第2章80x86微處理器結(jié)構(gòu)(48h)

1、重慶理工大學(xué)第二章第二章 8086微處理器微處理器 2.1 8086微處理器的結(jié)構(gòu)微處理器的結(jié)構(gòu) 2.1.1 執(zhí)行部件和總線接口部件執(zhí)行部件和總線接口部件 2.1.2 8086的編程結(jié)構(gòu)的編程結(jié)構(gòu) 2.1.3 8086系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織與地址形成系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織與地址形成 2.2 8086微處理器的的引腳功能微處理器的的引腳功能 2.1.1 引腳功能說明引腳功能說明 2.1.2 8086、8088引腳功能不同之處引腳功能不同之處 2.3 8086微處理器的基本時(shí)序微處理器的基本時(shí)序重慶理工大學(xué)教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)方法（2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） Intel x86微處理器內(nèi)部結(jié)構(gòu)；微處理器內(nèi)

2、部結(jié)構(gòu)； BIU和和EU的功能、組成及動(dòng)作協(xié)調(diào)；（的功能、組成及動(dòng)作協(xié)調(diào)；（先總后分的方式強(qiáng)調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）先總后分的方式強(qiáng)調(diào)內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)） 8086/8088的編程結(jié)構(gòu)；（的編程結(jié)構(gòu)；（從使用需要引出片內(nèi)寄存器從使用需要引出片內(nèi)寄存器） 地址形成方式（地址形成方式（使用使用Flash動(dòng)畫模擬其工作過程；舉例法講解地址轉(zhuǎn)換方法）動(dòng)畫模擬其工作過程；舉例法講解地址轉(zhuǎn)換方法）教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 了解了解8086/8088的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)；的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作特點(diǎn)； 重點(diǎn)掌握可編程寄存器結(jié)構(gòu)重點(diǎn)掌握可編程寄存器結(jié)構(gòu) 了解指令隊(duì)列在了解指令隊(duì)列在BIU和和EU的動(dòng)作協(xié)調(diào)中所起的作用的動(dòng)作協(xié)調(diào)中所起的作用

3、 掌握物理地址的計(jì)算方法掌握物理地址的計(jì)算方法教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 8086/8088的內(nèi)部可編程寄存器結(jié)構(gòu)；的內(nèi)部可編程寄存器結(jié)構(gòu)； 段地址、段內(nèi)地址、物理地址的概念及其關(guān)系段地址、段內(nèi)地址、物理地址的概念及其關(guān)系重慶理工大學(xué)學(xué)習(xí)引導(dǎo)從下列從下列3方面學(xué)習(xí)理解：方面學(xué)習(xí)理解：1)8086/8088p的的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（2.1.1） 獨(dú)立部件獨(dú)立部件BIU、EU 指令隊(duì)列緩沖器指令隊(duì)列緩沖器 特色：流水線工作方式，提高特色：流水線工作方式，提高p的效率的效率2)可編程結(jié)構(gòu)可編程結(jié)構(gòu)（2.1.2） 通用寄存器、段地址寄存器、其他寄存器（通用寄存器、段地址寄存器、其他寄存器（IP、FLA

4、G）3)20位地址加法器的作用位地址加法器的作用（2.1.3） 邏輯地址邏輯地址 物理地址物理地址重慶理工大學(xué)內(nèi)部通信內(nèi)部通信寄存器寄存器 IP ES SS DS CS總線總線控制邏輯控制邏輯外部總線外部總線EU控制控制系統(tǒng)系統(tǒng)1 2 3 4 5 6ALU標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器 AH AL BH BLCH CL DH DL SP BP SI DI通用通用寄存寄存器器地址地址加法加法器器指令隊(duì)列指令隊(duì)列執(zhí)行部件執(zhí)行部件 （EU)總線接口部件總線接口部件 （BIU)16位位20位位16位位8位位2.1.1 2.1.1 執(zhí)行部件和總線接口部件執(zhí)行部件和總線接口部件AXBXCXDX暫存寄存器暫存寄存器重

