”；當(dāng)結(jié)果為正數(shù)時(shí)，SF置“0”。即SF標(biāo)志位的取值和結(jié)果數(shù)據(jù)的最高位是一致的，因?yàn)檠a(bǔ)碼的最高位就是符號位。 實(shí)用價(jià)值： 主要用于對算術(shù)運(yùn)算結(jié)果的符號進(jìn)行判斷，只有針對帶符號的運(yùn)算才是有意義的，可以通過兩個(gè)帶符號數(shù)經(jīng)過減法運(yùn)算后所得結(jié)果符號來判斷哪一個(gè)數(shù)更大

22、或者更小，從而結(jié)合條件轉(zhuǎn)移指令來實(shí)現(xiàn)程序的分支或循環(huán)。 在8086/8088指令系統(tǒng)中有與SF標(biāo)志直接相關(guān)的條件轉(zhuǎn)移指令，這就比判斷結(jié)果數(shù)據(jù)的最高位要方便得多。,（6）溢出標(biāo)志位OF： 如果CPU執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算指令，并且用戶把操作數(shù)看作帶符號數(shù)時(shí)，OF標(biāo)志位的取值才有意義。如果運(yùn)算結(jié)果超出了補(bǔ)碼的表示范圍（對字節(jié)來說，是-128到127，對字來說，是-32768到32767），那么解釋為溢出，OF置為1；如果運(yùn)算結(jié)果沒有超出補(bǔ)碼的表示范圍，OF置為0。,b. 正數(shù)+正數(shù)： 若結(jié)果為正數(shù)，表示符號位沒有丟掉，也就是沒溢出：OF=0； 若結(jié)果為負(fù)數(shù)，表示符號位已經(jīng)丟失，結(jié)果已經(jīng)溢出：OF=1； （等

23、價(jià)運(yùn)算：正數(shù)-負(fù)數(shù)） 因?yàn)槌霈F(xiàn)溢出時(shí)，參加運(yùn)算的兩個(gè)原始補(bǔ)碼都沒有超過表示范圍，如果運(yùn)算中超出了表示范圍，只會是符號位超出了表示范圍一位（只能是一位，不會多于一位），所以符號位丟沒丟掉的問題和溢出問題是等價(jià)的，硬件邏輯也就是通過判斷符號位有沒有丟失來判斷運(yùn)算有沒有溢出。,a. 正數(shù)+負(fù)數(shù)： OF=0（等價(jià)運(yùn)算：正數(shù)-正數(shù)； 負(fù)數(shù)-負(fù)數(shù)） 這種情況一定沒有溢出，負(fù)數(shù)和正數(shù)是相互抵消的，得到的結(jié)果會比兩個(gè)原始數(shù)據(jù)中較大的一個(gè)更靠近數(shù)軸的原點(diǎn)，所以一定不會超出定義的補(bǔ)碼表示范圍。,OF標(biāo)志位的取值邏輯如下：,帶符號數(shù)的加減運(yùn)算可能出現(xiàn)的各種組合都可以等價(jià)替換為上面三種情況。 因?yàn)槌霈F(xiàn)溢出時(shí)，參加運(yùn)算

24、的兩個(gè)原始補(bǔ)碼都沒有超過表示范圍，如果運(yùn)算中超出了表示范圍，只會是符號位超出了表示范圍一位（只能是一位，不會多于一位），所以符號位丟沒丟掉的問題和溢出問題是等價(jià)的，硬件邏輯也就是通過判斷符號位有沒有丟失來判斷運(yùn)算有沒有溢出。,c. 負(fù)數(shù)+負(fù)數(shù)： 若結(jié)果為負(fù)數(shù)，表示符號位沒有丟掉，也就是沒溢出：OF=0； 若結(jié)果為正數(shù)，表示符號位已經(jīng)丟失，結(jié)果已經(jīng)溢出：OF=1； （等價(jià)運(yùn)算：負(fù)數(shù)-正數(shù)）,實(shí)用價(jià)值： 主要用于實(shí)現(xiàn)程序分支或循環(huán)，8086/8088指令系統(tǒng)中有單獨(dú)使用OF標(biāo)志位的條件轉(zhuǎn)移指令，可以實(shí)現(xiàn)對溢出現(xiàn)象的判斷和分支處理；也有結(jié)合使用OF標(biāo)志和SF標(biāo)志的條件轉(zhuǎn)移指令，使用這些轉(zhuǎn)移指令可以根

