微机原理-3教材

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1、5. 8086/8088CPU的引脚和工作模式 （1）8086和8088的引脚如图4-7所示： 1 80868088各引脚信号的：功能如下： 1AD15一AD0。（Address Data bus） 地址数据复用引脚（双向工作） 作为复用引脚，在总线周期的T1状态 用来输出要访问的存储器或IO端口地址 。T2一T3状态，对读周期来说，处于浮空 状态；对写周期来说，则是传输数据。 2A19S6一A16S3（AddressStatus ）地址状态复用引脚（输出） 2 3 NMI（Non一Maskab1e interrupt）非屏蔽中 断引脚（输入） 非屏蔽中断信号是不受中断允许标志IF的影响 ，也

2、不能用软件进行屏蔽。每当NMI端进入一个正 沿触发信号时，CPU就会在结束当前指令后，进入 对应于中断类型号为2的非屏蔽中断处理程序。 4INTR （1nterrupt Request）可屏蔽中断请求 信号引脚（输入） 可屏蔽中断请求信号为高电平有效，CPU在执 行每条指令的最后一个时钟周期会对INTR信号进行 采样，如果CPU中的中断允许标志为1，并且又接收 到INTR信号，那么，CPU就会在结束当前指令后， 响应中断请求，进入一个中断处理子程序。 3 4CLK（Clock）时钟引脚（输入） 5 RESET（Reset）复位信号引脚（输入 ） 复位信号来到后，CPU便结束当前操作 ，并对处理

3、器标志寄存器、IP、DS、SS、 ES及指令队列清零，而将CS设置为FFFFH。 当复位信号变为低电平时，CPU从FFFF0H开 始执行程序。 4 6TEST测试信号引脚（输入） 测试信号为低电平有效。 TEST信号是和 指令WAIT结合起来使用的，在CPU执行WAIT 指令时，CPU处于空转状态进行等待；当 8086的TEST信号有效时，等待状态结束， CPU继续往下执行被暂停的指令。 7MNMX（MinimumMaximum Mode Control）最小最大模式控制信号引脚（ 输入） 它是最大模式及最小模式的选择控制端 。此引脚固定接为+5V时，CPU处于最小模 式； 如果接地，则CPU

4、处于最大模式。 5 8、INTA（1nterrupt Acknowledge）中断响 应信号（输出） 9、ALE（Address Latch Enable）地址 锁存允许信号（输出） 这是80868088提供给地址锁存器8282 8283的控制信号，高电平有效。 6 （2）8086/8088CPU工作模式 80868088的工作模式完全是由硬件 决定的。 为了尽可能适应各种使用场合，在设 计80868088CPU芯片时，就使得它们可 以在两种模式下工作，即最大模式和最 小模式。 所谓最小模式，就是在系统中只有 80868088一个微处理器。在这种系统 中，所有的总线控制信号都直接由8086 8

5、088产生，因此，系统中的总线控制 逻辑电路被减到最少。 7 8087是一种专用于数值运算的处理器 ，它能实现多种类型的数值操作，例如高 精度的整数和浮点运算，也可以进行超越 函数（如：三角函数、对数函数）的计算 。 最大模式是相对最小模式而言，它用 在中等规模的或者大型的80868088系统 中，在此系统中，包含两个或多个微处理 器，其中一个主处理器就是80868088， 其它的处理器称为协处理器,它们是协助主 处理器工作的。和80868088配合的协处 理器有两个，一个是数值运算协处理器 8087，一个是输入输出协处理器8089。 8 由于在通常情况下，这些运算往往通 过软件方法来实现，而

6、8087是用硬件方法 来完成这些运算的，所以在系统中加入协 处理器8087之后，会提高系统的数值运算 速度。 8089在原理上有点儿象带有两个DMA 通道的处理器，它有一套专门用于输入 输出操作的指令系统，但8089又和DMA的 控制器不同，它可以直接为输入输出设 备服务，使80868088不再承担这类工作 。所以在系统中增加协处理器8089后，会 提高主处理器的效率，尤其是在输入输出 频繁的场合。 9 8086 最小 工作 模式 的典 型配 置 10 8086 最大 工作 模式 的典 型配 置 11 作业：p107108 1，2，3，4，6 12 二、Pentium微处理器性能简介 13 4