5、慶理工大學(xué) 80868086從功能上來說分成兩大部分從功能上來說分成兩大部分：總線接口單元總線接口單元 BIUBIU（Bus Interface Unit)Bus Interface Unit)和和執(zhí)行單元執(zhí)行單元 EUEU（Execution Unit).Execution Unit). BIU:與外部總線連接，為與外部總線連接，為EU和內(nèi)存及外設(shè)接口之間提供信息通路和內(nèi)存及外設(shè)接口之間提供信息通路 (1) BIU從內(nèi)存的指定部分取出指令，送至指令隊(duì)列排隊(duì)。從內(nèi)存的指定部分取出指令，送至指令隊(duì)列排隊(duì)。 (2) 從內(nèi)存的指定部分取出執(zhí)行指令時(shí)所需的操作數(shù)，送至從內(nèi)存的指定部分取出執(zhí)行指令時(shí)所需

6、的操作數(shù)，送至EU部分部分。 總線接口部件由下列各部分組成：總線接口部件由下列各部分組成： （1）4個(gè)段地址寄存器；個(gè)段地址寄存器； CS16位的代碼段寄存器；位的代碼段寄存器；DS16位的數(shù)據(jù)段寄存器；位的數(shù)據(jù)段寄存器； ES16位的擴(kuò)展段寄存器；位的擴(kuò)展段寄存器；SS16位的堆棧段寄存器；位的堆棧段寄存器； （2）16位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器IP； （3）20位的地址加法器；位的地址加法器； （4）6字節(jié)的指令隊(duì)列字節(jié)的指令隊(duì)列重慶理工大學(xué) 地址加法器地址加法器 將左移將左移 4 位的段寄存器的內(nèi)容與偏移地址相加，形成位的段寄存器的內(nèi)容與偏移地址相加，形成 20 位的物理位的物

7、理地址，以便對(duì)地址，以便對(duì) 1 兆空間的存儲(chǔ)器尋址。兆空間的存儲(chǔ)器尋址。 指令隊(duì)列指令隊(duì)列 指令隊(duì)列中包含若干個(gè)（指令隊(duì)列中包含若干個(gè)（80866個(gè)，個(gè)，80884個(gè)）個(gè)）8 位寄存器位寄存器，用，用于順序存放從存儲(chǔ)器中取出的指令，供執(zhí)行單元執(zhí)行。于順序存放從存儲(chǔ)器中取出的指令，供執(zhí)行單元執(zhí)行。 總線控制邏輯總線控制邏輯 提供系統(tǒng)總線的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、地址和狀態(tài)信息的分時(shí)傳送提供系統(tǒng)總線的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)、地址和狀態(tài)信息的分時(shí)傳送80868086是是1616位機(jī)，外部數(shù)據(jù)總線位機(jī)，外部數(shù)據(jù)總線1616位，位，80888088是準(zhǔn)是準(zhǔn)1616機(jī)，外部數(shù)據(jù)總線機(jī)，外部數(shù)據(jù)總線8 8位位重慶理

8、工大學(xué)具有具有“流水線流水線”結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)： 將將CPUCPU分為兩個(gè)單元，可以使取指令和執(zhí)行指令同時(shí)進(jìn)行，減分為兩個(gè)單元，可以使取指令和執(zhí)行指令同時(shí)進(jìn)行，減少了少了CPUCPU為取指令而等待的時(shí)間，從而提高了為取指令而等待的時(shí)間，從而提高了CPUCPU的利用率，提高了系的利用率，提高了系統(tǒng)的運(yùn)行速度。統(tǒng)的運(yùn)行速度。圖圖2-2 取指令和執(zhí)行指令重疊進(jìn)行取指令和執(zhí)行指令重疊進(jìn)行取指1執(zhí)行1取指2執(zhí)行2取指3執(zhí)行3取指4執(zhí)行4執(zhí)行5取指5pt忙忙忙忙忙總總線線t順序執(zhí)行執(zhí)行1執(zhí)行2執(zhí)行3執(zhí)行4執(zhí)行5EUt取指令1 取指2取指3取指4取指5BIUt忙忙忙忙忙總總線線t重疊執(zhí)行重慶理工大學(xué)vBI

