中國科技大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)周荷琴第4版

中國科技大學(xué)微機(jī)原理與接口技術(shù)周荷琴第4版第1頁/共526頁§1.1概述一、電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展：電子管計(jì)算機(jī)（1946-1956）晶體管計(jì)算機(jī)（1957-1964）中小規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1965-1970）超大規(guī)模集成電路計(jì)算機(jī)（1971-今）二、電子計(jì)算機(jī)按其性能分類：大中型計(jì)算機(jī)/巨型計(jì)算機(jī)（MainframeComputer）小型計(jì)算機(jī)（Minicomputer）微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）單片計(jì)算機(jī)（Single-ChipMicrocomputer）第2頁/共526頁微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展是以微處理器的發(fā)展來表征的微處理器的集成度每隔18-24個(gè)月就會(huì)翻一番，芯片的性能也隨之提高一倍

摩爾定律IntelCPU的發(fā)展見下頁表第3頁/共526頁代發(fā)表年份字長(bits)型號(hào)線寬(m)晶體管數(shù)(萬個(gè))時(shí)鐘頻率(MHz)速度(MIPS)一197119724840048008500.20.3<10.05二197488080200.52-40.5三19781982168086/8088802862-32.9134.77-108-20<11-2四198519893280386804861-227.512012-3325-666-1220-40五199332Pentium0.6-0.833060-200100-200六1995199619971999200132P/ProP/MMXPIIPIIIP40.60.60.35.25-.13.18-.135504507508503000133-200166-233233-450450-12001300-3000>300七2002？64Itanium？0.08CPU:2.5KCache:30K800(20條指令/時(shí)鐘周期)>3000第4頁/共526頁第5頁/共526頁第6頁/共526頁第7頁/共526頁第8頁/共526頁第9頁/共526頁第10頁/共526頁第11頁/共526頁第12頁/共526頁第13頁/共526頁第14頁/共526頁三、微型計(jì)算機(jī)的組成I/O設(shè)備CPU運(yùn)算器控制器內(nèi)存RAMROMI/O接口AB地址總線DB數(shù)據(jù)總線CB控制總線8255、8250（8251）8253、8259鍵盤、打印機(jī)顯示器、軟硬盤A/D、D/A等第15頁/共526頁1、微處理器

微處理器（CPU）是大規(guī)模集成電路技術(shù)做成的芯片，芯片內(nèi)集成有控制器、運(yùn)算器和寄存器等相關(guān)部件，完成對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各部件進(jìn)行統(tǒng)一協(xié)調(diào)和控制。2、存儲(chǔ)器功能：存放程序和數(shù)據(jù)。存儲(chǔ)器內(nèi)存（主存）外存（輔存）RAMROMSRAMDRAMROMEPROME2PROM軟盤、U盤硬盤（移動(dòng)硬盤）光盤第16頁/共526頁AMDAthlonIIX2240/盒裝本周勁熱排行第3位參考價(jià)格：￥380(全國)接口類型：SocketAM3(938)

生產(chǎn)工藝：45納米

主頻：2.8GHz

二級(jí)緩存：L2=2×1M

核心數(shù)量：雙核第17頁/共526頁AMDPhenomIIX2550/黑盒參考價(jià)格：￥740(全國)接口類型：SocketAM3(938)

核心類型：Stars

生產(chǎn)工藝：45納米

主頻：3.1GHz

二級(jí)緩存：L2=2×512K

三級(jí)緩存：L3=6M

核心數(shù)量：雙核第18頁/共526頁3、I/O設(shè)備和I/O接口（1）、I/O設(shè)備：微機(jī)配備的輸入/輸出設(shè)備（外設(shè)）。標(biāo)準(zhǔn)輸入/輸出設(shè)備（控制臺(tái)）：鍵盤和顯示器（CRT）。I/O設(shè)備輸入設(shè)備輸出設(shè)備鍵盤鼠標(biāo)掃描儀、數(shù)碼相機(jī)顯示器打印機(jī)繪圖儀第19頁/共526頁（2）、I/O接口：連接外設(shè)備和系統(tǒng)總線，完成信號(hào)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩沖、與CPU進(jìn)行信號(hào)聯(lián)絡(luò)等工作。顯示器卡：完成顯示器與總線的連接。聲卡：完成聲音的輸入/輸出。網(wǎng)卡：完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換。掃描卡：連接掃描儀到計(jì)算機(jī)。調(diào)制解調(diào)器卡：模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)相互轉(zhuǎn)換。鍵盤接口、打印機(jī)接口等。232接口：串行數(shù)據(jù)接口。USB接口：通用串行接口。第20頁/共526頁4、系統(tǒng)總線（1）、總線：傳遞信息的一組公用導(dǎo)線。（2）、系統(tǒng)總線：從處理器引出的若干信號(hào)線，CPU通過它們與存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備進(jìn)行信息交換。系統(tǒng)總線分為：（A）、地址總線：傳遞地址信息的總線，即AB。CPU在地址總線上輸出將要訪問的內(nèi)存單元或I/O端口的地址，該總線為單向總線。內(nèi)存容量的計(jì)算：16條地址線可訪問216=64KB。

