第1章微機原理講

1、微處理器、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)微處理器、微型計算機、微型計算機系統(tǒng)1 1、微處理器（、微處理器（microprocessor)microprocessor) -職能是執(zhí)行算術(shù)、邏輯運算和控制整個計算機自職能是執(zhí)行算術(shù)、邏輯運算和控制整個計算機自動地、協(xié)調(diào)地完成操作。（動地、協(xié)調(diào)地完成操作。（主要由運算器和控制器組成主要由運算器和控制器組成）第一章第一章 微型計算機概述微型計算機概述 i/obus外外圍圍設設備備address bus（ab）data bus（db）control bus（cb）cpu存儲器存儲器 i/o 接口接口control微型計算機的組成微型計算機的組成2 2、微型計

2、算機（、微型計算機（microcomputer_mc)microcomputer_mc) 3 3、微型計算機系統(tǒng)（、微型計算機系統(tǒng)（microcomputer system_mcs)microcomputer system_mcs) 運算器運算器控制器控制器 寄存器組寄存器組 ram rom i/o端口端口 i/o端口端口 i/o設備設備 i/o設備設備 系統(tǒng)軟件系統(tǒng)軟件 微型計算機系統(tǒng)微型計算機系統(tǒng) 微型計算機微型計算機微處理器微處理器 2.1.1 執(zhí)行單元（執(zhí)行單元（eu）和總線接口單元（）和總線接口單元（biu） 堆棧指針源變址目的變址基址指針psw2.1.2 通用寄存器（通用寄存器（8

3、個）個） ax寄存器寄存器-是累加器是累加器 bx寄存器寄存器-是基址寄存器是基址寄存器 cx寄存器寄存器-也叫計數(shù)寄存器也叫計數(shù)寄存器 dx寄存器寄存器-是數(shù)據(jù)寄存器是數(shù)據(jù)寄存器 sp寄存器寄存器-堆棧指針堆棧指針 bp寄存器寄存器-（堆棧）基數(shù)指針（堆棧）基數(shù)指針 di寄存器寄存器-目的操作數(shù)的索引寄存器目的操作數(shù)的索引寄存器 si寄存器寄存器-源操作數(shù)的索引寄存器源操作數(shù)的索引寄存器 2.1.3 段寄存器段寄存器邏輯地址（位）邏輯地址（位） 段起始地址（位）段起始地址（位） 0 0 0 0物理地址物理地址 (20位）位） 2.1.4 指令指針指令指針ip取指令地址取指令地址=cs基址基址

4、16+ip的位移量的位移量 當涉及到一個堆棧操作時當涉及到一個堆棧操作時 ss16+sp當需要向內(nèi)存讀或?qū)懸粋€操作數(shù)時當需要向內(nèi)存讀或?qū)懸粋€操作數(shù)時ds（es）16+（可能是指令中的直接地址（可能是指令中的直接地址，也可能是某寄存器的內(nèi)容等），也可能是某寄存器的內(nèi)容等） 合抱之木，生于毫末；九層之臺，起于累土；九層之臺，起于累土；千里之行，始于足下。psw2.1.5 標志寄存器標志寄存器oditszapc輔助進位輔助進位af 進位標志位進位標志位cf 溢出標志位溢出標志位of 符號標志位符號標志位sf 奇偶標志位奇偶標志位pf 零標志位零標志位zf 控制標志位三個控制標志位三個 狀態(tài)標志位六個

5、狀態(tài)標志位六個 方向標志位方向標志位df 開中斷標志位開中斷標志位if 陷阱標志位陷阱標志位tf 時鐘周期時鐘周期是是cpucpu的基本時間計量單位的基本時間計量單位(8086(8086為為100ns),100ns),由主頻決定由主頻決定（t=1/ft=1/f）80868086一個最基本的總線周期分一個最基本的總線周期分4 4個時鐘周期，即個時鐘周期，即 t t1 1、t t2 2、t t3 3、t tw w、t t4 4、t ti i時鐘周期工作特征：時鐘周期工作特征：t t1 1 狀態(tài)：狀態(tài)：cpucpu發(fā)出發(fā)出2020位地址（位地址（a0-a19a0-a19）信息，指出存儲單元或外設端口

6、地址；）信息，指出存儲單元或外設端口地址；t t2 2 狀態(tài)：狀態(tài)：cpucpu從總線上撤消地址（從總線上撤消地址（a0-a15a0-a15），為數(shù)據(jù)作準備（），為數(shù)據(jù)作準備（d0-d15d0-d15）；）；t t3 3 狀態(tài)：要寫入或讀出的數(shù)據(jù)上數(shù)據(jù)總線；狀態(tài)：要寫入或讀出的數(shù)據(jù)上數(shù)據(jù)總線；t tw w 狀態(tài)：等待狀態(tài)；狀態(tài)：等待狀態(tài)； t ti i 狀態(tài)：空閑狀態(tài)；狀態(tài)：空閑狀態(tài)；t t4 4 狀態(tài)：總線周期結(jié)束。狀態(tài)：總線周期結(jié)束。 2.1.6 8086總線周期的概念總線周期的概念 總線周期總線周期 biu完成一次訪問存儲器或完成一次訪問存儲器或i/o端口操作所需的時間，端口操作所需的時

