微机02第二章8086课件

紫金学院计算机系 帅辉明8086/8088微处理器内部结构段寄存器（物理地址、逻辑地址计算），通用寄存器、控制寄存器外部引脚信号总线结构总线、周期最小方式引脚功能和总线结构最大方式总线时序最小方式时序最大方式时序1、内部结构8086的技术指标16位微处理器内外数据总线都是16位内部寄存器16位ALU为16位地址线为20位内部组成BIU总线接口单元和EU执行单元16654321808620早期为串行方式，效率低8086为流水线方式，BIU和EU并行工作 取指取指1取指取指2取指取指3执行执行1执行执行2执行执行3BIUEU取指取指1执行执行1取指取指2取指取指3执行执行2执行执行3取指取指4 BIUEU为什么要分段？因为8086的地址线为20位，故最大能寻址220=1MB（0FFFFF）的空间，但是8086内部寄存器仅为16位，最大只能寻址216=64KB的空间所以要将1M空间分为若干区域，即称为段规则段长不超过216=64KB段起始地址必须为16的倍数段基址 16位 XXXXH段内偏移量 16位 XXXXH逻辑地址段基址：段内偏移地址物理地址20位=段基址*10H+段内偏移量例如：XXXX0H +XXXXH XXXXXH说明：说明：1 1）字数据在内存中的存放规则：）字数据在内存中的存放规则：高高高，低高，低低低 高高字节存放于字节存放于高高地址单元，地址单元，低低字节存放于字节存放于低低地址单元。地址单元。2 2）以）以低地址低地址作为作为字存储单元的地址字存储单元的地址。19234H物理地址物理地址1800H:1234H 逻辑地址逻辑地址56H78H1800H段基址段基址1234H00000HFFFFFH19235H(1)段基址段基址=1C00H，偏移量，偏移量=3456H，则物理地址则物理地址=(2)段基址段基址=1000H，偏移量，偏移量=0F456H，则物理地址则物理地址=结论：结论：物理地址与逻辑地址并非一一对应！物理地址与逻辑地址并非一一对应！1F456H1F456H段和段寄存器段名称段名称段作用段作用段寄存器段寄存器代码段代码段 存放程序的指令序列存放程序的指令序列CS数据段数据段 存放原始数据、中间存放原始数据、中间/最终结果最终结果DS堆栈段堆栈段 存放需要压入堆栈的数据存放需要压入堆栈的数据/状态状态SS附加段附加段 存放数据、串操作的目的操作数存放数据、串操作的目的操作数ES用来存放逻辑地址中的段基址段寄存器CS、DS、SS、ES通用寄存器数据寄存器AX、BX、CX、DX地址指针和变址寄存器SP、BP、SI、DI控制寄存器IP、FLAG数据寄存器AX（AH、AL）累加器BX（BH、BL）基址寄存器CX（CH、CL）计数寄存器DX（DH、DL）数据寄存器16位数据寄存器可以存放数据和地址8位寄存器只能存放数据地址和变址寄存器SP指向堆栈栈顶BP指向堆栈中任意偏移SI、DI存放段内偏移，常用于存储器变址寻址方式指令指针寄存器IP标志寄存器FLAG（FLAGS或F）实现计算机程序控制的辅助控制寄存器。16位的标志寄存器，共有9个标志位。6个状态标志（CF、OF、SF、ZF、AF、PF）3个控制标志（IF、TF、DF）OFDFIFTF SF ZFAFPFCF标志位标志位含义含义取值取值CF最高位的进位最高位的进位/借位借位有有=1，无，无=0OF有符号数的补码运算是否溢出有符号数的补码运算是否溢出=D15c D14c /D7c D6cZF判断运算结果是否为判断运算结果是否为0为零为零=1，不为零，不为零=0SF判断结果最高位的值判断结果最高位的值=结果最高位结果最高位AFD3的进位或借位的进位或借位有有=1，无，无=0PF运算结果低运算结果低8位中位中1的个数的个数偶偶=1，奇，奇=0举例：已知当前举例：已知当前(AL)=11000010，(AH)=10000011，计算：，计算：(1)AL+AH后各标志位的值后各标志位的值 AF=0,CF=1,PF=0,OF=1,ZF=0,SF=0(2)ALAH后各标志位的值后各标志位的值 AF=1,CF=0,PF=1,OF=0,ZF=0,SF=0+10000011 分时复用的地址分时复用的地址/数据线：数据线：1）传送地址时三态输出）传送地址时三态输出2）传送数据时可双向三态输入）传送数据时可双向三态输入/输出输出分时复用的地址分时复用的地址/状态线：状态线：1）当）当CPU访问访问I/O端口时，为端口时，为0。2）S6S3输输出出状状态态信信息息，S6恒恒为为0，S5反反映映中中断断允允许许标标志志IF的的状状态态，S3和和S4指指出出当当前前正正在使用的段寄存器。在使用的段寄存器。S4S3状态状态00ES01SS10CS或无或无11DS地线地线GND电源电源VCCBHE/S7:高字节允许高字节允许/状态复用线状态复用线MN/MX：最小：最小/最大工作方式最大工作方式RD：读控制信号：读控制信号TEST：测试信号，由：测试信号，由WAIT检查检查READY：存储器或外设准备好存储器或外设准备好RESET：复位：复位NMI：不可屏蔽中断请求信号：不可屏蔽中断请求信号INTR：可屏蔽中断请求信号，与：可屏蔽中断请求信号，与IF联用联用CLK：时钟：时钟工作模式最小模式只有一个8086/8088处理器（单处理器）8086/8088产生所有的控制信号最大模式8086/8088+协处理器（多处理器）8086/8088只产生部分控制信号等待状态等待状态产生器产生器8284A：时钟发生器时钟发生器1）调整产生）调整产生5MHz的的标准时钟信号标准时钟信号CLK；2）对）对Reset和和Ready信号信号实现内部时钟同步实现内部时钟同步后输出。后输出。