20條地址線可訪問220=1MB。

1K=1024B1M=1024KB1G=1024MB

第21頁/共526頁（B）、數(shù)據(jù)總線：傳遞數(shù)據(jù)信息的總線，即DB。在CPU進(jìn)行讀操作時(shí)，內(nèi)存或外設(shè)的數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往CPU；在CPU進(jìn)行寫操作時(shí)，CPU數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)總線送往內(nèi)存或外設(shè)，數(shù)據(jù)總線是雙向總線。（C）、控制總線：傳遞控制信息的總線，即CB?？刂瓶偩€的方向：一部分是從CPU輸出：通過對(duì)指令的譯碼，由CPU內(nèi)部產(chǎn)生，由CPU送到存儲(chǔ)器、輸入/輸出接口電路和其它部件。如時(shí)鐘信號(hào)、控制信號(hào)等。另一部分是由系統(tǒng)中的部件產(chǎn)生，送往CPU，如：中斷請求信號(hào)、總線請求信號(hào)、狀態(tài)信號(hào)。第22頁/共526頁控制總線的部件（總線主控設(shè)備）：

CPU和DMA控制器。被總線控制的部件（總線控制設(shè)備）：

存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備?？偩€的使用特點(diǎn)：1、在某一時(shí)刻，只能由一個(gè)總線主控設(shè)備來控制總線，其它總線主控設(shè)備此時(shí)必須放棄對(duì)總線的控制。2、在連接系統(tǒng)的各個(gè)設(shè)備中，在某一時(shí)刻只能有一發(fā)送者發(fā)送信號(hào)，但可以有多個(gè)設(shè)備從總線上同時(shí)獲得信號(hào)。3、通過總線插槽來接口板連接。第23頁/共526頁四、微機(jī)主要性能指標(biāo)1、字長字長是微處理器一次可以直接處理的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)，它通常取決于微處理器內(nèi)部通用寄存器的位數(shù)和數(shù)據(jù)總線的寬度。微處理器的字長有4位、8位、16位、32位和64位等等。8088稱為準(zhǔn)16位微處理器，而80386SX稱為準(zhǔn)32位微處理器。2、主頻主頻也叫做時(shí)鐘頻率，用來表示微處理器的運(yùn)行速度，主頻越高表明微處理器運(yùn)行越快，主頻的單位是MHz?，F(xiàn)在一般用G表示。如P4/2．8G第24頁/共526頁3、運(yùn)算速度MIPS是MillionsofInstructionPerSecond的縮寫，用來表示微處理器的性能，意思是每秒鐘能執(zhí)行多少百萬條指令。由于執(zhí)行不同類型的指令所需時(shí)間長度不同，所以MIPS通常是根據(jù)不同指令出現(xiàn)的頻度乘上不同的系數(shù)求得的統(tǒng)計(jì)平均值。4、主存容量主存儲(chǔ)器所能存儲(chǔ)的信息總量稱為主存容量。主存容量一般以字節(jié)為單位。如256MB、512MB

位：二進(jìn)制信息的最小單位。

字節(jié)：由8位二進(jìn)制所組成。第25頁/共526頁§1.2計(jì)算機(jī)中的數(shù)制和編碼

一、計(jì)算機(jī)中常用的進(jìn)制數(shù)

人們最常用的數(shù)是十進(jìn)制數(shù)，計(jì)算機(jī)中采用的是二進(jìn)制數(shù)，同時(shí)有的時(shí)候?yàn)榱撕喕M(jìn)制數(shù)據(jù)的書寫，也采用八進(jìn)制和十六進(jìn)制表示方法。下面將分別介紹這幾種常用的進(jìn)制。