9、U和和EU并不是同步工作的，兩者的動(dòng)作管并不是同步工作的，兩者的動(dòng)作管理遵循如下原則：理遵循如下原則： 1）每當(dāng)）每當(dāng)8086的指令隊(duì)列中有的指令隊(duì)列中有2個(gè)空字節(jié)，個(gè)空字節(jié)，BIU就會(huì)自動(dòng)把指就會(huì)自動(dòng)把指令取到指令隊(duì)列中。而同時(shí)令取到指令隊(duì)列中。而同時(shí)EU從指令隊(duì)列取出一條指令，從指令隊(duì)列取出一條指令，并用幾個(gè)時(shí)鐘周期去分析、執(zhí)行指令。當(dāng)指令隊(duì)列已滿，而并用幾個(gè)時(shí)鐘周期去分析、執(zhí)行指令。當(dāng)指令隊(duì)列已滿，而且且EU對(duì)對(duì)BIU又無總線訪問請(qǐng)求時(shí)，又無總線訪問請(qǐng)求時(shí)，BIU便進(jìn)入空閑狀態(tài)。在便進(jìn)入空閑狀態(tài)。在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令時(shí)，指令隊(duì)列中的原有內(nèi)容被自執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令時(shí)，指令隊(duì)列中

10、的原有內(nèi)容被自動(dòng)清出動(dòng)清出 2）發(fā)生訪問沖突時(shí)，）發(fā)生訪問沖突時(shí)，EU優(yōu)先優(yōu)先重慶理工大學(xué)2) 2) EU:EU:負(fù)責(zé)從指令隊(duì)列取指令并執(zhí)行負(fù)責(zé)從指令隊(duì)列取指令并執(zhí)行執(zhí)行部件由下列幾個(gè)部分組成：執(zhí)行部件由下列幾個(gè)部分組成： （1）4個(gè)通用寄存器，即個(gè)通用寄存器，即AX、BX、CX、DX； （2）4個(gè)專用寄存器：即個(gè)專用寄存器：即SP、BP、DI、SI（3）標(biāo)志寄存器）標(biāo)志寄存器FR； （4）算術(shù)邏輯單元）算術(shù)邏輯單元ALU。 算術(shù)邏輯單元算術(shù)邏輯單元負(fù)責(zé)各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算負(fù)責(zé)各種算術(shù)和邏輯運(yùn)算 EU EU控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)是控制、定時(shí)與狀態(tài)邏輯電路。用于控制執(zhí)行單元中各部件是控制、定時(shí)與狀態(tài)邏輯

11、電路。用于控制執(zhí)行單元中各部件按制定的要求協(xié)調(diào)工作。按制定的要求協(xié)調(diào)工作。重慶理工大學(xué)2.1.2 8086/8088的編程結(jié)構(gòu)重慶理工大學(xué)8086/8088的內(nèi)部寄存器 AH AL BH BL CH CL DH DL AX BX CX DX SP BP SI DI IP FLAG CS DS SS ES(A) 累加器累加器 基地址寄存器基地址寄存器 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器 數(shù)據(jù)寄存器數(shù)據(jù)寄存器 (SP) 堆棧指針寄存器堆棧指針寄存器 基地址寄存器基地址寄存器 源變址寄存器源變址寄存器 目的變址寄存器目的變址寄存器 (PC) 指令指針寄存器指令指針寄存器(PSW) 狀態(tài)標(biāo)志寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器 代碼段寄存

12、器代碼段寄存器 數(shù)據(jù)段寄存器數(shù)據(jù)段寄存器 堆棧段寄存器堆棧段寄存器 附加段寄存器附加段寄存器通用寄存器通用寄存器控制寄存器控制寄存器 段寄存器段寄存器8位寄存器位寄存器16位寄存器位寄存器重慶理工大學(xué)通用寄存器的用法通用寄存器的用法重慶理工大學(xué)標(biāo)志寄存器標(biāo)志寄存器 OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 進(jìn)位標(biāo)志進(jìn)位標(biāo)志C（Carry Flag）當(dāng)結(jié)果的最高位產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位或借位，則當(dāng)結(jié)果的最高位產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位或借位，則CF=1，否則，否則CF=0。 溢出標(biāo)志溢出標(biāo)志O（Overflow Flag）在算術(shù)運(yùn)算中，帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超出了在算術(shù)運(yùn)算中，帶符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超出了8位或位或