7、間， 一個總線周期由幾個一個總線周期由幾個時鐘周期時鐘周期（t狀態(tài)狀態(tài)）組成。）組成。8086引腳功能引腳功能2.2 8086cpu的引腳信號和工作模式的引腳信號和工作模式mxmn/最小最大模式輸入控制信號最小最大模式輸入控制信號 地址鎖存器地址鎖存器數(shù)據(jù)收發(fā)器數(shù)據(jù)收發(fā)器雙向雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器地址鎖存器2.2.2 最小方式下的引腳信號及系統(tǒng)配置最小方式下的引腳信號及系統(tǒng)配置 ad0ad15地址地址/數(shù)據(jù)復用引腳數(shù)據(jù)復用引腳 a16/s3a19/s6地址地址/狀態(tài)復用引腳狀態(tài)復用引腳bhe/s7高高8位數(shù)據(jù)總線允許位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復用信號狀態(tài)復用信號 ale 地址鎖存允許信號輸出地址鎖存允許信號

8、輸出 di0di1di2di3di4di5di6di7oegnddo7vccdo0do2do1do3do4do5do6stb11918151413121123417165678910208 82 28 82 2地址鎖存器地址鎖存器8282diidoid qstboeclk cpu與與8286的連接的連接rdt/數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/接收控制信號接收控制信號 den數(shù)據(jù)允許信號數(shù)據(jù)允許信號 vcca0a1a2a3a4a5a6a7oegndb7b0b2b1b3b4b5b6t11918151413121123417165678910208 82 28 86 6aibioet 8286雙向總線驅(qū)動器（收發(fā)

9、器）雙向總線驅(qū)動器（收發(fā)器） dendt / r 三個重要的控制信號三個重要的控制信號rd 讀選通信號讀選通信號wr寫選通輸出信號寫選通輸出信號 iom / 存儲器存儲器/輸入輸出操作選擇控制信號輸入輸出操作選擇控制信號 181716151413121110123456789 cpu與與8284 其它輔助控制信號其它輔助控制信號8086引腳功能引腳功能總線裁決器總線裁決器總線控制器總線控制器2.2.3 最大方式下的引腳信號及其系統(tǒng)配置最大方式下的引腳信號及其系統(tǒng)配置 s2 s0 ( m/iom/io、dt/rdt/r、den den ） 總線周期狀態(tài)信號總線周期狀態(tài)信號8086引腳特性引腳特性

10、82888288引腳功能引腳功能 控制輸入信號控制輸入信號 iob：總線工作方式控制，高表示總線工作方式控制，高表示 82888288工作與局部總線，低工工作與局部總線，低工 作與系統(tǒng)總線方式，輸入；作與系統(tǒng)總線方式，輸入； clk：時鐘信號，時鐘信號，82848284提供；提供； aen：地址允許，由地址允許，由82898289輸入；輸入； cen：命令允許，有外部輸入；命令允許，有外部輸入；82888288引腳功能引腳功能 總線狀態(tài)（輸入）總線狀態(tài)（輸入）/ /命令信號（輸出）命令信號（輸出） 總線控制信號總線控制信號 ale：地址鎖存允許，輸出；地址鎖存允許，輸出； den：數(shù)據(jù)傳送允許

11、，輸出；數(shù)據(jù)傳送允許，輸出； dt/ /r：數(shù)據(jù)收發(fā)控制，輸出；數(shù)據(jù)收發(fā)控制，輸出； mce/ /pden：主控級聯(lián)允許主控級聯(lián)允許/ /外設外設 數(shù)據(jù)允許，輸出；數(shù)據(jù)允許，輸出；總線控制器總線控制器8288 locklock（wrwr） 總線封鎖信號，三態(tài)、輸出，有效時總線封鎖信號，三態(tài)、輸出，有效時cpucpu 占用總線控制權(quán)；占用總線控制權(quán)； rq/gt0 rq/gt0、rq/gt1_ rq/gt1_ 總線請求輸入總線請求輸入/ /總線請求允許輸出總線請求允許輸出 雙向，雙向， qs1qs1、qs0_ qs0_ 指令隊列狀態(tài)信號，輸出。指令隊列狀態(tài)信號，輸出。（holdhold）（hla