25、據(jù)兩個(gè)帶符號數(shù)比較大小的結(jié)果來實(shí)現(xiàn)分支處理。這些細(xì)節(jié)將在介紹條件轉(zhuǎn)移指令時(shí)詳細(xì)介紹。,TF標(biāo)志為用戶單步調(diào)試自己的程序提供了相應(yīng)的硬件基礎(chǔ)。如果使用指令將TF標(biāo)志清0，那么將會使CPU退出單步運(yùn)行模式，回到連續(xù)執(zhí)行機(jī)器指令的狀態(tài)。,（7）單步（或跟蹤）標(biāo)志位TF：,前面講到的標(biāo)志位都屬于狀態(tài)標(biāo)志位，是指令根據(jù)自己的執(zhí)行情況而為后續(xù)指令留下的一些可供參考的狀態(tài)信息。TF標(biāo)志位是一個(gè)控制標(biāo)志位，和前面所講的標(biāo)志位功能不同，它是用于觸發(fā)單步中斷的。,如果使用指令將TF標(biāo)志位置為1，那么CPU將進(jìn)入單步執(zhí)行指令的工作方式，每執(zhí)行完一條指令就會觸發(fā)單步中斷，執(zhí)行單步中斷服務(wù)程序，一般會在屏幕上顯示CPU

26、內(nèi)部各寄存器和標(biāo)志位的狀態(tài)，以便用戶觀察該指令產(chǎn)生的影響。進(jìn)入中斷時(shí)，TF標(biāo)志會自動被清0，所以中斷服務(wù)程序的執(zhí)行并不會出現(xiàn)單步執(zhí)行的情況，中斷服務(wù)程序結(jié)束后TF標(biāo)志會恢復(fù)中斷以前的設(shè)置。,實(shí)用價(jià)值： 使用戶能夠單步跟蹤和調(diào)試機(jī)器指令組成的程序。,作為一個(gè)用戶可設(shè)置的開關(guān)，可以控制CPU是否處理可屏蔽中斷，在程序執(zhí)行不允許被打斷的情況下，可以采用這個(gè)開關(guān)來屏蔽可屏蔽中斷。,（8）中斷標(biāo)志位IF：,這也是一個(gè)控制標(biāo)志位，用于控制CPU是否處理可屏蔽中斷。 如果使用指令將IF標(biāo)志置為1，那么CPU將會處理任何可屏蔽中斷，如果使用指令將IF標(biāo)志置為0，那么CPU將不會處理可屏蔽中斷。,實(shí)用價(jià)值：,例

27、如，某些對執(zhí)行時(shí)間要求非常嚴(yán)格的程序段，執(zhí)行這種程序段時(shí)就不允許被中斷打斷，因?yàn)橹袛嗵幚頃砑宇~外的處理時(shí)間。 注意，IF標(biāo)志只能屏蔽可屏蔽中斷，對于一些由嚴(yán)重錯(cuò)誤或故障引起的不可屏蔽中斷則是無法屏蔽的。,對于標(biāo)志寄存器PSW中的標(biāo)志位，一些標(biāo)志位直接有條件轉(zhuǎn)移指令與之對應(yīng)，能夠方便的通過這些標(biāo)志位實(shí)現(xiàn)程序的分支或循環(huán)結(jié)構(gòu)。一些標(biāo)志位沒有直接可用的條件轉(zhuǎn)移指令與之對應(yīng)，但是仍然可以用其他方法來進(jìn)行判斷，從而實(shí)現(xiàn)分支或循環(huán)結(jié)構(gòu)。關(guān)于哪些指令具體會對哪些標(biāo)志位產(chǎn)生何種影響，以及如何在程序設(shè)計(jì)中正確的使用標(biāo)志位，將會在后面的課程中逐步熟悉起來。,（9）方向標(biāo)志位DF：,這也是一個(gè)控制標(biāo)志位，用于控制

28、串操作指令存取數(shù)據(jù)的方向。如果使用指令將DF標(biāo)志置為0，每執(zhí)行完一次串操作以后，源串地址指針SI和目的串地址指針DI中的內(nèi)容會自動遞增；如果使用指令將DF標(biāo)志置為1，那么每執(zhí)行完一次串操作以后，SI和DI中的內(nèi)容會自動遞減。,實(shí)用價(jià)值：,使用該控制標(biāo)志，可以由用戶來選擇串操作指令存取數(shù)據(jù)的方向。串操作指令是一種特殊的指令，它能對一串相同類型的數(shù)據(jù)作相同的一次處理，比使用循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序效率更高，因?yàn)榇僮髦噶畹难h(huán)是在指令內(nèi)部完成的，而循環(huán)結(jié)構(gòu)的程序要完成循環(huán)需要執(zhí)行多條指令。,功能：段寄存器的內(nèi)容與有效的地址偏移量一起，可確定內(nèi)存的物理地址。通常CS劃定并控制程序區(qū)，DS和ES控制數(shù)據(jù)區(qū)，SS