13、16位位 帶符號(hào)數(shù)能表達(dá)的范圍，則帶符號(hào)數(shù)能表達(dá)的范圍，則OF=1，否則，否則OF=0。 8位（字節(jié)）運(yùn)算位（字節(jié)）運(yùn)算 -128 +127 16位（字）位（字） 運(yùn)算運(yùn)算 -32768 +32767 符號(hào)標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志S（Sign Flag） 結(jié)果的最高位（結(jié)果的最高位（D15 或或D7）為）為1，則，則SF=1，否則，否則 SF=0。 零標(biāo)志零標(biāo)志Z（Zero Flag） 若運(yùn)算的結(jié)果為若運(yùn)算的結(jié)果為0，則，則ZF=1，否則，否則ZF=1。 奇偶標(biāo)志奇偶標(biāo)志P（Parity Flag） 若結(jié)果中若結(jié)果中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則PF=1，否則，否則，PF=0。 輔助進(jìn)位標(biāo)志輔助進(jìn)位標(biāo)

14、志A(Auxiliary Flag) 在字節(jié)操作時(shí)，由低半字節(jié)在字節(jié)操作時(shí)，由低半字節(jié)(第第3位位)向高半字節(jié)，向高半字節(jié)， 字操作時(shí)低字節(jié)向高字節(jié)由進(jìn)位或借位，則字操作時(shí)低字節(jié)向高字節(jié)由進(jìn)位或借位，則AF=1，否則，否則AF=0。 方向方向 標(biāo)志（標(biāo)志（Direction Flag） DF=1 ，串操作時(shí)地址自動(dòng)減量，串操作時(shí)地址自動(dòng)減量，D=0，串操作時(shí)地址自，串操作時(shí)地址自 動(dòng)增量。動(dòng)增量。 中斷允許標(biāo)志（中斷允許標(biāo)志（Interruptenable Flag） IF=1，則允許，則允許CPU接收外部的中斷請(qǐng)求，接收外部的中斷請(qǐng)求， IF=0，則屏蔽外部中斷請(qǐng)求。，則屏蔽外部中斷請(qǐng)求。

15、追蹤標(biāo)志（追蹤標(biāo)志（Trace Flag） TF=1，使處理進(jìn)入單步方式，以便于調(diào)試。，使處理進(jìn)入單步方式，以便于調(diào)試。狀狀態(tài)態(tài)標(biāo)標(biāo)志志控控制制標(biāo)標(biāo)志志重慶理工大學(xué)例：算術(shù)運(yùn)算對(duì)標(biāo)志寄存器的影響實(shí)例。（例：算術(shù)運(yùn)算對(duì)標(biāo)志寄存器的影響實(shí)例。（模擬計(jì)算機(jī)運(yùn)算過程模擬計(jì)算機(jī)運(yùn)算過程） 兩個(gè)數(shù)兩個(gè)數(shù) 64 h(100) , 64 h 相加。相加。 0 1 1 0 0 1 0 0 + 0 1 1 0 0 1 0 0 1 1 0 0 1 0 0 0 OF=1（運(yùn)算結(jié)果超過（運(yùn)算結(jié)果超過127）；）； CF=0 ； ZF=0 ； SF=1 ； PF=0； AF=0 。 備注：備注：注意區(qū)分機(jī)器數(shù)的實(shí)際意義注

16、意區(qū)分機(jī)器數(shù)的實(shí)際意義64h64hC8h可以看成：可以看成：1)如果表示的是無符號(hào)數(shù)如果表示的是無符號(hào)數(shù)即即1001002008位二進(jìn)制無符號(hào)數(shù)的表示范位二進(jìn)制無符號(hào)數(shù)的表示范圍：圍：0255運(yùn)算正確運(yùn)算正確2)如果表示的是符號(hào)數(shù)（補(bǔ)碼）如果表示的是符號(hào)數(shù)（補(bǔ)碼）即即100100568位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)的表示范圍：位二進(jìn)制符號(hào)數(shù)的表示范圍：128127運(yùn)算錯(cuò)誤運(yùn)算錯(cuò)誤重慶理工大學(xué)v指令指針 16位專用寄存器，它指向需要去除的指令字節(jié) 當(dāng)BIU從內(nèi)存取出一個(gè)字節(jié)指令后，IP自動(dòng)加1 程序員不能對(duì)IP進(jìn)行存取操作v段地址寄存器 微機(jī)內(nèi)存存放3類信息： 1) 代碼（指令） 指示微處理器執(zhí)行的操作 2)

