《东南大学自动化学院微机系统与接口教学幻灯片第一章2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《东南大学自动化学院微机系统与接口教学幻灯片第一章2（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1,微机系统与接口,Microcomputer Systems and Interface,第1章 微型计算机基础（续） 上一讲： 数制、无符号数、 有符号数（原码、反码和补码）、 二进制编码、定点数与浮点数、 微型计算机及其发展、微机系统组成 （ CPU+ MEMERY +I/O接口 ）,2,数据在内存的存储方式,双字,384A157EH（双字）,0000H 0001H 0002H 0003H 0004H 0005H 0006H 0007H 0008H 0009H 000AH 000BH 000CH 000DH,157EH（字）,4AH(字节),字节地址,89ABH（字),字地址,65EDC
2、972384A157EH(四字）,四字地址,字地址,要点1：低地址放低字节,高地址放高字节,3,硬件组成之三输入输出接口,I/O Device/Interface MPU信息来源/输出目标（程序、数据、测控信息）-接口电路,外设：标准：KB, Point device(MOUSE、Tracking Ball、Touch screen) , 非标：SCANNER, Digitalizer, Digital Camera, ZIP, Video Camera, ADC, DI CRT、Printer、Plotter DAC, DO FDC/HDD/CD-ROM/R/RW/DVD，Tape, net
3、-adaptor , SB, Microphone/ SPK 特点：多样性，信息多样，速度慢：接口电路-I/O Adaptor(适配器)，非/智能化,4,硬件组成之三部分关系,微型计算机的结构示意图,5,总线-微机系统各部件相连,BUS 一组性质相似的各部件共用的信息线的集合，正常情况下（通常）每一时刻只能有一对设备使用总线传输信息 -基带。,总线控制 三态缓冲器 I/O总线的作用是通过公用的信号线可把计算机或测控系统中的各种设备联成一体，以便进行彼此之间的信息交换。采用总线技术在系统设计、生产、使用和维护上具有很多优越性。,6,微型计算机分类,体系 Von NeuMANN / Harvard
4、 (外MEM可流水线作业) 功能结构 单/多片机/ (MCU/MPU)； 组装方式 单/多板机； TP801 使用方式 DESKTOP/LAPTOP/NOTEBOOK （便携式）-Mobile MP 安装使用 非（可重装入） /嵌入式（EMBBEDED） 指令 CISC/RISC 内核 (标准内核), 多核，软核 专用/通用MPU DSP，MCU,7,8086/8088微处理器,INTEL公司78年推出（79年推出8088 ） 4万多个晶体管(8088为2.9万个晶体管) 时钟频率4.77MHZ 数据线16位（8088的数据线8位） 地址线20位 40脚DIP封装,81年IBM推出Person
5、al Computer （个人计算机、微机）PC Intel Architecture(IA)-16,8,IBM PC&PC/XT （20年前产品）,可以重复加载运行各种应用软件的个人计算机： 多板结构 1系统板 +I/O选卡-基于中大规模IC P:8088(80C88)/808782XX芯片组chipset 82C88 总线控制器BUS Controller 8284 Clock Generator &Driver 2ROM-基本系统程序 3. RAM-中间数据/应用程序 4I/O接口电路：Speaker/KB 5. I/O expanding slots: 62脚：PC-5 XT-8,9,
6、微处理器的基本结构,基本组成 算术逻辑单元（运算器） 寄存器组 指令处理单元（控制器）,10,IA-16微机系统结构,指令：算逻运算、数据传送、I/O、跳转、系统操作等 执行方式：串行、流水线（深度EUBIU 两级）,取指、执行、取指、执行。,SCLK,图1.7 微机外部结构框图,11,IA-16微处理器（Intel 8086/8088 ）,SCLK,图1.9 功能结构,12,8086/8088流水工作过程,指令队列 总线接口单元BIU,MPU 执行单元,时间,等待 执行1 执行2 执行3 。,1 2 23 3 34 45,取指 取指 取指 取数 取指 .,与BIU有关的指令执行,指令的执行过
7、程： 1000:100 MOV AX,0064H ; B8 64 00 1000:103 ADD AX,100H ; 05 00 01 1000:105 MOV 2000H,AX ; F3 00 20,要点2：取指、执行重叠并行（指令流水线 ）,13,8088指令执行过程（结构为8086),14,8086/8088的内部寄存器(Registers),14个16位寄存器：8通用寄存器/4段/2控制寄存器,ADD AX，100， MOV BH，1000 SUB DX，BX JC 1000 MOV CS:SI,AL,15,通用寄存器(Register)功能,AX，BX，CX，DX， (16) AH，
8、AL，BH ，BL，CH，CL，DH，DL（8） 习惯：AX累加器Accumulator)/ BX基址R/ CX(Count)计数R,循环-串操作/ DX数据R（Data），I/O port, 双字除（H16）； SP，BP：Stack Pointer R, Base Pointer基址指针 R 数据/Pointer SI，DI 变址R（Source Index R, Destination Index R）-指针作用,例：REP MOVSB,指令、数据存储地址,16,段寄存器功能,段寄存器Segment Register CS,SS,DS,ES Code,Stack,Data,Extra(附
