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1、第二章 8086系统结构,讲师： 课时：,8086系统结构,8086微处理器的内部结构及其寄存器结构 8086微处理器的外部引脚特性 8086微处理器的存储器组织 8086的最小/最大模式 8086CPU时序,2020/7/11,2,TMS320C6000概述系统结构,8086内部处理器的结构,2020/7/11,3,TMS320C6000概述系统结构,8086流水线执行方式,传统微处理器的指令执行过程,2020/7/11,4,TMS320C6000概述系统结构,8086CPU的寄存器结构,8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用 途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标
2、志寄存器， 如图所示。,2020/7/11,5,TMS320C6000概述系统结构,通用寄存器,通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。 数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX，一 般用来存放16位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又 可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使 用。 指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器 SI、DI，都是16位寄存器，一般用来存放地址的偏移量。 这8个16位通用寄存器都具有通用性，从而提高了指令 系统的灵活性。但在有些指令中，这些通用寄存器还各自有 特定的用法 。,2020/7/11,6,TMS320C60
3、00概述系统结构,通用寄存器的特定用法,2020/7/11,7,TMS320C6000概述系统结构,控制寄存器,指令指针寄存器IP ：是一个16位的寄存器，存放EU要执行的下一条指令的偏移地址，用以控制程序中指令的执行顺序，实现对代码段指令的跟踪 。 标志寄存器F ：是一个16位的寄存器，共9个标志，其中6个用作状态标志，3个用作控制标志。 （1）状态标志：状态标志用来反映EU执行算术和逻辑运算以后的结果特征。 CF：进位标志 ；PF：奇偶标志 ；AF：辅助进位标志 ；ZF：零标志 ；SF：符号标志 ；OF：溢出标志,2020/7/11,8,TMS320C6000概述系统结构,8086/808
4、8程序状态寄存器（标志寄存器）,2020/7/11,9,TMS320C6000概述系统结构,8086寄存器组织,（2）控制标志 ：控制标志是用来控制CPU的工作方式或工作状态 。 TF：陷阱标志或单步操作标志 ：IF：中断允许标志 DF：方向标志 3段寄存器 8086CPU共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个逻辑段的段起始地址。 （1）代码段寄存器CS （2）数据段寄存器DS （3）堆栈段寄存器SS （4）附加段寄存器ES,2020/7/11,10,TMS320C6000概述系统结构,8086引脚介绍,引脚信号的基本知识：,指引脚信号的定义、作用；通常采用英文单词或其缩写表示,信号从芯片向
5、外输出，还是从外部输入芯片，或者是双向的,起作用的逻辑电平高、低电平有效上升、下降边沿有效,输出正常的低电平、高电平外，还可以输出高阻的第三态, 有效电平, 三态能力, 信号的流向, 引脚的功能,（5）引脚的复用,以少量的引脚提供更多的功能,2020/7/11,11,TMS320C6000概述系统结构,8086的两种工作方式,两种方式构成两种不同规模的应用系统 最小工作方式 构成小规模的应用系统 8086本身提供所有的系统总线信号 最大工作方式 构成较大规模的应用系统，例如可以接入数值协处理器8087 和总线控制器8288共同形成系统总线信号,2020/7/11,12,TMS320C6000概
6、述系统结构,8086引脚介绍,8086CPU引脚,地址/数据分时复用引脚，传送地址时单向输出，传送数据时双向输入或输出，三态。,地址状态分时复用引脚，输出、三态总线。采用分时输出，即在T1状态作地址线用，T2T4输出状态信息。,BHE 在总线周期的T1 状态时输出，当该引脚输出为低电平时，表示当前数据总线上高8位数据有效。,读控制信号，输出表示将要执行一个对存储器或I/O端口的读操作,是所寻址的存储器或I/O端口发来的数据准备就绪信号，高电平有效。,可屏蔽中断请求信号，输入，高电平有效。,非屏蔽中断请求信号，输入，上升沿触发。,复位信号使处理器马上结束现行操作，对处理器内部寄存器进行初始化。,
7、等待测试信号，输入。若为高电平，CPU就仍处于空转状态进行等待，直到引脚变为低电平,INTR,2020/7/11,13,TMS320C6000概述系统结构,8086引脚,8086CPU引脚,当8086之外的总线主设备要求占用总线时，通过该引脚向CPU发一个高电平的总线保持请求信号。,该信号用来区分CPU是进行存储器访问还是I/O端口访问。,用于对外设的中断请求(经INTR引脚送入CPU)作出响应。,它是8086提供给地址锁存器的控制信号，高电平有效。,WR有效时，表示CPU当前正在进行存储器或I/O写操作,当CPU接收到HOLD信号后，这时如果CPU允许让出总线，就在当前总线周期完成时，在T4
8、状态发出高电平有效的HLDA信号给以响应,该信号用来控制数据的传送方向。当其为高电平时，CPU通过数据总线收发器进行数据发送；当其为低电平时，则进行数据接收。,当使用数据总线收发器时，该信号为收发器的OE端提供了一个控制信号，该信号决定是否允许数据通过数据总线收发器。,2020/7/11,14,TMS320C6000概述系统结构,8086引脚,8086CPU引脚,QS1、QS0两个信号电平的不同组合指明了BIU中内部指令队列的状态.,当LOCK为低电平时，系统中其他总线主设备就不能获得总线的控制权而占用总线。,低电平有效的三个状态信号连接到总线控制器8288的输入端，8288对这些信号进行译码