29、控制堆棧區(qū)。,（4）段寄存器,段：內(nèi)存中一段連續(xù)的空間，在程序中具有特定的用途。 段基址：段在內(nèi)存中的起始地址 = 段基值 16 (左移4位) 8086CPU系統(tǒng)中共有4個(gè)16位段寄存器，用于存放程序所要使用的4個(gè)存儲段的段基值，分別對應(yīng)于內(nèi)存中的四塊存儲區(qū)域，代碼段CS、堆棧段SS、數(shù)據(jù)段DS、附加段ES。,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,29,代碼段：用于存放程序的機(jī)器指令序列； 堆棧段：用于存放程序使用堆棧指令所保存的數(shù)據(jù)，自動保存的斷點(diǎn)等信息； 數(shù)據(jù)段：存放程序直接使用的數(shù)據(jù)； 附加段：其中的內(nèi)容不確定，可以由程序開發(fā)人員根據(jù)實(shí)際需要自己決定。,每個(gè)程序都可能會使用這樣四個(gè)段，其中

30、代碼段是必須的，實(shí)用的程序通常至少包含代碼段、堆棧段、數(shù)據(jù)段。,代碼段寄存器CS （Code Segment） 數(shù)據(jù)段寄存器DS （Data Segment） 堆棧段寄存器SS （Stack Segment） 附加段寄存器ES （Extra Segment）,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,30,2-2 8086的引腳信號和功能,如下頁圖所示，是8088/8086CPU的外部結(jié)構(gòu)，即引腳信號圖。,8088/8086CPU芯片都是40引腳雙列直插式（DIP）封裝的集成電路芯片，其中32個(gè)引腳在兩種工作模式下的名稱和功能是相同的，還有8個(gè)引腳（24-37） 在不同的工作模式下，具有不同的名稱和

31、功能。,8086和8088的外部引腳信號,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,32,1. 兩種模式下，名稱和功能相同的32個(gè)引腳,（1）VCC、GND：電源、接地引腳，8088/8086CPU采用單一的+5V電源，但有兩個(gè)接地引腳。,（3）A19/S6A15/S3（Address Status Bus）（輸出、三態(tài)）：高4位地址/狀態(tài)復(fù)用信號輸出引腳(4條)，分時(shí)輸出地址的高4位及狀態(tài)信息。 S6 保持“0” 用以指示8086/8088CPU當(dāng)前與總線連通； S5 為狀態(tài)寄存器中斷允許標(biāo)志的狀態(tài)，它在每個(gè)時(shí)鐘周期開始時(shí)修改，若當(dāng)前允許可屏蔽中斷，則S5置1，若S5 =0，則禁止一切可屏蔽中斷；

32、,（2）AD15AD0（Address Data Bus）（雙向、三態(tài)）：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用信號輸入/輸出引腳(16條)，分時(shí)輸出低16位地址信號及輸入/輸出數(shù)據(jù)信號。通過時(shí)間上區(qū)分：T1狀態(tài)輸出低16位地址信號，然后外部地址鎖存， T3狀態(tài)輸入/輸出數(shù)據(jù)信號。,S4、S3共有四個(gè)組態(tài)，用以指明當(dāng)前使用的段寄存器，如下表所示。,（4）NMI(Non-Maskable Interrupt)、INTR（Interrupt Request） NMI為非屏蔽中斷請求信號輸入引腳，高電平有效，上升沿觸發(fā)，CPU必須在當(dāng)前指令結(jié)束后響應(yīng)該中斷，不受可屏蔽中斷允許標(biāo)志IF的限制，不能用軟件屏蔽。 INTR為可屏

33、蔽中斷請求信號輸入引腳，電平觸發(fā)，CPU在指令的最后一個(gè)周期采樣INTR ，在當(dāng)前指令結(jié)束后響應(yīng)該中斷，可用軟件通過復(fù)位內(nèi)部中斷允許標(biāo)志IF 來屏蔽INTR信號的中斷請求。,（6）CLK（Clock）（輸入） ：系統(tǒng)時(shí)鐘信號輸入引腳，時(shí)鐘信號的方波信號，占空比約為33%，即1/3周期為高電平，2/3周期為低電平，8088/8086的時(shí)鐘頻率（又稱為主頻）為4.77MHz，即從該引腳輸入的時(shí)鐘信號的頻率為4.77MHz。 8086-1時(shí)鐘頻率為10MHz， 8086-2時(shí)鐘頻率為8MHz。,（7）RESET（ Reset ） （輸入） ：復(fù)位信號輸入引腳，高電平有效。8088/8086CPU要求