17、數(shù)據(jù) 程序處理的對(duì)象 3) 堆棧信息 被保存的返回地址和中間結(jié)果重慶理工大學(xué)2.1.3 8086系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織及地址形成v內(nèi)存為什么要分段？?jī)?nèi)存為什么要分段？ 1) 8086有有20條地址線，它的直接尋址能力為條地址線，它的直接尋址能力為 220=1M. 2) 在在8086內(nèi)部，內(nèi)部，ALU 能進(jìn)行能進(jìn)行16位的運(yùn)算，有關(guān)地址寄存器是位的運(yùn)算，有關(guān)地址寄存器是16位的，位的，因而對(duì)地址的運(yùn)算也只能是因而對(duì)地址的運(yùn)算也只能是16位。其尋址的范圍最多是位。其尋址的范圍最多是216=64K。 因此因此 ，在，在8086中怎樣形成這中怎樣形成這20位的地址呢？位的地址呢？分段分段！ 將內(nèi)存的將內(nèi)存

18、的1M字字節(jié)以節(jié)以64K為范圍。為范圍。 v 存儲(chǔ)段劃分原則：存儲(chǔ)段劃分原則： 1) 段內(nèi)地址是連續(xù)的，段與段之間是相互獨(dú)立的；段內(nèi)地址是連續(xù)的，段與段之間是相互獨(dú)立的； 2) 每個(gè)段的起始地址稱段的每個(gè)段的起始地址稱段的基址基址，段基址必須是能被，段基址必須是能被16整除的那些地址，整除的那些地址， 即即20位的段基址的低四位應(yīng)當(dāng)是位的段基址的低四位應(yīng)當(dāng)是0000； 3) 由于段起始地址的低四位為由于段起始地址的低四位為0，所以可用，所以可用20位地址的高位地址的高16位表示段的基址位表示段的基址，存放在段基址寄存器中。段基址寄存器共四個(gè)：，存放在段基址寄存器中。段基址寄存器共四個(gè)：CS、D

19、S、ES、SS。重慶理工大學(xué)20220=FFFFF h+1FFFFF hFFFFE hFFFFD hFFFFC h00001 h00000 h0FFFF h16216=FFFF h+1FFFF hFFFE hFFFD h0001 h0000 h邏輯地址空間邏輯地址空間物理地址空間物理地址空間邏輯地址邏輯地址（LA）形式形式 段地址：有效地址（偏移地址）段地址：有效地址（偏移地址） 如：如： 2000H：2500H地址轉(zhuǎn)換公式地址轉(zhuǎn)換公式 物理地址（物理地址（PA）= 段地址段地址*16+偏移地址偏移地址 段地址段地址 0000h重慶理工大學(xué)v 怎樣進(jìn)行分段怎樣進(jìn)行分段設(shè)定設(shè)定四個(gè)段寄存器的內(nèi)容

20、，就四個(gè)段寄存器的內(nèi)容，就規(guī)定了規(guī)定了CPU當(dāng)前可尋址的段，當(dāng)前可尋址的段，如右圖所示。如右圖所示。例：內(nèi)存映像如圖所示。例：內(nèi)存映像如圖所示。1)求各當(dāng)前段的地址范圍求各當(dāng)前段的地址范圍2) 已知已知LA=2800H:3208H,求求PA3)已知已知PA=AD000H,求對(duì)應(yīng)的求對(duì)應(yīng)的LA（有幾個(gè)？）（有幾個(gè)？）解：解：1)數(shù)據(jù)段：數(shù)據(jù)段： DS16+0000HDS16+FFFFH =28000H37FFFH2)PA=段基址段基址16偏移地址偏移地址2800H163208H=2B208H 3)堆棧段中堆棧段中 因?yàn)橐驗(yàn)?段基址段基址A000H 所以所以 偏移地址偏移地址 PA段基址段基址16

21、 AD000H-A000H16=D000H則則LAA000H:D000H 重慶理工大學(xué)物理地址形成演示物理地址形成演示(含地址默認(rèn)搭配關(guān)系含地址默認(rèn)搭配關(guān)系)重慶理工大學(xué)v說明：說明：v取指令時(shí)，取指令時(shí)，80868086會(huì)自動(dòng)選擇會(huì)自動(dòng)選擇CSCS值作為段基值，再加上由值作為段基值，再加上由IPIP提供的偏移提供的偏移量形成物理地址。量形成物理地址。v取或存數(shù)據(jù)時(shí)，取或存數(shù)據(jù)時(shí)， 80868086會(huì)自動(dòng)選擇會(huì)自動(dòng)選擇DSDS值作為段基值，再加上指令中提值作為段基值，再加上指令中提供的供的1616位偏移量形成物理地址。但是，若編程時(shí)將數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)單元的有位偏移量形成物理地址。但是，若編程時(shí)將數(shù)據(jù)