9、后产生内存及I/O端口的读写控制信号,2020/7/11,15,TMS320C6000概述系统结构,8086指令队列长度为6个字节，8088为4个。8086要在指令队列中至少出现2个空闲字节时才预取后续指令，而8088只要出现一个空闲字节BIU就会自动访问存储器； 8088CPU中，BIU总线控制电路与外部交换数据的总线宽度是8位，总线控制电路与专用寄存器组之间的数据总线宽度也是8位，而EU的内部总线是16位，这样，对16位数的存储器读/写操作要两个读/写周期才可以完成； 8086和8088有若干引脚信号不同，分别是28腿，39腿，28腿，34腿；,8086和8088CPU的不同之处,2020
10、/7/11,16,TMS320C6000概述系统结构,8086微处理器的存储器,存储器的组织 1存储器空间与存储器结构 存储器是按字节进行组织的，两个相邻的字节被称为一个“字” 。存放的信息若是以字节（8位）为单位的，将在存储器中按顺序排列存放；若存放的数据为一个字（16位）时，则将每一个字的低字节（低8位）存放在低地址中，高字节（高8位）存放在高地址中，并以低地址作为该字的地址,2020/7/11,17,TMS320C6000概述系统结构,存储器分段,00000H,存储器分段示意图,逻辑段,1,起点,逻辑段,2,起点,逻辑段,3,起点,逻辑段,4,起点,FFFFFH,逻辑段,1,64KB,逻
11、辑段,2,64KB,逻辑段,3,64KB,逻辑段,4,64KB,2020/7/11,18,TMS320C6000概述系统结构,逻辑地址（LA）和物理地址（PA）,物理地址：就是存储器的实际地址，它是指CPU和存储器进行数据交换时所使用的地址（20位）。 逻辑地址：是在程序中使用的地址，它由段地址和偏移地址两部分组成（16位）。 逻辑地址的表示形式为“段地址偏移地址”。,2020/7/11,19,TMS320C6000概述系统结构,逻辑地址（LA）和物理地址（PA）,物理地址是由CPU内部总线接口单元BIU中的地址加法器根据逻辑地址产生的。由逻辑地址形成20位物理地址的方法为：段地址10H+偏移
12、地址。其形成过程如下图所示。,2020/7/11,20,TMS320C6000概述系统结构,存储器操作时段地址和段内偏移地址的来源,2020/7/11,21,TMS320C6000概述系统结构,存储器操作时段地址和段内偏移地址的来源,程序的指令序列必须安排在代码段 程序使用的堆栈一定在堆栈段 程序中的数据默认是安排在数据段，也经常安排在附加段，尤其是串操作的目的区必须是附加段 数据的存放比较灵活，实际上可以存放在任何一种逻辑段中,2020/7/11,22,TMS320C6000概述系统结构,存储器操作时段地址和段内偏移地址的来源,2020/7/11,23,TMS320C6000概述系统结构,8
13、086存储器的分体结构,2020/7/11,24,TMS320C6000概述系统结构,8086存储器高低位库的连接,2020/7/11,25,TMS320C6000概述系统结构,8086存储器高低位库选择,2020/7/11,26,TMS320C6000概述系统结构,从8086存储器的偶数和奇数地址读字节和字,(a)读偶地址单元中的字节；(b) 读奇地址单元中的字节； (c) 读偶地址单元中的字；(d) 读奇地址单元中的字,2020/7/11,27,TMS320C6000概述系统结构,堆栈的概念,所谓堆栈是在存储器中开辟一个区域，用来存放需要暂时保存的数据，其工作方式是“先进后出”或“后进先出
14、”的方式。 8086系统中的堆栈段是由段定义语句在存储器中定义的一个段，堆栈段容量小于等于64K字节。段基址由堆栈寄存器SS指定，栈顶由堆栈指针SP指定，堆栈地址由高向低增长，栈底设在存储器的高地址区。,2020/7/11,28,TMS320C6000概述系统结构,堆栈的概念,例如 : 若 SS=1000H, SP=2000H要把AX寄存器中的内容压入堆栈,用入栈指令 PUSH AX,2020/7/11,29,TMS320C6000概述系统结构,主程序调用子程序和嵌套,2020/7/11,30,TMS320C6000概述系统结构,8086的最小组态,2020/7/11,31,TMS320C60
15、00概述系统结构,8282内部逻辑符号图,2020/7/11,32,TMS320C6000概述系统结构,8282内部逻辑符号图,2020/7/11,33,TMS320C6000概述系统结构,8086最大组态,2020/7/11,34,TMS320C6000概述系统结构,8288内部框图和结构,2020/7/11,35,TMS320C6000概述系统结构,8086CPU的操作时序,8086的主要操作有： 1、系统的复位和启动操作。 2、总线操作。 3、暂停操作。 4、中断响应操作。 5、总线保持或总线请求/允许操作,2020/7/11,36,TMS320C6000概述系统结构,8086CPU的操
16、作时序,指令周期 执行一条指令所需的时间。一个指令周期由一个或几个总线周期组成。 总线周期 通过总线对存储器或I/O接口进行一次访问所需要的时间。一般包括4个时钟周期。 时钟周期:一个时钟脉冲所持续的时间。 4个时钟周期编号为T1、T2、T3和T4 总线周期中的时钟周期也被称作“T状态”,2020/7/11,37,TMS320C6000概述系统结构,最小方式下的总线读操作,T1状态输出20位存储器地址A19 A0 IO/M#输出低电平，表示存储器操作； ALE输出正脉冲，表示复用总线输出地址 T2状态输出控制信号RD# T3和Tw状态检测数据传送是否能够完成 T4状态完成数据传送,2020/7/11,38,TMS320C6000概述系统结构,最小方式下的总线写操作,T1状态输出20位存储器地址A19 A0 IO/M#输出低电平，表示存储器操作； ALE输出正脉冲，表示复用总线输出地址 T2状态输出控制信