34、復(fù)位信號至少維持4個(gè)時(shí)鐘周期才能起到復(fù)位的效果，復(fù)位信號輸入之后，CPU結(jié)束當(dāng)前操作，進(jìn)行復(fù)位操作，并對微處理器的標(biāo)志寄存器PSW、IP、DS、SS、ES寄存器及指令隊(duì)列進(jìn)行清零操作，而將CS設(shè)置為0FFFFH。,（8）READY（Ready）：“準(zhǔn)備好”狀態(tài)信號輸入引腳，高電平有效，“Ready”輸入引腳接收來自于內(nèi)存單元或I/O端口向CPU發(fā)來的“準(zhǔn)備好”狀態(tài)信號，表明內(nèi)存單元或I/O端口已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行讀/寫操作。該信號是協(xié)調(diào)CPU與內(nèi)存單元或I/O端口之間進(jìn)行信息傳送的聯(lián)絡(luò)信號。 CPU在T3（或TW ）狀態(tài)采樣Ready信號，當(dāng)Ready=0（無效），則在T3（或TW ）狀態(tài)結(jié)束后插入

35、TW狀態(tài)（等待周期），當(dāng)Ready=1（有效），進(jìn)入T4狀態(tài)，完成數(shù)據(jù)傳送。,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,36,（10）MN/MX（Minimum/Maximum Model Control） ：最小/最大模式設(shè)置信號輸入引腳，該輸入引腳電平的高、低決定了CPU工作在最小模式還是最大模式，當(dāng)該引腳接+5V時(shí)，CPU工作于最小模式下，當(dāng)該引腳接地時(shí)，CPU工作于最大模式下。,（11）BHE/S7（Bus High Enable/Status）（輸出、三態(tài)）：高8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復(fù)用信號復(fù)用輸出引腳。分時(shí)輸出BHE有效信號（表示高8為數(shù)據(jù)線D15D8上的數(shù)據(jù)有效）和S7 狀態(tài)信號，但S

36、7未定義任何實(shí)際意義。,BHE信號與A0信號配合，控制數(shù)據(jù)傳送時(shí)的字、字節(jié)方式。具體規(guī)定如下表所示。,表 BHE和A0的代碼組合和對應(yīng)的操作,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,38,2. 最小模式下的24-31引腳,（1）M/IO （Memory/Input and Output）：存儲器I/O端口控制輸出信號，是CPU區(qū)分進(jìn)行存儲器訪問還是I/O訪問的輸出控制信號。 M/IO=1，選擇訪問存儲器（表示CPU與存儲器之間進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)）； M/IO=0，選擇訪問I/O端口（表示CPU與之間I/O端口進(jìn)行傳送數(shù)據(jù)）。,（2）INTA（Interrupt Acknowledge）（輸出）：中斷響應(yīng)

37、信號輸出引腳，低電平有效，該引腳是CPU響應(yīng)中斷請求后，向中斷源發(fā)出的認(rèn)可信號，用以通知中斷源，以便提供中斷類型碼。該信號為兩個(gè)連續(xù)的負(fù)脈沖，在每個(gè)總線周期的T2、T3（TW）狀態(tài)INTA有效。 第一個(gè)負(fù)脈沖：通知外部I/O接口，它發(fā)出的中斷請求已得到允許。 第二個(gè)負(fù)脈沖：外部I/O接口收到第二個(gè)負(fù)脈沖后，往數(shù)據(jù)總線上送自己的中斷類型碼，從而CPU得到了有關(guān)此中斷源的詳細(xì)信息。 （3）ALE（Address Lock Enable）（輸出）：地址鎖存允許輸出信號引腳，高電平有效，在任何一個(gè)總線周期的T1狀態(tài)，ALE有效。CPU通過該引腳向地址鎖存器8282發(fā)出地址鎖存允許信號，把當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)

38、復(fù)用總線上輸出的地址信息鎖存到地址鎖存器8282中去。注意：ALE信號不能被浮空。 （4）DEN（Data Enable）（輸出、三態(tài)）：數(shù)據(jù)允許輸出信號引腳，低電平有效，當(dāng)AD15-AD0作為數(shù)據(jù)總線使用時(shí)，DEN作為外部數(shù)據(jù)發(fā)送器8286的選通信號，表示CPU當(dāng)前準(zhǔn)備發(fā)送或接收一個(gè)數(shù)據(jù)。在訪問存儲器、I/O端口或中斷響應(yīng)周期時(shí)DEN有效。,（5）DT/R（Data Transmit/Receive） （輸出、三態(tài)）：數(shù)據(jù)收發(fā)控制信號輸出引腳，CPU通過該引腳發(fā)出控制數(shù)據(jù)傳送方向的控制信號，在使用8286/8287作為數(shù)據(jù)總線收發(fā)器時(shí)，DT/R信號用以控制數(shù)據(jù)傳送的方向，DT/R=1，表示發(fā)