1、十進(jìn)制數(shù)十進(jìn)制數(shù)是大家熟悉的，用0，1，2，…，8，9十個(gè)不同的符號(hào)來表示數(shù)值，它采用的是“逢十進(jìn)一，借一當(dāng)十”的原則。

第26頁/共526頁2、二進(jìn)制表示法基數(shù)為10的記數(shù)制叫十進(jìn)制；基數(shù)為2的記數(shù)制叫做二進(jìn)制。二進(jìn)制數(shù)的計(jì)算規(guī)則是“逢二進(jìn)一，借一當(dāng)二”。

二進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：

NB=±Ki*2i其中：Ki=0或1ni=-m例：二進(jìn)制數(shù)1011.1表示如下：(1011.1)B=1*23+0*22+1*21+1*20+1*2-1第27頁/共526頁運(yùn)算規(guī)則：加法運(yùn)算：0+0=00+1=11+0=11+1=10（逢二進(jìn)一）減法運(yùn)算：0-0=010-1=1（借位）1-0=11-1=0乘法運(yùn)算：0*0=00*1=01*0=01*1=1除法運(yùn)算0/1=01/1=1第28頁/共526頁3、八進(jìn)制表示法八進(jìn)制數(shù)是基數(shù)為八的計(jì)數(shù)制。八進(jìn)制數(shù)主要采用0，1，2，…，7這八個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字。八進(jìn)制數(shù)的運(yùn)算規(guī)則為“逢八進(jìn)一，借一當(dāng)八”。八進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：

NO=±Ki*8i其中：Ki=0、1、2、3、4、5、6、7ni=-m例：（467.6)O=4*82+6*81+7*80+6*8-1第29頁/共526頁4、十六進(jìn)制表示法基數(shù)為16，用0-9、A-F十五個(gè)字符來數(shù)值，逢十六進(jìn)一。各位的權(quán)值為16i。二進(jìn)制表示數(shù)值方法如下：

NH=±Ki*16i其中：Ki=0-9、A-Fni=-m例：（56D.3)H=5*162+6*161+13*160+3*16-1第30頁/共526頁二、進(jìn)制間的轉(zhuǎn)換1、二進(jìn)制數(shù)和十進(jìn)制數(shù)之間的轉(zhuǎn)換（1）、二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制數(shù)方法：按二進(jìn)制數(shù)的位權(quán)進(jìn)行展開相加即可。例:11101.101=1×24+1×23+1×22+0×21+1×20+1×2-1+0×2-2+1×2-3=16+8+4+0+1+0.5+0.25+0.125=29.875

第31頁/共526頁（2）、十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)方法：A、將整數(shù)部分和小數(shù)部分分別進(jìn)行轉(zhuǎn)換，然后再把轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行相加。B、整數(shù)轉(zhuǎn)換采用除2取余法：用2不斷地去除要轉(zhuǎn)換的數(shù)，直到商為0。再將每一步所得的余數(shù)，按逆序排列，便可得轉(zhuǎn)換結(jié)果。C、小數(shù)轉(zhuǎn)換采用乘2取整法：每次用2與小數(shù)部分相乘，取乘積的整數(shù)部分，再取其小數(shù)部分乘2直到小部分為0。將所取整數(shù)順序放在小數(shù)點(diǎn)后即為轉(zhuǎn)換結(jié)果。第32頁/共526頁例：將（136）D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

2136余數(shù)（結(jié)果）低位

26802340217028124022021001高位轉(zhuǎn)換結(jié)果：（136）D=（10001000）B第33頁/共526頁例：將（0.625)D轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。0.625*21.25*20.5*21.0取整：高位低位轉(zhuǎn)換結(jié)果：(0.625)D=(0.101)B若出現(xiàn)乘積的小數(shù)部分一直不為“0”，則可以根據(jù)計(jì)算精度的要求截取一定的位數(shù)即可。如0.6*2

第34頁/共526頁2、二進(jìn)制數(shù)和八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)間的轉(zhuǎn)換（1）、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)、十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換A、二進(jìn)制數(shù)到八進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換采用“三位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每三位分一組，向左不足三位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足三位的，從右邊補(bǔ)0。B、二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換采用“四位化一位”的方法。從小數(shù)點(diǎn)開始向兩邊分別進(jìn)行每四位分一組，向左不足四位的，從左邊補(bǔ)0；向右不足四位的，從右邊補(bǔ)0。例：將(1000110.01)B轉(zhuǎn)換為八進(jìn)制數(shù)和十六進(jìn)制數(shù)。