22、的存儲(chǔ)單元的有效地址用效地址用BPBP來表示，則自動(dòng)選擇來表示，則自動(dòng)選擇SSSS值作為段基值，再加上值作為段基值，再加上BPBP提供的提供的1616位位偏移量形成物理地址。偏移量形成物理地址。v堆棧操作時(shí)，堆棧操作時(shí)，8086會(huì)自動(dòng)選擇會(huì)自動(dòng)選擇SS值作為段基值，再加上值作為段基值，再加上SP提供的提供的16位偏移量形成物理地址。位偏移量形成物理地址。重慶理工大學(xué)課堂練習(xí)v1、若段起始地址為、若段起始地址為1010H，偏移地址為，偏移地址為200H，則形成的物理地址為：？，則形成的物理地址為：？10100+200=10300H2、若物理地址為、若物理地址為10300H，段內(nèi)偏移地址為，段內(nèi)偏

23、移地址為200H，則段的起始地址為：？，則段的起始地址為：？10300-200=10100H，去掉一個(gè)，去掉一個(gè)0，即為，即為1010H3、若物理地址為、若物理地址為10300H，段基地址為，段基地址為1010H，則段內(nèi)偏移地址為：？則段內(nèi)偏移地址為：？10300-10100=200H重慶理工大學(xué)v2.2 8086微處理器的引腳重慶理工大學(xué)教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容（2學(xué)時(shí)）學(xué)時(shí)） Intel x86CPU引腳及其功能引腳及其功能(采用分類講解的方法，突出各類總線的特點(diǎn)采用分類講解的方法，突出各類總線的特點(diǎn)） Intel x86CPU的工作模式與典型系統(tǒng)構(gòu)成（的工作模式與典型系統(tǒng)構(gòu)成（圖示法教學(xué)圖示法教

24、學(xué)）教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 要求學(xué)生掌握要求學(xué)生掌握Intel x86CPU各引腳的名稱及其功能，特別是基本操作下的控制各引腳的名稱及其功能，特別是基本操作下的控制 信號(hào)的情況信號(hào)的情況 能正確畫出在最小工作模式下的系統(tǒng)配置圖，并了解有關(guān)控制信號(hào)的硬件能正確畫出在最小工作模式下的系統(tǒng)配置圖，并了解有關(guān)控制信號(hào)的硬件 連接方法連接方法教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)及難點(diǎn) 各引腳的名稱及其功能各引腳的名稱及其功能 復(fù)用引腳技術(shù)復(fù)用引腳技術(shù) 控制引腳的組合控制功能控制引腳的組合控制功能重慶理工大學(xué)2.2.1 引腳功能v80868086微處理器采用微處理器采用DIP40DIP40封裝，封裝，4040個(gè)引腳個(gè)引腳v引

25、腳按功能可分引腳按功能可分4 4部分：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、部分：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、電源及時(shí)鐘電源及時(shí)鐘v引腳的類型有：雙向、三態(tài)、輸入、輸出等引腳的類型有：雙向、三態(tài)、輸入、輸出等v雙功能引腳雙功能引腳 分時(shí)復(fù)用引腳分時(shí)復(fù)用引腳 工作方式不同功能不同引腳工作方式不同功能不同引腳 重慶理工大學(xué)12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221 GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NM

26、I INTR CLK GNDVCCAD15A16 / S3A17 / S4A18 / S5A19 / S6BHE/S7MN / MXRDHOLD (RQ / GT)HLDA (RQ /GT)WR (LOCK)M / IO ( S2)DT / R ( S1DEN ( S0ALEINTATESTREADYRESET8086 8086/8088引腳信號(hào)引腳信號(hào)重慶理工大學(xué)引腳說明v地址總線和數(shù)據(jù)總線地址總線和數(shù)據(jù)總線 1) 1) AD15AD0AD15AD0：地址數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài)地址數(shù)據(jù)線，雙向、三態(tài) 分時(shí)復(fù)用分時(shí)復(fù)用 每個(gè)總線周期每個(gè)總線周期T1T1時(shí)刻為地址，其他時(shí)刻為數(shù)據(jù)時(shí)刻為地址，其他時(shí)刻