39、送（數(shù)據(jù)由CPU經(jīng)總線收發(fā)器8286/8287輸出）； DT/R=0 ，表示接收（數(shù)據(jù)由外設(shè)經(jīng)總線收發(fā)器8286/8287輸入到CPU ）。 （6）WR（ Write ） （輸出、三態(tài)）：寫控制信號輸出引腳，低電平有效，與M/IO配合實(shí)現(xiàn)對存儲單元、I/O端口進(jìn)行寫操作的控制。P34 表2-6 注：讀RD、寫WR信號不能同時(shí)有效。 （7）HOLD（Hold Request）（輸入）： 總線保持請求信號輸入引腳，高電平有效。當(dāng)系統(tǒng)中的其它總線部件要求占用總線時(shí)，向CPU發(fā)出總線請求信號，使HOLD=1，有效。 （8）HLDA（Hold Acknowledge） （輸出）：總線保持響應(yīng)信號輸出引腳

40、，高電平有效。當(dāng)CPU監(jiān)測到HOLD有效時(shí)，就在當(dāng)前總線周期T4狀態(tài)從HLDA引腳向外設(shè)發(fā)出應(yīng)答信號（HLDA=1），同時(shí)使CPU與AB、DB、CB總線浮空，總線請求部件收到HLDA信號后，獲得總線控制權(quán)（ HOLD=1,HLDA=1 ）。,在總線占有部件用完總線后，置HOLD=0無效，CPU檢測到HOLD=0后，使HLDA=0，CPU又重新獲得AB、DB、CB總線控制權(quán)。 3. 最大模式下的24-31引腳 當(dāng)8088/8086CPU的引腳MN/MX接地時(shí)，CPU處于最大模式下，這時(shí)候剩余的2431共8個(gè)引腳的名稱及功能如下： （1） QS1、QS0（Instruction Queue Sta

41、tus）（輸出）：指令隊(duì)列狀態(tài)信號輸出引腳，這兩個(gè)信號的組合給出了前一個(gè)T狀態(tài)中指令隊(duì)列的狀態(tài)，以便于外部對8086CPU內(nèi)部指令隊(duì)列的動作跟蹤，如下表所示：,（2）S2、S1、S0（Bus cycle status）（輸出）：總線周期狀態(tài)信號輸出引腳，低電平有效，這些信號組合起來，可以指出當(dāng)前總線周期中，所進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸過程的類型，總線控制器8288利用這些信號來產(chǎn)生對存儲單元、I/O端口的控制信號。S2、S1、S0與具體物理過程之間的對應(yīng)關(guān)系，如下表所示。,有源狀態(tài)：對于 S2、S1、S0的組合來說，在前一個(gè)總線周期的T4狀態(tài)和本總線周期的T1和T2狀態(tài)中，至少有一個(gè)信號為0（低電平），每種

42、組合都對應(yīng)一個(gè)具體的總線操作，稱為有源狀態(tài)。 無源狀態(tài)：在總線周期的T3和TW狀態(tài)且READY1時(shí)， S2S1S0=111（全為高電平），此時(shí)一個(gè)總線操作即將結(jié)束，另一個(gè)總線周期還未開始，稱為無源狀態(tài)。 在無源狀態(tài)時(shí)，若S2、S1、S0其中任一信號的改變，都意味著一個(gè)新的總線周期的開始。 （3）LOCK （Lock）（輸出、三態(tài)）：總線封鎖輸出信號引腳，低電平有效。當(dāng)該引腳輸出低電平時(shí)，系統(tǒng)中其它總線部件不能占用系統(tǒng)總線。 LOCK信號是由指令前綴LOCK產(chǎn)生的，在LOCK前綴后面的一條指令執(zhí)行完畢之后，便撤消LOCK信號。此外，在8086的2個(gè)中斷響應(yīng)脈沖之間 LOCK信號也自動變?yōu)橛行У牡?/p>

43、電平，以防止其它總線部件在中斷響應(yīng)過程中，占有總線而使一個(gè)完整的中斷響應(yīng)過程被中斷。,（4）RQ/GT0、RQ/GT1（Request/Grant）（雙向）：總線請求信號輸入/總線允許信號輸出引腳。這兩個(gè)信號端可供CPU以外的兩個(gè)處理器，用來發(fā)出使用總線的請求信號和接收CPU對總線請求信號的應(yīng)答。這兩個(gè)引腳都是雙向的，請求與應(yīng)答信號在同一引腳上分時(shí)傳輸，方向相反。其中RQ/GT1比RQ/GT0的優(yōu)先級低。 4. 8086/8088CPU的引腳分類 （1）數(shù)據(jù)/地址復(fù)用線、地址線、地址/狀態(tài)復(fù)用線：AD0AD7 、AD8AD15、A16A19/S3S6 （2）電源、地：VCC、GND（2個(gè)） （