7、、Pentium微处理器 （1）概述 Pentium微处理器是新一代产品 。 它支持多机处理，也支持多任务操作系 统，可以在Window xp、OS2、UNIX等 操作系统中运行。 14 （2）结构框图及其特点 图4-36为Pentium的内部结构框图。 Pentium采用超标量结构，即在硬件上具 有两条分开的整数执行流水线：U流水线与 V流水线。每条流水线都有自己的地址产生 部件、 ALU执行部件和数据Cache接口。 每条流水线可在一个时钟周期内发送一条 整数指令，因此Pentium能够在每个时钟周 期内执行两条整数指令。再加上它具有片 上的浮点部件，故在一个时钟周期内它可 执行一条浮点指

8、令（在某些情况下可执行 二条）。 15 Pentium具有两个独立的Cache，即一 个指令 Cache和一个数据Cache，二者容量各为8K字节 。每一Cache行的宽度为32个字节。每个Cache 都有一个专用的转换检测缓冲器TLB，用于将线 性地址转换为物理地址。数据Cache有两个端口 ，分别用于两条流水线。 Pentium采用转移预测策略，以减少转移 相关性引起的流水线效能的损失。 Pentium 实际上有两个预取缓冲，一个是以顺序方式 预取指令，一个是按转移预测设置的转移目 标缓存BTB预取指令。因此，不管转移实际 上是否发生，所需的指令总是在执行以前预 先取出来。 16 Pent

9、ium把数据Cache与总线部件之间 的数据总线扩展为64位及以上宽度，它还 支持成组传送方式。总线周期流水线结构 可使两个总线周期同时进行。 Pentium还增设有较强的错误检测和报 告功能，以提高处理器的可靠性。数据奇 偶校验是在字节的基础上进行的。 17 第五章 微型计算机的指令系统 指令是让计算机完成某种操作的命令， 指令的集合称作指令系统，不同系列计算 机有不同的指令系统。指令是根据计算机 CPU硬件特点研制出来的，指令的符号用规 定的英文字母组成，称为助记符。 指令系统与计算机硬件有着某些对应关 系，用指令进行编程能够充分开发计算机 硬件资源，它的程序目标代码短、运行速 度快，因此

10、，指令语言是面向机器的语言 ，它在自动控制、智能化仪器仪表、监测 等领域应用非常广泛。 18 一、80868088汇编语言指令语句格式 任何一种汇编语言的指令语句都是与机器指 令一一对应的，它通过汇编程序将其翻译成机器 指令代码（目标代码）、CPU执行某种操作。 8086/8088汇编语言指令语句格式如图：5-1所示 ，图中由前向后的箭头表示是可选项，由后向前 的箭头表示是重复项，圆头方框表示是语句中的 关键字。 19 1标号是给该指令所在地址取的名字，必 须后跟冒号“：”，它可以缺省，是可供 选择的标识符。8086/8088汇编语言中可使 用的标识符必须遵循下列规则： （1）标识符由字母（a

11、 - z、A - Z）、数 字（0一9）或某些特殊字符（，-，？） 组成； （2）第一个字符必须是字母（a - z、A - Z ）或某些特殊的符号（，-，？），但“？ ”不能单独作标识符； （3）标识符有效长度为31个字符，若超过31 个字符，则只保留前面的31个字符为有效 标识符。 20 b 下面是有效的标识符： START： MY-CODE： ALPHA： NUM-1： LOOP1 ： X： ? MORE-350： BETA-1： DELAYIS： b 下面是无效的标识符： 4LOOP： MAIN AB： BETA*： START=3： GAMA1： NUM+1： ?： ONE*TWO：