1000110.01001000110.010(106.2)O第35頁/共526頁二進(jìn)制數(shù)到十六進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換：（1000110.01）B=1000110.0101000110.0100(46.4)H（2）、八進(jìn)制、十六進(jìn)制數(shù)到二進(jìn)制數(shù)的轉(zhuǎn)換方法：采用“一位化三位（四位）”的方法。按順序?qū)懗雒课话诉M(jìn)制（十六進(jìn)制）數(shù)對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)，所得結(jié)果即為相應(yīng)的二進(jìn)制數(shù)。例：將(352.6)o轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。

352.6011101010110=(11101010.11)B第36頁/共526頁三、機(jī)器數(shù)的表示機(jī)器數(shù)：數(shù)值數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的編碼。機(jī)器數(shù)的真值：機(jī)器數(shù)所代表的實(shí)際數(shù)值。常用的編碼方案：原碼、反碼、補(bǔ)碼。1、原碼表示法原碼：用最高位表示符號(hào)，其中：0正、1負(fù)，其它位表示數(shù)值的絕對(duì)值。定義：

第37頁/共526頁例：求X1=1011，X2=-1011的原碼。（8位）

[X1]原=00001011

[X2]原=10001011

0的表示形式（8位）

[+0]原=00000000

[-0]原=10000000

特點(diǎn)

A、原碼與真值的對(duì)應(yīng)關(guān)系簡單。

B、0的編碼不唯一，處理運(yùn)算不方便。

C、8位數(shù)原碼所表示的范圍：-127～+127第38頁/共526頁2、反碼表示法定義：若X>0，則[X]反=[X]原。若X<0，則[X]反=對(duì)應(yīng)原碼的符號(hào)位不變數(shù)值部分按位求反。[+0]反=00000000[-0]反=1111111[+1100111]反=01100111[-1100111]反=100110008位反碼所表示的范圍：-127～+127第39頁/共526頁3、補(bǔ)碼表示法正數(shù)的補(bǔ)碼和原碼相同。負(fù)數(shù)的補(bǔ)碼=反碼+1。[-0]補(bǔ)=[-0]反+1=11111111+1=100000000[0]補(bǔ)=[+0]補(bǔ)=[-0]補(bǔ)=00000000

8位補(bǔ)碼所表示的范圍：-128～+127

計(jì)算機(jī)中的數(shù)均為補(bǔ)碼形式。第40頁/共526頁特殊數(shù)10000000該數(shù)在原碼中定義為：-0在反碼中定義為：-127在補(bǔ)碼中定義為：-128對(duì)無符號(hào)數(shù)：(10000000)２=128第41頁/共526頁4、

由補(bǔ)碼求真值某內(nèi)存單元的內(nèi)容是D2，為8位二進(jìn)制數(shù)，其所表示的十進(jìn)制數(shù)是多少？

[X]補(bǔ)=D2H=11010010BX=[[X]補(bǔ)]補(bǔ)=[11010010]補(bǔ)

=-

0101110B=-2EH

所以：X=

-

46--第42頁/共526頁5、補(bǔ)碼加減運(yùn)算規(guī)則通過引進(jìn)補(bǔ)碼，可將減法運(yùn)算轉(zhuǎn)換為加法運(yùn)算。規(guī)則如下：

[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

[X-Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)-[Y]補(bǔ)

[X-Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[-Y]補(bǔ)其中X，Y為正負(fù)數(shù)均可，符號(hào)位參與運(yùn)算。-第43頁/共526頁[例]：X=-0110100，Y=+1110100

求[X+Y]補(bǔ)

[X]原=10110100[X]補(bǔ)=[X]反+1=11001100[Y]補(bǔ)=[Y]原=01110100所以：[X+Y]補(bǔ)=[X]補(bǔ)+[Y]補(bǔ)

