《8086微处理器》PPT课件

【本章重点】本章主要讲述8086的硬件结构、外部引脚、 内部寄存器的组织、和总线时序。 【本章难点】引脚功能和总线时序。,第2章 8086微处理器,2.2.1 8086的结构特点 微处理器执行一段程序通常是通过重复执行如下步骤来完成。即： （1） 从内存储器中取出一条指令，分析指令操作码； （2） 读出一个操作数（如果指令需要操作数）； （3） 执行指令； （4） 将结果写入内存储器（如果指令需要）。,2.1 8086 CPU的结构,图2-1 8086的结构框图,1总线接口部件,（1）4个段地址寄存器 CS-16位的代码段寄存器 DS-16位的数据段寄存器 ES-16位的扩展段寄存器 SS-16位的堆栈段寄存器 （2）16位的指令指针寄存器IP （3）20位的地址加法器 （4）6字节的指令队列。,2执行部件 （1）4个通用寄存器，即AX、BX、CX，DX； （2）4个专用寄存器，即基数指针寄存器BP，堆栈指针寄存器SP，源变址寄存器SI，目的变址寄存器DI； （3）标志寄存器Flag； （4）算术逻辑单元ALU； 8086的执行部件（EU）有如下特点： （1）4个通用寄存器既可以作为16位寄存器使用，也可以作为8位寄存器使用。 （2）AX寄存器也常称为累加器，8086指令系统中有许多指令都是通过累加器的动作来执行的。,表2-1 寄存器的主要用途,（3）加法器是算术逻辑部件主要部件，绝大部分指令的执行都是由加法器完成的。 （4）标志寄存器共有16位，其中，7位未用，所用的各位含义如下：,0,15,状态标志有6个，即SF、ZF，PF、CF，AF和OF。,符号标志SF(Sign Flag)：它和运算结果的最高位相同。若运算结果最高位为1，则SF=1，否则SF=0。,零标志ZF(Zero Flag)：如果当前的运算结果为零，则ZF=1，否则ZF=0。 奇偶标志PF(Parity Flag)：如果运算结果的低8位中所含的1的个数为偶数，则PF=1，否则PF=0。 进位标志CF(Carry Flag)：当执行一个加法运算使最高位产生进位时，或者执行一个减法运算引起最高位产生借位时，则CF=1，否则CF=0。 辅助进位标志AF(Auxiliary Carry Flag)：当加法运算时，如果第三位往第四位有进位，或者当减法运算时，如果第三位从第四位有借位，则AF=1，否则AF=0。 溢出标志OF(Overflow Flag)：当运算过程中产生溢出时，会使OF=1，否则OF=0。,控制标志有3个，即DF、IF、TF。 方向标志DF(Direction Flag)：这是控制串操作指令的标志。如果DF=0，则串操作过程中地址会不断增值，反之，如果DF=1，则串操作过程中地址会不断减值。 中断标志IF(1uterrupt Enable Flay)：这是控制可屏蔽中断的标志。如IF=0，则CPU不能对可屏蔽中断请求作出响应，如果IF=1，则CPU可以接受可屏蔽中断请求。 跟踪标志TF(Trap Flay)：如果TF=1，则CPU按跟踪方式执行指令。,2.2.2 8086的总线工作周期,在8086中，一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成,在T1状态，CPU往多路复用总线上发出地址信息，以指出要寻址的存储单元及外设端口的地址。 在T2状态，CPU从总线上撤消地址，而使总线的低16位浮置成高阻状态，为传输数据作准备。总线的最高4位(A19A16)用来输出本总线周期状态信息。这些状态信息用来表示中断允许状态、当前正在使用的段寄存器名等。,在T3状态，多路总线的高4位继续提供状态信息，而多路总线的低16位上出现由CPU写出的数据或者CPU从存储器或端口读入的数据。 在有些情况下，被写入数据或者被读取数据的外设或存储器不能及时地配合CPU传送数据。这时，外设或存储器会通过“READY”信号线在T3状态启动之前向CPU发一个“数据未准备好”信号，于是CPU会在T3之后插入1个或多个附加的时钟周期TW。