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1、80868086微处理器及其系统微处理器及其系统 第第 2 2 章章 2 1 80862 1 8086微处理器微处理器 2 2 80862 2 8086系统的存储器及系统的存储器及I OI O组织组织 2 3 80862 3 8086系统配置系统配置 2 4 8086CPU2 4 8086CPU的操作时序的操作时序 2 5 803862 5 80386微处理器微处理器 2 6 804862 6 80486微处理器微处理器 2 7 Pentium2 7 Pentium微处理器微处理器 执行部件 执行部件 EUEU 总线接口部件 总线接口部件 BIUBIU 2 1 1 8086 CPU 2 1 1
2、 8086 CPU 的结构的结构 80868086微处理器微处理器2 12 1 执行部件执行部件 内部寄存器内部寄存器 算术逻辑运算单元算术逻辑运算单元 ALU ALU 及标志寄存器及标志寄存器 内部控制逻辑电路内部控制逻辑电路 内部寄存器内部寄存器 四个通用数据寄存器四个通用数据寄存器AXAX BXBX CXCX DXDX均可用作均可用作1616 位寄存器也可用作位寄存器也可用作8 8 为寄存器 用作为寄存器 用作8 8 位寄存器分别记作位寄存器分别记作 AHAH ALAL BHBH BLBL CHCH CLCL DHDH DLDL BXBX可用作间接寻址的地址寄存器和基地址寄存器可用作间接
3、寻址的地址寄存器和基地址寄存器 BHBH BLBL可用作可用作8 8位通用数据寄存器 位通用数据寄存器 有些指令约定以有些指令约定以AX AX 或或AL AL 为源或目的寄存器 为源或目的寄存器 AX AH AL AX AH AL 累加器累加器 BX BH BL BX BH BL 基址寄存器基址寄存器 通用寄存器通用寄存器 8086 8086共有共有8 8个个1616位的内部寄存器 分为两组位的内部寄存器 分为两组 通用寄存器通用寄存器 指针和变址寄存器指针和变址寄存器 除用作通用寄存器外 在除用作通用寄存器外 在I OI O指令中可用作端口地址寄乘除指令中可用作端口地址寄乘除 指令中用作辅助
4、累加器 指令中用作辅助累加器 CX CH CL CX CH CL 计数寄存器计数寄存器 DX DH DL DX DH DL 数据寄存器数据寄存器 CXCX在循环和串操作中操作中充当计数器 指令执行在循环和串操作中操作中充当计数器 指令执行 后后CXCX内容自动修改 内容自动修改 指针和变址寄存器指针和变址寄存器 BP Basic Pointer Register BP Basic Pointer Register 基址指针寄存器基址指针寄存器 SP Stack Pointer Register SP Stack Pointer Register 堆栈指针寄存器堆栈指针寄存器 SI Source
5、 Index Register SI Source Index Register 源变址寄存器源变址寄存器 DI Destination Index Register DI Destination Index Register 目的变址寄存器目的变址寄存器 算术逻辑单元算术逻辑单元 ALU ALU 及标志寄存器及标志寄存器 标志寄存器 标志寄存器 Flag RegisterFlag Register 共有 共有1616位 其中位 其中7 7位未用 标志寄存器位未用 标志寄存器 内容如图 内容如图 1 1 条件标志条件标志 共共 6 6 位 用于寄存程序运行的状态信息 这些标志往往用作后续指令位
6、 用于寄存程序运行的状态信息 这些标志往往用作后续指令 判断的依据 判断的依据 2 2 控制标志控制标志 共共 3 3 位 用于控制机器或程序的某些运行过程 位 用于控制机器或程序的某些运行过程 OF DF IF TF SF ZF AF PF CFOF DF IF TF SF ZF AF PF CF 8 8 7 6 5 4 3 2 1 7 6 5 4 3 2 1 0 015 14 13 12 11 10 915 14 13 12 11 10 9 条件标志条件标志 CF Carry Flag CF Carry Flag 进位标志进位标志 反映在运行结果的最高位有无进位或错位 反映在运行结果的最高
7、位有无进位或错位 PF Parity Flag PF Parity Flag 奇偶标志奇偶标志 反映运算结果中反映运算结果中 1 1 的个数的奇偶性 主要用于判断数据的个数的奇偶性 主要用于判断数据 传送过程中是否出错 传送过程中是否出错 AF Auxiliary Flag AF Auxiliary Flag 辅助进位标志辅助进位标志 加减运算时 若加减运算时 若D3D3向向D4D4产生了进位或错位则产生了进位或错位则AF 1AF 1 否则 否则 AF 0AF 0 在 在BCDBCD码运算时 该标识用于十进制调整 码运算时 该标识用于十进制调整 反映计算结果是否为反映计算结果是否为0 0 若结
8、果为零则 若结果为零则ZF 1ZF 1 否则 否则ZF 0ZF 0 SF Sign Flag SF Sign Flag 符号标志符号标志 反映计算结果最高位及符号位的状态 如果运算结果的最高位反映计算结果最高位及符号位的状态 如果运算结果的最高位 为为1 1则则SF 1SF 1 对带符号数即为负数 否则 对带符号数即为负数 否则SF 0SF 0 对带符号数 对带符号数 即为正数 即为正数 OF Overflow Flag OF Overflow Flag 溢出标志溢出标志 反映运算结果是否超出了带符号数的表数范围 反映运算结果是否超出了带符号数的表数范围 ZF Zero Flag ZF Zer