44、3）最小模式下與地址總線有關(guān)的信號：ALE （4）最小模式下與數(shù)據(jù)總線有關(guān)的信號：DEN、DT/R、BHE/S7 （5）最小模式下與CPU有關(guān)的控制信號：RESET、CLK、TEST、READY、HOLD/HLDA （6）最小模式下與存儲器、I/O操作有關(guān)的信號：M/IO、RD、WR （7）最小模式下與中斷有關(guān)的信號：NMI、INTR、INTA （8）最小/最大模式選擇信號：MN/MX,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,45,（9）最大模式下總線周期狀態(tài)信號： S2、S1、S0 （10）最大模式下指令隊(duì)列狀態(tài)信號： QS1、QS0 （11）最大模式下總線請求信號/總線請求允許信號： RQ/G

45、T1、RQ/GT0 （12）總線封鎖信號：LOCK,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,46,2-3 8086存儲器組織,一、存儲器地址的分段 1.存儲器地址的分段,由于CPU內(nèi)部的寄存器都是16位的，為了能夠提供20位的物理地址，8086系統(tǒng)中采用了存儲器分段的方法。規(guī)定存儲器的一個(gè)段為64KB，由段寄存器來確定存儲單元的段地址，由指令提供該單元相對于相應(yīng)段起始地址的16位偏移量。這樣，系統(tǒng)的整個(gè)存儲空間可分為16個(gè)互不重疊的邏輯段，如左下圖所示。,存儲器的每個(gè)段的容量為64KB，并允許在整個(gè)存儲空間內(nèi)浮動，即段與段之間可以部分重疊、完全重疊、連續(xù)排列，非常靈活，如右下圖所示。,2020/1

46、0/5,合肥學(xué)院電子系,47,2. 存儲容量,8086系統(tǒng)有20根地址總線，因此，它可以直接尋址的存儲器單元數(shù)為220=1MB，這1MB的存儲器單元按照00000FFFFFH來編址。,3. 邏輯地址（LA）和物理地址（PA）,邏輯地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地 址兩部分組成（16位）。 邏輯地址的表示形式為“段地址：偏移地址”。 例如：2000H：0100H。,物理地址： 8086可直接尋址1MB的存儲空間，其地址區(qū)域?yàn)?0000HFFFFFH ，與存儲單元一一對應(yīng)的20位地址，我們稱之為存儲單元的物理地址。就是存儲器的實(shí)際地址，它是指CPU和存儲器進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時(shí)所使用的地址（

47、20位）。,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,48,物理地址是由段地址與偏移地址共同決定的，段地址來自于段寄存器（CS、DS、ES、SS），是十六位地址，由段地址及偏移地址計(jì)算物理地址的表達(dá)式為：,物理地址 = 段地址 16 + 偏移地址,例如：系統(tǒng)啟動后，指令的物理地址由CS的內(nèi)容與IP的內(nèi)容共同決定，由于系統(tǒng)啟動的CS=0FFFFH，IP=0000H，所以初始指令的物理地址為0FFFF0H，我們可以在0FFFF0H單元開始的幾個(gè)單元中，固化一條無條件轉(zhuǎn)移指令的代碼，即轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)初始化程序部分所在存儲器的地址位置處。,5. 存儲器分段組織帶來存儲器管理的新特點(diǎn),偏移地址是某存儲單元相對其所

48、在段起始位置的偏移字節(jié)數(shù)，或簡稱偏移量。它是一個(gè)16位的地址，根據(jù)指令的不同，它可以來自于CPU中不同的16位寄存器（IP、SP、BP、SI、DI、BX等）。,在程序代碼量、數(shù)據(jù)量不是太大的情況下，可使它們處于同一段內(nèi)，即使它們在64KB的范圍內(nèi)，這樣可以減少指令的長度，提高指令運(yùn)行的速度。 內(nèi)存分段為程序的浮動分配創(chuàng)造了條件。 物理地址與邏輯地址并不是一一對應(yīng)的，舉例：6832H：1280H，物理地址為695A0H。 各個(gè)分段之間可以重疊 。,4. 偏移地址,8088/8086系統(tǒng)中，有些內(nèi)存區(qū)域的作用是固定的，用戶不能隨便使用，如：,（3）啟動區(qū)：FFFF0HFFFFFH共16個(gè)單元，用以

49、存放一條無條件轉(zhuǎn)移指令的代碼，轉(zhuǎn)移到系統(tǒng)的初始化部分。,（2）顯示緩沖區(qū)：B0000HB0F9FH約4000（25802）字節(jié)，是單色顯示器的顯示緩沖區(qū)，在存放文本方式下，用于顯示字符的ASCII碼及屬性碼；B8000HBBF3FH約16K字節(jié)，是彩色顯示器的顯示緩沖區(qū)，在存放圖形方式下，用于屏幕顯示像素的代碼。,（1）中斷矢量區(qū)：00000H003FFH共1K字節(jié)，用以存放256種中斷類型的中斷矢量，每個(gè)中斷矢量占用4個(gè)字節(jié)，共2564=1024=1K,6. 特殊的內(nèi)存區(qū)域,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,51,二、8086存儲器的分體結(jié)構(gòu),在組成與8086CPU連接的存儲器時(shí)，1M字節(jié)