9、加段)R=Segment Base Address,17,段寄存器功能,段寄存器Segment Register CS,SS,DS,ES Code,Stack,Data,Extra(附加段)R=Segment Base Address,存储器的分段结构 内存中存放三类信息：代码（指令操作码）、数据（程序加工对象）、堆栈（临时保存返回地址和中间结果），各自存放一定区域。 段基地址 (Segment Base Address):这些存储区域的起始地址。 段寄存器用来存放段基地址。,18,段寄存器功能,存储器的分段结构 8086/8088存储器管理：地址总线20 位1MB, 只能处理16位地址信息
10、以64KB单位分段，物理地址PA，段基地址SA，偏移地址EA（OFFSET）；（SA，EA逻辑地址）关系：PA=SA*16+EA 逻辑地址：段基+偏移,段基地址默认段寄存器Code： CS，Stack： SS，Data： DS，Extra: ES 书P20 偏移地址 -寻址方式,19,访问存储器类型与逻辑地址来源关系,20,例：MOV AX，2000H 默认： MOV AX，DS:2000H 逻辑地址：(DS)=4000H , 偏移量=2000H 物理地址： 40000H *16+2000H=42000H,例： CS:代码段的段基地址 IP: 总是下一条要取的指令在当前代码段中的偏移量 下一条
11、指令的物理地址：CS*16+IP,段寄存器功能,21,控制寄存器,控制寄存器： IP（Instruction Pointer-预取指令的偏移地址） FLAGS标志（6状态/3控制-8088/86定义9位 ）,程序控制标志位(3) 六个算术和逻辑运算结果特征(6),当算术运算的结果超出了带符号数的范围，即溢出时，OF= 1，否则OF0。8位带符号数范围是一128127，16位带符号数的范围是-3276832767。,22,标志状态寄存器Flags(位),CF进位标志位 当进行加法或减法运算时，若最高位发生进位或借位则CF1，否则CF0。 PF奇偶标志位 当逻辑运算结果中“1”的个数为偶数时PF1
12、，为奇数时PF=0。 AF辅助进位位 在8（l6）位加减法操作中，低4位向高4位有进位、借位发生 ZF零标志位 当运算结果为零时ZF1，否则ZF0。 SF符号标志位 对于带符号数，当运算结果的最高位MSB为1时SF=1，否则SF= 0。 OF溢出标志位 当算术运算的结果超出了带符号数的范围，即溢出时，OF= 1，否则OF0。8位/16位带符号数范围,例: XXXX1010 11X0X1X1,23,标志控制寄存器Flags (位),TF 跟踪标志位 TF= 1，使CPU处于单步执行指令的工作方式。这种方式便于进行程序的调试。每执行一条指令后，自动产生一次内部中断，从而使用户能逐条指令地检查程序。
13、 IF 中断允许标志位 IF= l使CPU可以响应可屏蔽中断请求。 IF= 0使CPU禁止响应可屏蔽中断请求。 IF的状态对不可屏蔽中断及内部中断没有影响。 DF 方向标志位 DF= l 使串操作按减地址方式进行。也就是说，从高地址开始，每操作一次地址减小一次。DF0使串操作按增地址方式进行。,24,举例,例如：2345H+3219H 后FLAGS寄存器的变化 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 + 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 0 1 1 0 0 1 - 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 记Cs=0, Cp=0 SF: 运算
14、结果最高位为0，SF=0 ZF: 运算结果本身不为0, ZF=0 AF: 第3位没有向第4位进位，AF=0 PF: 低8位中1的个数为奇数5，PF=0 CF: 由于最高位没有产生进位， CF=0 OF: 由于Cs=0, Cp=0，所以OF=0 OF=Cs异或Cp,25,80868088的引脚信号,动态复用-机器周期至少4个时钟周期CLK：T1，T2，T3，T4，Tw),两种工作模式： MAX/MIN,MAX模式,26,80868088引脚分类,第一类 每个引脚只传送一种信息。32P-/RD。 ,第六类 电源/地 Vcc/Vss（GND）,第五类 引脚的输入和输出分别传送不同的信息，如RQ#GT
15、0#输入时传送总线请求，输出时传送总线请求允许。,第四类 每个引脚可以传送两种信息(分时复用）。这两种信息在时间上是可以分开的，因此可以用一个引脚在不同时刻传送不同的信息，一般称这类引脚为分时复用线。例如：AD7 AD0。,第三类 引脚在80868088的两种不同工作方式最小模式和最大模式下有不同的名称和定义。例如：第29脚为WR#（LOCK#）。,第二类 每个引脚电平的高低代表不同的信号，例如外设/内存访问控制：IOM#。,27,80868088重要引脚信号,/ RD（Read）读信号输出端。读信号是一个低电平有效的输出信号，当/RD为低电平时，表明CPU正在对内存或外设进行读操作。 /WR（Write）写信号输出端。写信号是一个低电平有效的输出信号，当/WR为低电平时，表明CPU正在对内存或外设进行写操作。 IO/M#,AD7AD0（Address Data Bus）地址、数据复用端，双向工作。 A15A8（Address）地址输出端 （A16-A19),RESET系统复位信号 输入