=11001100+01110100=01000000思考：X、Y及X+Y各是多少？第44頁/共526頁6、符號(hào)數(shù)運(yùn)算中的溢出問題進(jìn)(借)位——在加法過程中，符號(hào)位向更高位產(chǎn)生進(jìn)位；在減法過程中，符號(hào)位向更高位產(chǎn)生借位。溢出——運(yùn)算結(jié)果超出運(yùn)算器所能表示的范圍。第45頁/共526頁溢出的判斷方法方法１：同號(hào)相減或異號(hào)相加——不會(huì)溢出。同號(hào)相加或異號(hào)相減——可能溢出：兩種情況： 同號(hào)相加時(shí)，結(jié)果符號(hào)與加數(shù)符號(hào)相反——溢出；異號(hào)相減時(shí)，結(jié)果符號(hào)與減數(shù)符號(hào)相同——溢出。方法２：兩個(gè)8位帶符號(hào)二進(jìn)制數(shù)相加或相減時(shí)，若

C7C6＝1，則結(jié)果產(chǎn)生溢出。

C7為最高位的進(jìn)(借)位；C６為次高位的進(jìn)(借)位。第46頁/共526頁[例]：有符號(hào)數(shù)運(yùn)算，有溢出表示結(jié)果是錯(cuò)誤的無符號(hào)數(shù)運(yùn)算，有進(jìn)位表示結(jié)果是錯(cuò)誤的10110101

+1000111110100010001000010

+011000111010010101000010

+11001101100001111CASE1:CASE2:CASE3:第47頁/共526頁四、計(jì)算機(jī)中常用的編碼1、十進(jìn)制數(shù)的表示——BCD碼用4位二進(jìn)制數(shù)表示一位十進(jìn)制數(shù)。有兩種表示法：壓縮BCD碼和非壓縮BCD碼。壓縮BCD碼的每一位用4位二進(jìn)制表示，0000~1001表示0~9，一個(gè)字節(jié)表示兩位十進(jìn)制數(shù)。非壓縮BCD碼用一個(gè)字節(jié)表示一位十進(jìn)制數(shù)，高4位總是0000，低4位的0000~1001表示0~9。第48頁/共526頁各種字符和符號(hào)必須用二進(jìn)制編碼才能在機(jī)器中表示。常用的編碼方式為美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換（AmericanStandardCardforInformationInterchange，ASCII碼）。

用8位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)字符，最高位為0。數(shù)字0～9編碼為30H～39H，字母A～Z編碼為41H～5AH，字母a～z編碼為61H～7AH?；剀嚍?DH，換行為0AH，響鈴為07H。2、字符的編碼——ASCII碼

第49頁/共526頁在通信中將最高位（D7位）用作奇偶校驗(yàn)位。

偶校驗(yàn)：包括校驗(yàn)位在內(nèi)的8位二進(jìn)制數(shù)碼中1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)。奇校驗(yàn)：包括校驗(yàn)位在內(nèi)的8位二進(jìn)制數(shù)碼中1的個(gè)數(shù)為奇數(shù)。例：字母A的ASCII碼為1000001，偶校驗(yàn)碼為01000001，奇校驗(yàn)碼為11000001。思考：字符5的奇校驗(yàn)碼是多少？3、奇偶校驗(yàn)碼

第50頁/共526頁ASCII碼—美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼第51頁/共526頁§1.2數(shù)的定點(diǎn)與浮點(diǎn)表示1。定點(diǎn)表示法：表示小數(shù)點(diǎn)的位置是固定不變的，分為純整數(shù)和純小數(shù)兩類。數(shù)符尾數(shù)·純整數(shù)表示方法純小數(shù)表示方法數(shù)符·尾數(shù)第52頁/共526頁2。浮點(diǎn)表示法浮點(diǎn)表示法中小數(shù)點(diǎn)的位置是不固定的。任意二進(jìn)制數(shù)N一般可表示為：N=2P×S

一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)分為階碼和尾數(shù)兩部分，二者各有表示正負(fù)的階符和數(shù)符，常用存儲(chǔ)格式：階符階碼數(shù)符尾數(shù)第53頁/共526頁3。規(guī)格化浮點(diǎn)數(shù)