50、的存儲空間實(shí)際上被分成兩512K字節(jié)的存儲體，分別叫高位庫和低位庫。低位庫固定與8086CPU的低位字節(jié)數(shù)據(jù)線D7D0相連，因此又可稱它為低字節(jié)存儲體，該存儲體中的每個(gè)地址均為偶地址。高位庫與8086CPU的高位字節(jié)數(shù)據(jù)線D15D8相連，因此又稱它為高字節(jié)存儲體，該存儲體中的每個(gè)地址均為奇地址，如下頁圖所示。,存儲器是按字節(jié)進(jìn)行組織的，兩個(gè)相鄰的字節(jié)被稱為一個(gè)“字” 。存放的信息若是以字節(jié)（8位）為單位的，將在存儲器中按順序排列存放；若存放的數(shù)據(jù)為一個(gè)字（16位）時(shí)，則將每一個(gè)字的低字節(jié)（低8位）存放在低地址中，高字節(jié)（高8位）存放在高地址中，并以低地址作為該字的地址。,2020/10/5,合

51、肥學(xué)院電子系,54,如果一個(gè)16位數(shù)據(jù)，高8位數(shù)據(jù)存儲在存儲器的奇地址單元中，低8位數(shù)據(jù)存儲在存儲器的偶地址單元中，則讀寫該數(shù)據(jù)需要一個(gè)總線周期。,如果一個(gè)16位數(shù)據(jù)，高8位數(shù)據(jù)存儲在存儲器的偶地址單元中，低8位數(shù)據(jù)存儲在存儲器的奇地址單元中，則讀寫該數(shù)據(jù)需要兩個(gè)總線周期。第一個(gè)總線周期用于在奇地址中完成低8位數(shù)據(jù)的傳送，然后IP自動加1；第二個(gè)總線周期用于在偶地址中完成高8位數(shù)據(jù)的傳送；這些是8086自動完成的。所以，這種情況下，除增加一個(gè)總線周期外，其余與從偶地址開始的16位數(shù)據(jù)的操作是一樣的。,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,55,三、堆棧的概念,堆棧：在存儲器中開辟一段區(qū)域，用于存

52、儲一些暫時(shí)需要保護(hù)而以后還要用到數(shù)據(jù)（如中斷現(xiàn)場的保護(hù)與恢復(fù)、子程序現(xiàn)場的保護(hù)與恢復(fù)等），這個(gè)區(qū)域稱為堆棧。,功能：主要用于保護(hù)中間數(shù)據(jù)、子程序的現(xiàn)場、中斷程序的現(xiàn)場等。,堆棧的特點(diǎn)：,堆棧存儲數(shù)據(jù)的原則為后進(jìn)先出。 堆棧在存儲器中的位置由SS:SP確定。 SP指令可由MOV指令設(shè)置。 堆棧指針SP在8086系統(tǒng)中始終指向棧的頂部，即：始終指向最后壓入棧中的數(shù)據(jù)的地址。 8086系統(tǒng)中棧的操作是以字為單位的。執(zhí)行一次入棧操作， SP-2，直至SP=0（ SS ）棧滿為止。執(zhí)行一次出棧操作， SP+2。見教材P39 圖2-13,1統(tǒng)一編址 又稱“存儲器映射方式”。在這種編址方式下 ，I/O端口地

53、址置于1MB的存儲器空間中，在整個(gè)存儲空間中劃出一部分空間給外設(shè)端口 ，端口和存儲單元統(tǒng)一編址。如：6502、6800.,優(yōu)點(diǎn)：端口所需的地址線較少，地址譯碼器較簡單，采用專用的I/O指令，端口操作指令執(zhí)行時(shí)間少，指令長度短 。 缺點(diǎn)：輸入輸出指令類別少，一般只能進(jìn)行傳送操作。,2獨(dú)立編址 又稱“I/O映射方式”。這種方式的端口單獨(dú)編址構(gòu)成一個(gè)I/O空間，不占用存儲器地址空間。如：8086,優(yōu)點(diǎn)：無需專門的I/O指令，對端口操作的指令類型多，從而簡化了指令系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 缺點(diǎn)：端口占用存儲器的地址空間，使存儲器容量更加緊張，同時(shí)端口指令的長度增加，執(zhí)行時(shí)間較長，端口地址譯碼器較復(fù)雜。,四、808