27、為數(shù)據(jù) 2) 2) A19A16/S6S3A19A16/S6S3：地址狀態(tài)線，輸出、三態(tài)地址狀態(tài)線，輸出、三態(tài) 分時(shí)復(fù)用分時(shí)復(fù)用 每個(gè)總線周期每個(gè)總線周期T1T1時(shí)刻為地址，其他時(shí)刻為狀態(tài)時(shí)刻為地址，其他時(shí)刻為狀態(tài) S6S6恒為低，恒為低，S5S5反映標(biāo)志寄存器反映標(biāo)志寄存器IFIF位的狀態(tài)位的狀態(tài) 重慶理工大學(xué)S4S4、S3S3表示表示CPUCPU正在使用哪個(gè)段寄存器正在使用哪個(gè)段寄存器S4S3特性LLHHLHLHESSSCS（或不是存儲(chǔ)器操作）DS3)BHE/S73)BHE/S7：數(shù)據(jù)總線高數(shù)據(jù)總線高8 8位允許位允許/ /狀態(tài)狀態(tài)S7S7信號(hào)信號(hào) 輸出、三態(tài)。輸出、三態(tài)。 分時(shí)復(fù)用做分時(shí)

28、復(fù)用做BHEBHE時(shí)低電平有效，時(shí)低電平有效， S7S7為備用狀態(tài)線，在為備用狀態(tài)線，在DMADMA時(shí)為高阻時(shí)為高阻重慶理工大學(xué)控制總線控制總線控制總線控制總線 是傳送控制信號(hào)的一組信號(hào)線。用來傳輸是傳送控制信號(hào)的一組信號(hào)線。用來傳輸CPUCPU到其到其它部件的控制命令，如：讀、寫、中斷響應(yīng)等有些是輸它部件的控制命令，如：讀、寫、中斷響應(yīng)等有些是輸入由外部向入由外部向CPUCPU輸入控制命令如：復(fù)位、中斷請(qǐng)求輸入控制命令如：復(fù)位、中斷請(qǐng)求8086/80888086/8088有兩種工作方式：有兩種工作方式：最大工作方式，最小工作方式。最大工作方式，最小工作方式。有些控制信號(hào)在最大最小工作方式時(shí)功

29、能不同有些控制信號(hào)在最大最小工作方式時(shí)功能不同重慶理工大學(xué) MN/MXMN/MX引腳（引腳（3333號(hào)）：號(hào)）：最小最小/ /最大工作方式引腳最大工作方式引腳1) 1)兩種工作方式的設(shè)置方法：兩種工作方式的設(shè)置方法：當(dāng)當(dāng)MN/MXMN/MX引腳接高電平時(shí)，引腳接高電平時(shí)，80868086處于最小工作方式，接地處于最小工作方式，接地時(shí)，時(shí)，80868086處于最大工作方式；處于最大工作方式；2) 2)兩種工作方式的區(qū)別：兩種工作方式的區(qū)別：a) a)單處理器單處理器/ /多處理器工作方式；多處理器工作方式；b) b)系統(tǒng)配置的區(qū)別以及控制信號(hào)由系統(tǒng)配置的區(qū)別以及控制信號(hào)由80868086自己產(chǎn)生

30、自己產(chǎn)生/ /由由82888288提供提供部分（部分（80868086向向82888288提供狀態(tài)信號(hào)（提供狀態(tài)信號(hào)（S0S0，S1S1，S2S2），），82888288根據(jù)根據(jù)狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)）；狀態(tài)信號(hào)產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號(hào)）；c) c)芯片引腳功能的區(qū)別芯片引腳功能的區(qū)別重慶理工大學(xué)受MN/MX引腳影響的控制信號(hào)1) 1)在最小工作方式下在最小工作方式下 M/IOM/IO、DT/RDT/R、DENDENM/IOM/IO：存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器/IO/IO控制信號(hào)，輸出、三態(tài)。用來區(qū)分控制信號(hào)，輸出、三態(tài)。用來區(qū)分CPUCPU訪問存儲(chǔ)器還是訪問存儲(chǔ)器還是I/OI/O M/IO=1M/IO=1，

