仁愛(ài)學(xué)院微機(jī)原理復(fù)習(xí)2

2.38086中的標(biāo)志寄存器和堆棧

1一、標(biāo)志寄存器（FlagRegister）8086CPU中有一個(gè)16位的標(biāo)志寄存器（FR），共設(shè)有9個(gè)標(biāo)志位，用以反映算術(shù)、邏輯運(yùn)算結(jié)果的特征及反映CPU的控制，有7位無(wú)用。

不同的指令對(duì)標(biāo)志的影響是不同的（如傳送類、轉(zhuǎn)移類等指令不影響標(biāo)志位，而算術(shù)邏輯運(yùn)算大部分都影響標(biāo)志位）；反之，不同的標(biāo)志也影響著指令執(zhí)行的結(jié)果。

2一、標(biāo)志寄存器（FlagRegister）（續(xù)）

其中6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志：CF、PF、AF、ZF、SF、OF

3個(gè)控制標(biāo)志：IF、DF、TF。

有7位空的未用。OFDFIFTFSFZFAFPFCF15141312111098765432103一、標(biāo)志寄存器（FlagRegister）（續(xù)）CF：進(jìn)位標(biāo)志（CarryFlag）

當(dāng)運(yùn)算的結(jié)果在最高位（8位，16位）上產(chǎn)生一個(gè)進(jìn)位或借位時(shí)，CF=1；反之，CF=0。PF：奇偶標(biāo)志（ParityFlag）

當(dāng)運(yùn)算結(jié)果低8位中“1”的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí)，PF=1；為奇數(shù)時(shí)，PF=0。4一、標(biāo)志寄存器（FlagRegister）（續(xù)）AF：輔助進(jìn)位標(biāo)志（AuxiliaryCarryFlag）

在算術(shù)運(yùn)算中，當(dāng)一個(gè)8位（或16位）數(shù)的低4位向高4位（即b3位向b4位）有進(jìn)位或借位時(shí)，AF=1；反之，AF=0。此標(biāo)志用于BCD碼運(yùn)算指令中。ZF：零標(biāo)志（ZeroFlag）

當(dāng)運(yùn)算結(jié)果為全“0”時(shí)，ZF=1；反之，ZF=0。5SF：符號(hào)標(biāo)志（SignFlag）

當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高位為“1”時(shí)，SF=1；反之，SF=0。OF：溢出標(biāo)志（OverflowFlag）

在算術(shù)運(yùn)算中，符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果超出8位或（16位）符號(hào)數(shù)表達(dá)的范圍，OF=1；反之，OF=0。（8位：-128～+127；16位：-32768～+32767）溢出與進(jìn)位是兩個(gè)不同性質(zhì)的標(biāo)志，一個(gè)反映符號(hào)數(shù)，一個(gè)反映純數(shù)值。6此外還設(shè)有3個(gè)控制標(biāo)志：DF：方向標(biāo)志（DirectionFlag）

用于控制字符串操作指令的步進(jìn)方向。當(dāng)DF=0時(shí)，表示從低址向高址以遞增順序進(jìn)行串處理；當(dāng)DF=1時(shí)，表示從高址向低址以遞減順序進(jìn)行串處理。7IF：中斷允許標(biāo)志（InterruptenableFlag）