12、dhlad）（intainta） （aleale）8086引腳特性引腳特性2.3.1 系統(tǒng)的復位和啟動系統(tǒng)的復位和啟動 復復位位時時 8086內(nèi)內(nèi)部部寄寄存存器器值值標標志志寄寄存存器器清清零零指指令令指指針針0000hcs寄寄存存器器ffffhds寄寄存存器器0000hss寄寄存存器器0000hes 寄寄存存器器0000h指指令令隊隊列列變變 空空其其它它寄寄存存器器0000h reset至少保持至少保持4個時鐘周期個時鐘周期 （冷啟動為（冷啟動為50 微秒）微秒） 過一個時鐘周期過一個時鐘周期(t)后所有三態(tài)后所有三態(tài) 輸出線被置成高阻態(tài)輸出線被置成高阻態(tài) 幾條控制線處于無效狀態(tài)幾條控制線

13、處于無效狀態(tài)2.3 8086cpu的操作和時序的操作和時序2.3.2 80862.3.2 8086最小模最小模式總線操作式總線操作 （最小模式）（最小模式）最小模式下的總線保持最小模式下的總線保持總線請求總線請求總線允許總線允許 2.3.3 8086最大模式的總線操作最大模式的總線操作 （最大模式）（最大模式）最大模式下的總線請求最大模式下的總線請求/允許允許2.4 8086的存儲器組織的存儲器組織 存儲單元地址 ：8086系統(tǒng)中，為了標識和存取每一個存儲單元，給每個存儲單元規(guī)定一個編號，這就是存儲單元地址。 存儲單元的內(nèi)容 ：一個存儲單元中存放的信息稱為該存儲單元的內(nèi)容。 存儲單元的長度為8

14、位二進制代碼（byte）。20根地址線，因此，具有220=1m字節(jié)空間，地址范圍為00000hfffffh。2.4.1 存儲器的一般結(jié)構(gòu)存儲器的一般結(jié)構(gòu) 圖表明了存儲器中部分存儲單元存放信息情況。從圖中可看到,地址為34560h的字節(jié)的存儲單元中的內(nèi)容是34h，而地址為34561h的字節(jié)存儲單元中的內(nèi)容是12h。 一個字為16位，低8位存放在地址值較低的單元中，高8位存放在相鄰的下一個字節(jié)單元。 一個指針占四個字節(jié)，前兩個單元為偏移量，后二個單元存放段基地址。2.4.2 存儲器分段存儲器分段每段為64k字節(jié)存儲單元，段的起始單元地址叫基址，用軟件設置。所有段的起始地址都是16的整數(shù)倍，除此之外

15、沒有別的限制。 存儲段之間可以相連，分開，部分重疊或完全重疊?！纠扛鳘毩⒍蔚姆峙淝闆r示例。設cs=b000h、ds=1cdeh、ss=4200h、es=0150h,它們分別為代碼段、數(shù)據(jù)段、堆棧段和附加段的段首址。自每個段首址開始，各段均占64kb的范圍，各段之間互不重疊。如圖所示?！纠扛鞫蜗嗷ブ丿B情況示例。 設cs=0200h、ds=0400h、ss=0480h，這樣代碼段、數(shù)據(jù)段和堆棧段的物理首地址分別為02000h、04000h和04800h。其中代碼段占8kb地址空間，數(shù)據(jù)段占2kb，堆棧段占256b，sp=0100h。如圖所示。 存儲器分成兩個存儲器分成兩個512kb512kb存

16、儲區(qū)，存儲區(qū)，分別稱分別稱奇地址區(qū)奇地址區(qū)和和偶地址區(qū)偶地址區(qū)。 1 15 5 8 8 7 7 0 0 0 00 00 00 01 1 0 00 00 00 00 0 0 00 00 00 03 3 0 00 00 00 02 2 0 00 00 00 05 5 0 00 00 00 04 4 5 51 12 2k k* *8 8位位 5 51 12 2k k* *8 8位位 奇奇 地地址址 偶偶地地 址址 存存 儲儲體體 存存儲儲 體體 ( (a a0 0= =1 1) ) ( (a a0 0= =0 0) ) f ff ff ff ff f f ff ff ff fe e bhe、 a0編碼含義編碼含義bhe a0操操 作作總線使用情況總線使用情況 0 0從偶地址開始讀從偶地址開始讀 /寫一個字寫一個字ad15 ad00 1從奇地址單元開始讀從奇地址單元開始讀 /寫一個字節(jié)寫一個字節(jié)ad15 ad81 0從偶地址單元開始讀從偶地址單元開始讀 /寫一個字節(jié)寫一個字節(jié)ad7 ad01 1無效無效2.4.3 8086存儲器的分體結(jié)構(gòu)存儲器的分體結(jié)構(gòu)8086/80888086/8088存儲器體存儲器體硬件連接硬件連接當當a0=0a0=0時時 選擇偶地址單