（1 1）最最小小工工作作方方式式系系统统结结构构图图MN/MX：+5V3片地址锁存器片地址锁存器82822片数据收发器片数据收发器82861片时钟发生器片时钟发生器8284最小方式最小方式：只有一个：只有一个80868086微处理器，微处理器，产生所有的产生所有的控制信号，但要借助锁存器控制信号，但要借助锁存器和数据收发器和数据收发器。MM /IO/IOADAD1414ADAD1313ADAD1212ADAD1111ADAD1010ADAD9 9ADAD8 8ADAD1515 /S/S7 7对对外外设设的的中中断断请请求求作作出出响应响应在在第第一一个个时时钟钟周周期期输输出出有有效效电电平平，表表示示当当前前总总线线上上是是地地址址信信息息，同同时时ALE作作为为锁锁存存地址的信号地址的信号在在总总线线周周期期的的后后半半期期，若若该该信信号号有有效效表表示示CPU准准备备好好接接受受/发送数据发送数据数据传送的方向数据传送的方向CPU访访问问的的是是存存储储器器还还是是I/O设备设备写信号写信号CPU响响应应其其他他总总线线主主控控设设备备请求总线控制的信号请求总线控制的信号12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221输入输入输出输出STBOE状态状态1-0锁存锁存0输出输出1高阻高阻8282锁存器锁存器8282作用：将共享的地址数据线分离作用：将共享的地址数据线分离收发器收发器8286作用：提高总线驱动能力和数据保持时间，非必须。作用：提高总线驱动能力和数据保持时间，非必须。地址地址/数据线数据线ABOESTB 8282 锁存器锁存器 8286 收发器收发器TOE ALE8086CPU DT/R DENDBMN/MX：接地接地3片地址锁存器片地址锁存器82822片数据收发器片数据收发器82861片时钟发生器片时钟发生器82841 1片总线控制器片总线控制器82888288最大方式最大方式：多个微处理器多个微处理器(8086(8086、8087/8089)8087/8089)。80868086 只产生只产生部分部分控制信号，大部分控制信号，大部分控制信控制信 号由号由总线控制器总线控制器产生。产生。总线控制器总线控制器8288作用：是与最小方式的主要区别，使总线控制功能更作用：是与最小方式的主要区别，使总线控制功能更加完善。加完善。80868086最大方式的典型系统结构最大方式的典型系统结构MM /IO/IOADAD1414ADAD1313ADAD1212ADAD1111ADAD1010ADAD9 9ADAD8 8ADAD1515 /S/S7 7反映总线操作类型状态反映总线操作类型状态1）至至少少有有一一个个为为低低电电平平（有源状态）（有源状态）2）任任一一或或多多个个信信号号的的改改变变都都表表示示下下一一个个新新的的总线周期的开始总线周期的开始3）全全为为高高电电平平（无无源源状状态态）表表示示新新的的总总线线周周期尚未开始期尚未开始输出指令队列状态信号，这输出指令队列状态信号，这些信号反映指令队列的操作些信号反映指令队列的操作状态。状态。总线请求总线请求/允许信号（双向）允许信号（双向）1）CPU以外的总线主控设备以外的总线主控设备发出总线使用请求和发出总线使用请求和CPU响应总线请求，两者使用响应总线请求，两者使用同一引脚；同一引脚；总总线线封封锁锁信信号号，当当它它为为低低电电平平时时，其其他他总总线线设设备备无无法法占占用总线。用总线。12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221总线周期最小方式读总线周期时序写总线周期时序最大方式时钟周期、总线周期（BIU）、指令周期（EU）T1 T2 T3 Tw T4 TI TI T1 T2 T3 T4总线周期总线周期空闲空闲周期周期总线周期总线周期T Ti i时钟周期时钟周期时钟周期时钟周期T TWW 等待状态等待状态等待状态等待状态T TI I 空闲周期空闲周期空闲周期空闲周期高阻态高阻态T TW WT1T1：CPUCPU送存储器或送存储器或I/OI/O端口地址端口地址T2T2：设置读相关信号：设置读相关信号T3T3：从存储器或：从存储器或I/OI/O端口读出数据送至端口读出数据送至CPUCPU数据引脚数据引脚T4T4：CPUCPU采样数据，然后置相关信号无效采样数据，然后置相关信号无效无高阻态，直接输出数据无高阻态，直接输出数据高电平，表示为写周期高电平，表示为写周期WR有效，与有效，与RD出现时间相同出现时间相同T1T1：CPUCPU送存储器或送存储器或I/OI/O端口地址端口地址T2T2：CPUCPU送出数据，且设置写相关信号送出数据，且设置写相关信号T3T3：将数据写入存储器或：将数据写入存储器或I/OI/O端口端口T4T4：数据传输结束后置相关信号无效：数据传输结束后置相关信号无效周期周期读读写写T T1 1T T2 2T T3 3T T4 4送地址送地址设读相关控制设读相关控制信号，读准备信号，读准备设写相关控制信设写相关控制信号，送数据号，送数据数据传输数据传输数据传输结束，撤销读写相关控制信号数据传输结束，撤销读写相关控制信号写在最后写在最后成功的基成功的基础在于好的学在于好的学习习惯The foundation of success lies in good habits32 结束语当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。When You Do Your Best,Failure Is Great,So DonT Give Up,Stick To The End演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日