12、2指令助记符是指令名称的代表符号，它 是指令语句中的关键字，不可缺省，它表 示本指令的操作类型，必要时可在指令助 记符的前面加上一个或多个“前缀”，从 而实现某些附加操作。 21 3.操作数是参加本指令运算的数据，有些指 令不需要操作数，可以缺省；有些指令需 要两个操作数，这时必须用逗号（，）将 两个操作数分开；有些操作数可以用表达 式来表示。 4.注释部分是可选项，允许缺省，如果带注 释则必须用分号（；）开头，注释本身只 用来对指令功能加以说明，给阅读程序带 来方便，汇编程序不对它做任何处理。 22 二、80868088的寻址方式 1立即数寻址 8086指令系统中，有一部分指令所用的8位 或

13、16位操作数就在指令中提供，这种方式叫立 即数寻址方式，例如： MOV AL，80H； 将十六进制数80H送入AL， MOV AX，1090H；将1090H送AX，AH中为10H， AL中为90H 采用立即数寻址方式的指令主要用来对寄存 器赋值。因为操作数可以从指令中直接取得， 不需要运行总线周期，所以，立即数寻址方式 的显著特点就是速度快。 23 24 25 2寄存器寻址 如果操作数就在CPU的内部寄存器中，那 么寄存器名可在指令中指出，这种寻址方式 就叫寄存器寻址方式。 对16位操作数来说，寄存器可以为AX、 BX、CX、DX、SI、DI、SP或者BP，而对8位 操作数来说，寄存器可为AH

14、、AL、BH、BL、 CH、CL，DH、DL。例如： INC CX ；将CX的内容加1 ROL AH，1 ；将AH中的内容循环左移一位 采用寄存器寻址方式的指令在执行时， 操作就在CPU内部进行，不需要使用总线周 期，因此，执行速度快。 26 27 一条指令中，可以对源操作数采用寄存器 寻址方式，也可以对目的操作数采用寄存器寻 方式，还可以两者都用寄存器寻址方式。 3直接寻址 使用直接寻址方式时，数据总是在存储器 中，存储单元的有效地址由指令直接指出，所 以直接寻址是对存储器进行访问时可采用的最 简单的方式。例如： MOV AX，1070H；将DS段的1070H和 1071H两单元的内容取到A

15、X中 要注意的是采用直接寻址方式时，如果指 令前面没有用前缀指明操作数在哪一段，则默 认为段寄存器是数据段寄存器DS。 28 例如，上一条指令执行时，设DS = 2000H ，则执行过程是将绝对地址为21070H和21071H 两单元的内容取出送AX。 如果要对其它段寄存器所指出的存储区进 行直接寻址，则本条指令前必须用前缀指出段 寄存器名。例如： CS：MOV BX，3000H；将CS段的3000H 和3001H两单元的内容送BX 设CS为5100H，则本指令在执行时，将 54000H和54001H两单元的内容取出送BX。 注意：在汇编语言中常将“ ”方括号中的内容 作为存储单元的地址。 2

16、9 30 4寄存器间接寻址 采用寄存器间 接寻址方式时， 操作数一定在存 储器中，存储单 元的有效地址由 寄存器指出，这 些寄存器可以为 BX、BP、SI和Dl 之一，即有效地 址等于其中某一 个寄存器的值： 31 和直接寻址的情况一样，如果指令前 面没有用前缀指明具体的段寄存器，则寻 址时默认的段寄存器通常为DS。如寄存器 为BP时，则对应的段寄存器为SS。 采用寄存器间接寻 址时，允许在指令中 指定一个位移量，这 样，有效地址通过将 一个寄存器的内容加 上一个位移量来得到 。位移量可以为8位 ，也可以为16位。即 32 在有些资料中，将位移量看成是一个相 对值，因此把带位移量的寄存器间接寻址叫 寄存器相对寻址。 细分起来，寄存器间接寻址可分为以下四种 ： （1）以BX寄存器进行间接寻址数据段基址 寻址 用BX寄存器进行间接寻址时，默认的段寄 存器为DS，因为BX称为基址寄存器，所以这种 寻址方式也叫数据段基址寻址。例如：