31、訪問存儲(chǔ)器，訪問存儲(chǔ)器 M/IO=0M/IO=0，訪問訪問I/OI/O端口端口DT/RDT/R：數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/ /接收信號(hào)，輸出、三態(tài)接收信號(hào)，輸出、三態(tài)。 DT/R=1DT/R=1，CPUCPU進(jìn)行寫操作進(jìn)行寫操作 DT/R=0DT/R=0，CPUCPU進(jìn)行讀操作進(jìn)行讀操作DENDEN：數(shù)據(jù)允許信號(hào)，輸出、三態(tài)、低有效數(shù)據(jù)允許信號(hào)，輸出、三態(tài)、低有效重慶理工大學(xué)受MN/MX引腳影響的控制信號(hào)2) 2)在最小工作方式下在最小工作方式下 ALEALE ALE ALE：地址鎖存允許信號(hào)（輸出）地址鎖存允許信號(hào)（輸出） 在總線周期的第一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)有效，其下降沿用來把地址在總線周期的第一個(gè)時(shí)鐘周

32、期內(nèi)有效，其下降沿用來把地址/ /數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線以及地址狀態(tài)總線中的地址信息存入地址鎖存器中?？偩€以及地址狀態(tài)總線中的地址信息存入地址鎖存器中。3)3)在最小工作方式下在最小工作方式下 HOLDHOLD、HLDAHLDAHOLDHOLD：保持請(qǐng)求信號(hào)（輸入）當(dāng)外部邏輯把保持請(qǐng)求信號(hào)（輸入）當(dāng)外部邏輯把HOLDHOLD信號(hào)置高時(shí)，信號(hào)置高時(shí)，CPUCPU完完成當(dāng)前總線周期后進(jìn)入保持狀態(tài)，讓出總線控制權(quán)。成當(dāng)前總線周期后進(jìn)入保持狀態(tài)，讓出總線控制權(quán)。HLDAHLDA：保持響應(yīng)信號(hào)（輸出）是保持響應(yīng)信號(hào)（輸出）是CPUCPU對(duì)對(duì)HOLDHOLD信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)，信號(hào)的響應(yīng)信號(hào)，HLDAHLDA為為高時(shí)高

33、時(shí)CPUCPU的三態(tài)信號(hào)全部為高阻狀態(tài)。的三態(tài)信號(hào)全部為高阻狀態(tài)。重慶理工大學(xué)受MN/MX引腳影響的控制信號(hào)4)4) 在最小工作方式下在最小工作方式下 INTAINTA INTAINTA：中斷響應(yīng)信號(hào)（輸出，三態(tài)）低有效：中斷響應(yīng)信號(hào)（輸出，三態(tài)）低有效5) 5) 在最小工作方式下在最小工作方式下 WR WR WRWR：寫控制信號(hào)，輸出，三態(tài)：寫控制信號(hào)，輸出，三態(tài) CPUCPU對(duì)存儲(chǔ)器或?qū)Υ鎯?chǔ)器或I/OI/O執(zhí)行寫操作時(shí)，執(zhí)行寫操作時(shí)，WR WR 信號(hào)有效信號(hào)有效。重慶理工大學(xué)不受MN/MX信號(hào)影響的控制信號(hào)RDRD：讀控制信號(hào)（輸出、三態(tài)）讀控制信號(hào)（輸出、三態(tài)）READYREADY：等待

34、狀態(tài)信號(hào)等待狀態(tài)信號(hào) READY=0READY=0，CPUCPU處于等待狀態(tài)，在總線周期中插入等待周期處于等待狀態(tài)，在總線周期中插入等待周期T TW W READY=1 READY=1，8086CPU8086CPU繼續(xù)執(zhí)行繼續(xù)執(zhí)行INTRINTR：可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入）高有效可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入）高有效NMINMI：不可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入）高有效不可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)（輸入）高有效TESTTEST：等待測(cè)試控制信號(hào)（輸入）。在等待測(cè)試控制信號(hào)（輸入）。在WAITWAIT指令執(zhí)行期間若指令執(zhí)行期間若TEST=1TEST=1則則CPUCPU循環(huán)循環(huán)于等待狀態(tài)，當(dāng)于等待狀態(tài)，當(dāng)TEST=0TEST=0，CPUCPU脫離等待狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行脫離等待狀態(tài)繼續(xù)執(zhí)行WAITWAIT下面的指令。下面的指令。RESETRESET：復(fù)位信號(hào)（輸入）高有效，復(fù)位信號(hào)（輸入）高有效， 復(fù)位條件復(fù)位條件: :連續(xù)連續(xù)4 4個(gè)時(shí)鐘周期的高電平信