9、o Flag 零进位零进位 控制标志控制标志 共共3 3位 用于控制机器或程序的某些运行过程 位 用于控制机器或程序的某些运行过程 DF Direction Flag DF Direction Flag 方向标志方向标志 用于串处理指令中控制串处理的方向 用于串处理指令中控制串处理的方向 IF Interrupt Flag IF Interrupt Flag 中断允许标志中断允许标志 用于控制用于控制CPUCPU是否允许相应可屏蔽中断请求 是否允许相应可屏蔽中断请求 TF trap flag TF trap flag 陷阱标志陷阱标志 用于单步操作 用于单步操作 内部控制逻辑电路内部控制逻辑电
10、路 5 I O5 I O控制逻辑控制逻辑 是是CPUCPU外部三总线 外部三总线 ABAB DBDB CBCB 的控制电路 它控制 的控制电路 它控制CPUCPU与与 其他部件交换数据 地址 状态及控制信息其他部件交换数据 地址 状态及控制信息 4 4 指令队列缓冲器指令队列缓冲器 是一个与是一个与CPUCPU速度相匹配的高速缓冲寄存器 速度相匹配的高速缓冲寄存器 3 3 指令指针寄存器指令指针寄存器 IP IP 又称程序计数器 是又称程序计数器 是1616位寄存器 位寄存器 2 2 地址加法器地址加法器 用于产生用于产生20 20 位物理地址 位物理地址 1 1 段地址寄存器段地址寄存器 C
11、S CS DSDS SSSS ES ES 用于存放段地址的寄存器称为段寄存器 根据其主要用途 计有代码用于存放段地址的寄存器称为段寄存器 根据其主要用途 计有代码 段寄存器段寄存器CSCS 数据段寄存器 数据段寄存器DSDS 堆栈段寄器 堆栈段寄器SSSS 附加段寄存器 附加段寄存器ESES 总线接口部件总线接口部件 8086CPU8086CPU引脚的功能引脚的功能 8086 8086总线周期总线周期 8086CPU 8086CPU的引脚及功能的引脚及功能 2 1 22 1 2 80868086总线周期总线周期 T T1 1 T T2 2 T T3 3 T Tw w T T4 4 T T1 1
12、 T T1 1 80868086总线周期总线周期 图图 2 3 2 3 典型的典型的80868086总线周期时序总线周期时序 CPU CPU向多路复用总线上发送地址信息 指出要寻址的内存单元向多路复用总线上发送地址信息 指出要寻址的内存单元 地址或地址或I OI O端口地址 端口地址 T T2 2 状态状态 CPU CPU从总线上撤消地址 使总线低从总线上撤消地址 使总线低1616位呈现高阻状态 为数据位呈现高阻状态 为数据 传输作准备 传输作准备 T T3 3 状态状态 A A1919 A A1616上状态信息不变 总线低上状态信息不变 总线低1616位上出现位上出现CPUCPU要写出的数据
13、要写出的数据 或准备读入的数据 或准备读入的数据 T T4 4 状态状态 总线周期结束 若为总线周期则在总线周期结束 若为总线周期则在T T 4 4 前沿将数据读入前沿将数据读入CPUCPU T T1 1 状态状态 1 GND 1 GND 地地 和和VccVcc电源 电源 VccVcc引脚接引脚接 5V 5V电源 电源 GND GND引脚接地 引脚接地 2 AD2 AD1515 AD AD 0 0 Address Data Bus Address Data Bus 地址地址 数据复用引脚 双向 三态 数据复用引脚 双向 三态 3 A3 A1919 S S 6 6 A A1616 S S 3 3
14、 Address Status Address Status 地址地址 状态复用引脚 输出 三态状态复用引脚 输出 三态 4 BHE S4 BHE S 7 7 Bus High Enable Status Bus High Enable Status 高高8 8位数据线允许位数据线允许 状态复用引脚状态复用引脚 输出 三态 输出 三态 8086CPU8086CPU的引脚及功能的引脚及功能 在在最小模式和最大模式下的通用引脚 最小模式和最大模式下的通用引脚 表表2 1 S2 1 S 3 3 S S 4 4 代码组合的意义代码组合的意义 S S4 4 S S 3 3 意意义义义义 0 00 0正在
15、使用正在使用ESES 0 10 1正在使用正在使用SSSS 1 01 0正在使用正在使用CSCS 1 11 1正在使用正在使用DSDS 表表2 2 BHE 2 2 BHE 与与 A0 A0 信号的意义信号的意义 BHE ABHE A 0 0 操作操作所用的数据所用的数据线线线线 0 00 0从偶地址开始从偶地址开始读读读读 写一个字写一个字ADAD1515 AD AD 0 0 1 01 0从偶地址从偶地址读读读读 写一个字写一个字ADAD 7 7 AD AD 0 0 0 10 1从奇地址开始从奇地址开始读读读读 写一个字写一个字ADAD1515 AD AD 8 8 从奇地址开始从奇地址开始读读
16、读读 写一个字写一个字 1 01 0 第一个 第一个总线总线总线总线 周期 周期 ADAD1515 AD AD 8 8 0 10 1 第二个 第二个总线总线总线总线 周期 周期 ADAD 7 7 AD AD 0 0 6 6 INTR Interrupt Request INTR Interrupt Request 可屏蔽中断请求引脚 输入 高电平有效可屏蔽中断请求引脚 输入 高电平有效 7 7 RD Read RD Read 读信号 输出 三态 低电平有效 读信号 输出 三态 低电平有效 8 8 CLK Clock CLK Clock 时钟输入引脚 时钟输入引脚 9 9 RESET Reset RESET Reset 复位引脚 输入 高电平有效 复位引脚 输入 高电平有效 10 10 READY Ready READY Ready 准备好引脚 输入 高电平有效 准备好引脚 输入 高电平有效 11 11 TEST Test TEST Test 测试引脚 输入 低电平有效 测试引脚 输入 低电平有效 12 12 MN MX Minimum Maximum Mode Control MN M