54、6的I/O編址,8086系統(tǒng)采用獨(dú)立編址方式。有專用的I/O指令（IN、OUT）。8086允許有64K（65536個(gè)）8位的I/O端口，兩個(gè)編號相鄰的8位端口可以組成一個(gè)16位端口。指令系統(tǒng)中既有訪問8位端口的I/O指令，又有訪問16位端口的I/O指令。,8086CPU執(zhí)行訪問I/O端口指令時(shí)，硬件上產(chǎn)生M/IO=0、RD（ 或WR ）=0有效。端口地址不占用存儲空間，端口地址獨(dú)立編址構(gòu)成I/O空間。其特點(diǎn)是：I/O指令類型少，只能進(jìn)行傳送操作； M/IO 、 RD（ 或WR ）兩組信號，信號線根數(shù)多。,8086系統(tǒng)和外設(shè)之間都是通過I/O接口芯片聯(lián)系的，每個(gè)I/O接口芯片都有一個(gè)或幾個(gè)端口，

55、一個(gè)端口往往對應(yīng)芯片內(nèi)部的一個(gè)或一組寄存器，微機(jī)系統(tǒng)要為每個(gè)端口分配一個(gè)地址，此地址也稱為端口號。各個(gè)端口號不能重復(fù)。,3. 8086的I/O編址,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,58,2-4 8086系統(tǒng)配置,為了適應(yīng)各種使用場合，在設(shè)計(jì)8088/8086CPU芯片時(shí)，就考慮了其應(yīng)能夠使它工作在兩種模式下，即最小模式與最大模式。,最小模式（最小工作方式 ）,最大模式（最大工作方式 ）,（2）輸入/輸出協(xié)處理器8089，在原理上有點(diǎn)象帶有兩個(gè)DMA通道的處理器，它有一套專門用于輸入/輸出操作的指令系統(tǒng)，但是8089又和DMA控制器不同，它可以直接為輸入/輸出設(shè)備服務(wù)，使主處理器不再承擔(dān)這類

56、工作。所以，在系統(tǒng)中增加8089協(xié)處理器之后，會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。,與8088/8086CPU配合工作的協(xié)處理器有兩類：,（1）數(shù)值協(xié)處理器8087，它能實(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)、對數(shù)函數(shù)）的計(jì)算等，這些運(yùn)算若用軟件的方法來實(shí)現(xiàn)，將耗費(fèi)大量的機(jī)器時(shí)間。換句話說，引入了8087協(xié)處理器，就是把軟件功能硬件化，可以大大提高主處理器的運(yùn)行速度。,一、 8086/8088最小系統(tǒng)中的外圍芯片簡介 1. 鎖存器Intel 8282（或74LA373） P44 圖2-16 8282是典型的8位鎖存器，8位輸入（

57、DI0-DI7）， 8位輸出（DO0-DO7）,選通輸入信號（鎖存輸入信號）STB，輸出數(shù)據(jù)允許信號OE（低電平有效）。74LS373作為鎖存器，其用法與8282完全一樣。 8282與8086連接時(shí)，作為8086外部地址鎖存器，8086有20條地址線，加上高8位數(shù)據(jù)允許引腳BHE，共21條線，需要3片8282。8282的輸入與8086的地址線A19-A16、AD15-AD0和BHE相連，輸出即為8086系統(tǒng)的地址線和BHE；8282的STB接8086的ALE，8282的OE接地，直接數(shù)據(jù)輸出允許。 P43 圖2-15,2. 總線收發(fā)器Intel 8286/8287 P44 圖2-17 8286

58、是Intel系列典型的8位總線收發(fā)器，8位輸入（A0-A7）， 8位輸出（B0-B7）。 T為控制數(shù)據(jù)傳送方向信號，T=1時(shí)， A0-A7為輸入， B0-B7為輸出； T=0時(shí)， B0-B7為輸入， A0-A7 為輸出。輸出數(shù)據(jù)允許信號OE（低電平有效）。 8286與8086連接時(shí)，作為8086外部總線收發(fā)器，8086有16條數(shù)據(jù)線，需要2片8286。8286的輸入與8086的地址線AD15-AD0相連，輸出即為8086系統(tǒng)的數(shù)據(jù)總線；8286的T接8086（或8288）的DT/R，8286的OE接8086 （或8288）的DEN。P41 圖2-14,2020/10/5,合肥學(xué)院電子系,62,3. 時(shí)鐘發(fā)生器8284,Fosc=14.318MHz Fclk=4.77MHz Fpclk=2.385MHz,3. 時(shí)鐘發(fā)生器8284 （1）輸入：晶振與復(fù)位 晶振接8284的X1、X2引腳（F/C接低電平，選擇外界晶振產(chǎn)生時(shí)鐘），外部復(fù)位接RES引腳。 （2）輸出：CLK（時(shí)鐘）、RESET（復(fù)位）、READY（準(zhǔn)備好） 8284輸出的時(shí)鐘頻率CLK為外界晶振頻率的1/3。 CLK、 RESET、 READY分別為8086系統(tǒng)提供時(shí)鐘、復(fù)位、準(zhǔn)備好信號。 （3）外部復(fù)位的接法（上電復(fù)位，按鍵復(fù)位），如下圖所示。,