尾數(shù)的最高位為1，形如：1．XXXXXX×2m（1）單精度浮點(diǎn)數(shù)（短實(shí)型）：4字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)。（2）雙精度浮點(diǎn)數(shù)（長實(shí)型）：8字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)。（3）擴(kuò)展精度數(shù)：10字節(jié)浮點(diǎn)數(shù)。第54頁/共526頁符號(hào)位：數(shù)的符號(hào)，0表示正數(shù)，1為負(fù)數(shù)。階碼（移位碼）：階碼加上一個(gè)常數(shù)偏置值。以保證偏置后的格式階碼恒為正數(shù)。單精度的階碼偏置值為+127（7FH），雙精度的階碼偏置值為+1023（3FFH）。一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)的真階碼要通過它的格式階碼減去偏置值而得到。第55頁/共526頁例．將十進(jìn)制數(shù)23．625用單精度浮點(diǎn)數(shù)（短實(shí)型）的形式表示出來?！窘狻康谝徊剑簩⑹M(jìn)制轉(zhuǎn)化為二進(jìn)制形式

23．625=10111．101B

第二步：規(guī)格化

10111．101B=1．0111101×24

第三步：求各部分的二進(jìn)制數(shù)符號(hào)位：0（正數(shù)）階碼：00000100B+01111111B=10000011B

尾數(shù)（原碼）：011110100…00（共23位）第56頁/共526頁本章習(xí)題：

9、10、11、12、13、14、15、16第57頁/共526頁通過本章學(xué)習(xí),應(yīng)掌握以下內(nèi)容：8086CPU結(jié)構(gòu)CPU引腳及其功能存儲(chǔ)器組織與堆?？偩€周期與操作時(shí)序8086系統(tǒng)配置

第二章、8086系統(tǒng)結(jié)構(gòu)第58頁/共526頁§2.18086CPU結(jié)構(gòu)

一、8086的功能結(jié)構(gòu)

微處理器8086從功能上分為兩部分：總線接口部分（BIU），執(zhí)行部分（EU）。兩部分各自執(zhí)行自己的功能并行工作，這種工作方式與傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)在執(zhí)行指令時(shí)的串行工作方式相比極大地提高了工作效率。

第59頁/共526頁傳統(tǒng)的CPU采用串行工作方式：取指令1執(zhí)行1存結(jié)果1取指令2取操作數(shù)執(zhí)行2CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌第60頁/共526頁8086CPU并行工作方式：取指令2取操作數(shù)BIU存結(jié)果取指令3取操作數(shù)取指令4執(zhí)行1執(zhí)行2執(zhí)行3

EUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌第61頁/共526頁AHALBHBLCHCLDHDLSPBPDISI通用寄存器運(yùn)算寄存器ALU標(biāo)志執(zhí)行部分控制電路123456CSDSSSESIP

內(nèi)部寄存器I/O控制電路地址加法器20位16位8位指令隊(duì)列緩沖器外總線執(zhí)行部件總線接口部件8086CPU結(jié)構(gòu)圖第62頁/共526頁1、總線接口部件（BIU）功能：（1）從內(nèi)存取指令送到指令隊(duì)列。（2）CPU執(zhí)行指令時(shí)，到指定的位置取操作數(shù)，并將其送至要求的位置單元中?？偩€接口部件的組成：（1）四個(gè)段地址寄存器

CS，16位代碼段寄存器；

DS，16位數(shù)據(jù)段寄存器；

ES，16位附加段寄存器；

SS，16位堆棧段寄存器。第63頁/共526頁（2）16位指令指針寄存器IP（PC）。（3）20位的地址加法器。（4）六字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器。說明：（1）指令隊(duì)列緩沖器：在執(zhí)行指令的同時(shí)，將取下一條指令，并放入指令隊(duì)列緩沖器中。CPU執(zhí)行完一條指令后，可以執(zhí)行下一條指令（流水線技術(shù)）。提高CPU效率。（2）地址加法器：產(chǎn)生20位地址。CPU內(nèi)無論是段地址寄存器還是偏移量都是16位的，通過地址加法器產(chǎn)生20位地址。第64頁/共526頁2、執(zhí)行部件作用：（1）從指令隊(duì)列中取出指令。（2）對(duì)指令進(jìn)行譯碼，發(fā)出相應(yīng)的控制信號(hào)。（3）接收由總線接口送來的數(shù)據(jù)或發(fā)送數(shù)據(jù)至接口。（4）進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。執(zhí)行部件的組成：（1）4個(gè)通用寄存器AX、BX、CX、DX。四個(gè)通用寄存器都是16位或作兩個(gè)8位來使用。（2）4個(gè)專用寄存器第65頁/共526頁SP堆棧指針寄存器BP基址指針寄存器DI目的變址寄存器SI源變址寄存器（3）算術(shù)邏輯單元ALU