當(dāng)IF=1時(shí)，允許中斷；當(dāng)IF=0時(shí)，禁止中斷。該標(biāo)志可用指令STI或CLI使其置1或0。

IF標(biāo)志對(duì)NMI信號(hào)或由內(nèi)部中斷（INTn）無(wú)作用。8TF：陷阱或跟蹤標(biāo)志（TrapFlag）

當(dāng)TF=1時(shí)，CPU進(jìn)入單步工作方式，每執(zhí)行完一條指令就自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)內(nèi)部中斷，以便進(jìn)行程序調(diào)試。當(dāng)TF=0時(shí)，連續(xù)執(zhí)行程序。（沒(méi)有專門的指令使TF置1或0）9二、堆棧什么是堆棧？堆棧是一個(gè)按照后進(jìn)先出（LIFO—LastInFirstOut）的原則存取數(shù)據(jù)的部件或區(qū)域。硬件堆棧：內(nèi)部寄存器作為堆棧，工作速度快，容量不大：軟件堆棧：用內(nèi)存作為堆棧，工作速度慢，容量大，內(nèi)存有多大，堆棧就有多大，堆棧由一個(gè)堆棧指針SP和一個(gè)棧區(qū)組成。10為什么要用堆棧？主程序與子程序，主程序調(diào)用子程序，或者子程序調(diào)用子程序，或者處理中斷服務(wù)程序，CPU必須把主程序調(diào)用子程序指令的下一條指令的地址（或中斷時(shí)的斷點(diǎn)）即PC值保留下來(lái)，才能保證子程序（或中斷服務(wù)程序）執(zhí)行完之后正確返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。另外，調(diào)用子程序之前的有關(guān)REG、標(biāo)志位也要及時(shí)正確的保存下來(lái)。11堆棧如何操作？

堆棧必須設(shè)有一個(gè)區(qū)域（棧區(qū)），還需一個(gè)指針（SP），指示棧在什么位置。8086與棧有關(guān)的寄存器是SS和SP。SS：標(biāo)識(shí)現(xiàn)行堆棧的基地址；

SP：標(biāo)識(shí)現(xiàn)行堆棧的段內(nèi)偏移量。

8086中的棧是“向下生成”的棧，即隨著入棧數(shù)據(jù)增加，SP值減小。有些處理器或單片機(jī)還有“向上生成”的棧。12

SP值由指令MOVSP，data設(shè)定初值?？諚r(shí)，棧頂與棧底是重合的，隨著壓入棧中數(shù)據(jù)增加，堆棧擴(kuò)展，SP減小，SP始終指向棧頂。堆棧操作有專門的指令PUSH××與POP××。8086的入棧與出棧彈出操作每次是一個(gè)字，而不是一個(gè)字節(jié)。13舉例：若SS=1200H，SP=1000H，執(zhí)行PUSHAX（設(shè)AX=1234H），看棧針與棧中的內(nèi)容。

先修改棧針，再壓入數(shù)據(jù)，先壓入高字節(jié)，后壓入低字節(jié)。分兩步：1.先SP－1→SP，壓入高位字節(jié)（即AH內(nèi)容）；2.再SP－1→SP，壓入低位字節(jié)（即AL內(nèi)容）。14

壓入堆棧操作如圖：SS×16+SP12000H+1000H13000H3412××低址高址SP=1000HSP－1→0FFFHSP－1→0FFEHM12FFEH12FFFH13000HAX=1234(2)(1)15出棧操作與入棧操作相反：1.先彈出低位內(nèi)容，修改SP→SP+1；2.再?gòu)棾龈呶粌?nèi)容，再修改SP→SP+1；注：CALL與RET中保護(hù)斷點(diǎn)與恢復(fù)斷點(diǎn)是由指令自動(dòng)完成的。16舉例：若SS=1500H，SP=1000H，執(zhí)行POPBX（設(shè)棧中數(shù)據(jù)=5678H），看棧針與棧中的內(nèi)容如何變化。彈出也分為兩步：

?先彈出低8位（78H→BL），修改棧針，SP+1→SP;

?再?gòu)棾龈?位（56H→BH），再修改棧針，SP+1→SP;

執(zhí)行POPBX

指令后，BX=5678H,SP=1002H,SS=1500H,

堆棧中的數(shù)據(jù)仍然不變。17彈出操作如下圖：SS×16+SP15000H+1000H16000H7856××低址高址SP=1000HSP+1→1002HSP+1→1001HM16000H16001H16002HBX=BHBL5678(1)(2)18第四節(jié)8086系統(tǒng)的組成19一、存儲(chǔ)器的組織與分段存儲(chǔ)器組織

8086有20位地址線，尋址范圍1M字節(jié)（從00000H～FFFFFH），每一單元都有一個(gè)唯一的物理地址，每個(gè)單元存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)，任何兩個(gè)相鄰單元可存放一個(gè)字（word）。80386~Pentium處理器都是32位的地址，尋址范圍為232=4GBytes=（4096MB）。20幾個(gè)基本概念：