TW也叫等待状态。在Tw状态，总线上的信息情况和T3状态的信息情况一样。当指定的存储器或外设完成数据传送时，便在“READY”线上发出“准备好”信号，CPU接收到这一信号后，会自动脱离TW状态面进入T4状态., 在T4状态，总线周期结束。需要指出的是，只有在CPU和内存或IO接口之间传输数据，以及填充指令队列时，CPU才执行总线周期。可见，如果在1个总线周期之后，不立即执行下1个总线周期。那么，系统总线就处在空闲状态，此时，执行空闲周期。,2.3 8086/8088的引脚信号和工作模式,2.3.1 最小模式和最大模式的概念 所谓最小模式，就是在系统中只有8086一个微处理器。在这种系统中，所有的总线控制信号都直接由8086产生，因此，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少。 最大模式是相对最小模式而言，在此系统中，包含两个或两个以上的微处理器，其中一个主处理器就是8086，其他的处理器称为协处理器，它们是协助主处理器工作的。和8086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。,2.3.2 8086的引脚信号和功能,1AD15AD0地址数据复用引脚(双向工作) 2A19S6A16S3地址状态复用引脚(输出) 3 BHE/S7高8位数据总线允许状态复用引脚（输出）,4NMI 非屏蔽中断信号 5INTR可屏蔽中断请求信号 6RD读选通信号 7CLK时钟信号 8RESET复位信号 9READY准备就绪输入信号 10TEST测试信号 11 MN/MX最小最大模式控制信号 12GND地和VCC电源,2.3.3 8086最小工作方式,当8086第33脚MNMX固定接到+5V时，就处于最小工作模式下第24脚第3l脚的信号含义如下：,1INTA中断响应信号(输出) ALE地址锁存允许信号 DT/R数据收发信号 5M/IO存贮器输入输出控制信号 6WR写信号,表2-3 最小模式数据传输方式,7HOLD总线保持请求信号 8HLDA总线保持响应信号 9SS0 状态输出线,M/IO,DT/R,SS0,图2-7是8088在最小模式下的典型配置,2.3.4 8086最大工作方式,当MN/MX加上低电平时，8086CPU工作在最大模式下。此时8086CPU工作于多处理器系统。,1QSl和QS0指令队列状态信号 2S2，S1，S0总线周期状态信号 3LOCK总线封锁信号 4RQ/GT1，RQ/GT0 总线请求信号输入总线请求允许信号输出,图2-8 8086最大工作模式的典型配置,1总线控制器8288,2总线仲裁控制器8289,2.3.5 8086系统复为和启动操作,表2-9复位时8086/8088个内部寄存器的值,由表2-9中看到，在复位的时候，代码段寄存器CS和指令指针寄存器IP分别初始化为FFFFH和0000H。所以，80868088在复位之后再重新启动时，便从内存的FFFF0H处开始执行指令，使系统在启动时，能自动进入系统程序。在复位时，由于标志寄存器被清零，即所有标志位都被清除了，因而，系统程序在启动时，总是要通过指令来设置各有关标志。复位信号 RESET从高电平到低电平的跳变会触发CPU内部的一个复位逻辑电路，经过7个时钟周期之后，CPU就被启动而恢复正常工作，即从FFFF0H处开始执行程序。,2.4 存贮器组织,2.4.1由段寄存器、段偏移地址确定物理地址 20位物理地址=段寄存器的内容16+偏移地址 段寄存器的内容16（相当于左移4位）变为20位，再在低端16位加上16位的偏移地址，便可得到20位的物理地址。 这里仅以8086CPU复位后如何形成启动地址为例，说明物理地址的计算方法。复位时CS的内容为FFFFH，IP的内容为0000H。复位后的启动地址由CS段寄存器和IP的内容共同决定，即：启动地址=CS16+IP =FFFF0H+0000H =FFFF0H,2.4.2段寄存器的使用,表2-10 段寄存器使用时的一些基本约定,