字節(jié)地址—對(duì)應(yīng)的單元地址；字地址—兩個(gè)地址中低址作為字地址；字符串地址—低字節(jié)存放在低址單元，高字節(jié)存放在高址單元。21例1：把5678H寫入1002H單元。78H→1002H56H→1003H7856M1002H1003H22例2：把字串12345678H寫入1000H單元。78→1000H…12→1003H

讀：從1002H讀出時(shí)，讀一個(gè)字節(jié)是34，讀一個(gè)字是1234；從1001讀出一個(gè)字是3456H，但讀奇址的字時(shí)，需訪問(wèn)內(nèi)存兩次，忽略掉78H與12H；讀寫字節(jié)時(shí)每次數(shù)據(jù)總線上仍是16位，忽略掉另一個(gè)字節(jié)。請(qǐng)參看P47圖2.15，8086從存儲(chǔ)器中讀、寫字與字節(jié)示意圖78563412M100010011002100323存儲(chǔ)器分段分段原因：CPU內(nèi)沒(méi)有設(shè)置20位的地址寄存器，只有16位的寄存器，16位寄存器無(wú)法存放20位地址，所以把20位地址分為基地址（段）和偏移量；分別存放在兩個(gè)16位寄存器中。好處是：程序區(qū)、堆棧區(qū)和數(shù)據(jù)區(qū)可以互相隔離，方便程序的再定位。?允許段重疊：根據(jù)情況，段與段之間可以重疊，幾個(gè)段可以在一個(gè)64K段內(nèi)，但各段的起始地址是不同的。24?8086系統(tǒng)存儲(chǔ)器分段示意圖

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存儲(chǔ)器的實(shí)際地址就是物理地址（或絕對(duì)地址）20位；存儲(chǔ)器的邏輯地址是段基址和16位偏移量組成。因?yàn)槎蜶EG為16位，所以每64KByte為一段。實(shí)際地址是由段地址左移4位加上所對(duì)應(yīng)的16位地址偏移量。

CPU中的BIU中有一個(gè)20位地址加法器，用來(lái)形成20位的物理地址。（段自動(dòng)左移4位與偏移量相加）268086物理地址的形成27不同的邏輯地址可以變換成同一個(gè)物理地址，反之亦然。例如：物理地址為25000H

邏輯地址：段基址為2000H，偏移量5000H段基址為2100H，偏移量4000H段基址為2200H，偏移量3000H28二、輸入/輸出結(jié)構(gòu)8086可訪問(wèn)8位I/O端口或16位I/O端口，若直接尋址方式尋I/O端口，用8位地址，可訪問(wèn)28=256個(gè)端口地址；若用間接尋址方式尋I/O，用16位地址，可訪問(wèn)216=64K個(gè)端口地址；間接尋址通過(guò)DX寄存器，I/O端口不設(shè)段REG，可以認(rèn)為全部端口都在同一個(gè)段內(nèi)。8086系列的處理器設(shè)有專門的I/O指令（即IN和OUT指令）。29三、總線接口部件介紹兩種常用的總線接口部件：地址鎖存器和總線驅(qū)動(dòng)器。下面是本教材（采用國(guó)際符號(hào)）和某些教材的邏輯門電路符號(hào)對(duì)照表30三、總線接口部件地址鎖存器（8282）（或74LS373）8282（或373）是帶三態(tài)輸出緩沖器的8位雙向鎖存器。選通信號(hào)：STB（Strobe）把輸入數(shù)據(jù)鎖入鎖存器。當(dāng)STB=1時(shí)，輸入數(shù)據(jù)；當(dāng)STB=0時(shí)，鎖存數(shù)據(jù)；

ALE→STBOE為輸出允許信號(hào)，當(dāng)其為低時(shí)，數(shù)據(jù)就出現(xiàn)在數(shù)據(jù)線上；OE=1時(shí)，鎖存器處于高阻。31帶三態(tài)緩沖的8位數(shù)據(jù)鎖存器82828282內(nèi)部結(jié)構(gòu)STB：選通脈沖OE：為0時(shí)輸出有效為1時(shí)輸出為高阻32雙向總線驅(qū)動(dòng)器（總線收發(fā)器）數(shù)據(jù)鎖存不是必須的，但在較大的系統(tǒng)中，由于使用的存儲(chǔ)器和I/O接口數(shù)量較多，為了增加CPU數(shù)據(jù)總線帶負(fù)載的能力，一般接入總線驅(qū)動(dòng)器以提高數(shù)據(jù)總線帶負(fù)載之能力。33

8286（或74LS245）是8位總線驅(qū)動(dòng)器（雙向）

T是控制收發(fā)方向的輸入控制信號(hào)：T=1，A→B；T=0，B→A；OE=0，輸出允許信號(hào)；OE=1，8086是高阻。8286可以提供32mA驅(qū)動(dòng)。34帶三態(tài)的8位雙向數(shù)據(jù)緩沖器82868286內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖35四、8086的兩種組態(tài)最小組態(tài)：

CPU提供所有的總線控制信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)與MEM和I/O接口的連接。（最小組態(tài)如下圖）368086最小模式37最大組態(tài)：當(dāng)MN/MX=0時(shí)，8086組成最大組態(tài)，以組成多處理器系統(tǒng)。在此組態(tài)下，一些系統(tǒng)資源由多個(gè)處理器所公用，它們被稱為全局資源；另一些資源為某個(gè)處理器所專用的，稱為局部或?qū)Ｓ觅Y源。

38在多處理器系統(tǒng)中，任何時(shí)刻只能有一個(gè)處理器訪問(wèn)總線，采取的措施是：總線控制器（8288）（產(chǎn)生命令和控制時(shí)序，提供總線驅(qū)動(dòng)能力）8288對(duì)8086的三個(gè)總線狀態(tài)信號(hào)（S0、S1、S2）進(jìn)行譯碼，以產(chǎn)生與多總線結(jié)構(gòu)兼容的各種定時(shí)命令和控制信號(hào)。譯出8種信號(hào)，111時(shí)不用（無(wú)源），還有7種作為命令信號(hào)，請(qǐng)參看下表。39總線狀態(tài)碼與輸出命令對(duì)應(yīng)表40

（1）8288總線控制器418288提供超前寫命令（AMWC、AIOC）：

即在寫周期開(kāi)始之前就啟動(dòng)寫過(guò)程，其時(shí)序與讀命令相同，在一定程度上避免處理器進(jìn)入沒(méi)必要的等待狀態(tài)。8288有兩種工作方式，由IOB決定：當(dāng)IOB=0，系統(tǒng)總線工作方式；當(dāng)IOB=1，I/O總線工作方式（8089I/O處理器）42（2）總線裁決器（8289）有了8289，才允許多個(gè)處理器（8086，8087，8089等）駐留在系統(tǒng)總線上，每個(gè)處理器都有自己的裁決器，每個(gè)裁決器都有一個(gè)總線請(qǐng)求信號(hào)BREQ?？偩€的裁決器根據(jù)8086系統(tǒng)的多總線裁決規(guī)程進(jìn)行。裁決器的連接方式有3種：⑴.并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別方式（BREQ送入優(yōu)先權(quán)編碼器）⑵.串聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別方式（與連接位置有關(guān)，菊花鏈）⑶.循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別方式（動(dòng)態(tài)分配，電路復(fù)雜）43總線裁決器（8289）8289總線裁決器44（3）8086最大組態(tài)圖8086最大組態(tài)特點(diǎn)：三個(gè)狀態(tài)信號(hào)S0~S2經(jīng)8288總線譯碼器譯碼后產(chǎn)生最大組態(tài)時(shí)CPU對(duì)外的控制信號(hào)（共七個(gè)信號(hào)），8288本身還提供一些控制信號(hào)。最大組態(tài)電路如下圖所示。4546第五節(jié)8086系統(tǒng)時(shí)鐘與總線周期

47一、系統(tǒng)時(shí)鐘?時(shí)鐘發(fā)生器：8284A提供系統(tǒng)時(shí)鐘。8284A組成：晶體震蕩器，一個(gè)三分頻器，起步作用的READY信號(hào)及復(fù)位RESET信號(hào)。功能：提供時(shí)鐘源（EFI和晶體）信號(hào)與時(shí)鐘的同步：多個(gè)8284的同步，外部事件（Ready、Reset）與時(shí)鐘同步。輸出：