完成8位或者16位二進(jìn)制算術(shù)和邏輯運(yùn)算，計(jì)算偏移量。（4）數(shù)據(jù)暫存寄存器協(xié)助ALU完成運(yùn)算，暫存參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)。（5）執(zhí)行部件的控制電路從總線接口的指令隊(duì)列取出指令操作碼，通過譯碼電路分析，發(fā)出相應(yīng)的控制命令，控制ALU數(shù)據(jù)流向。第66頁/共526頁（6）標(biāo)志寄存器16位寄存器，其中有7位未用。D15D0OFDFIFTFSFZFAFPFCF進(jìn)借位標(biāo)志奇偶標(biāo)志半進(jìn)借位標(biāo)志零標(biāo)志符號(hào)標(biāo)志單步中斷中斷允許方向標(biāo)志溢出標(biāo)志1-有進(jìn)、借位0-無進(jìn)、借位1-低8位有偶數(shù)個(gè)10-低8位有奇數(shù)個(gè)11-低4位向高4位有進(jìn)、借位0-低4位向高4位無進(jìn)、借位1-結(jié)果為00-結(jié)果不為0第67頁/共526頁例:將5394H與-777FH相加,并說明其標(biāo)志位的狀態(tài)?！窘狻肯惹?777FH的補(bǔ)碼：原碼：1111011101111111

反碼：1000100010000000

補(bǔ)碼：1000100010000001

再做加法運(yùn)算：0101001110010100

+10001000100000011101110000010101

結(jié)果標(biāo)志位為：CF=0、PF=0、AF=0ZF=0、SF=1、OF=0第68頁/共526頁3、CPU執(zhí)行程序的操作過程（1）20位地址形成，并將從該地址指定的單元中取出指令字節(jié)，依次放入指令隊(duì)列中。（2）當(dāng)指令隊(duì)列中有2個(gè)空字節(jié)時(shí)，總線接口部件就會(huì)自動(dòng)取指令至隊(duì)列中。（3）執(zhí)行部件從指令隊(duì)列隊(duì)首取出指令代碼，執(zhí)行該指令。（4）當(dāng)隊(duì)列已滿，執(zhí)行部件又不使用總線時(shí)，總線接口部件進(jìn)入空閑狀態(tài)。（5）執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、返回指令時(shí)，先清空隊(duì)列內(nèi)容，再將要執(zhí)行的指令放入隊(duì)列中。第69頁/共526頁§2.28086CPU的引腳及其功能8086CPU可在兩種模式下工作：

最小模式：只有一8086CPU。最大模式：有兩個(gè)或兩個(gè)以上的CPU，一個(gè)為主CPU8086，另一個(gè)為協(xié)CPU8087。指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間?？偩€周期（機(jī)器周期）：CPU通過總線與存儲(chǔ)器或I/O接口進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)間。T狀態(tài)（時(shí)鐘周期）：CPU處理動(dòng)作的最小單位。T1T2T3TWT4總線周期第70頁/共526頁01020304050607080910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221GNDAD14AD13AD12AD11AD10AD9AD8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMIINTRCLKGNDVCC（5V）AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6/BHE/S7MN//MX/RDHOLD（/RQ//GT0）

HLDA（/RQ//GT1）/WR（/LOCK）M//IO（/S2）DT//R（/S1）/DEN（/S0）ALE（QS0）/INTA（QS1）/TESTREADYRESET8086第71頁/共526頁一、最小模式下的引腳及功能1、地址/數(shù)據(jù)總線AD15-AD0：地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳，雙向，三態(tài)。在T1狀態(tài)，為16位地址總線A15-A0，輸出訪問存儲(chǔ)器或I/O的地址信息。在T2～T4狀態(tài)，為16位數(shù)據(jù)總線D15-D0，與存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備交換數(shù)據(jù)信息。地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用，分時(shí)工作。2、A19/S6-A16/S3

地址/狀態(tài)總線復(fù)用引腳，輸出，三態(tài)。第72頁/共526頁T1狀態(tài)：輸出地址的高4位信息A19-A16T2、T3、T4狀態(tài)：輸出狀態(tài)信息S6：指示當(dāng)前CPU是否與總線相連，S6=0，表示8086當(dāng)前與總線相連。S5：中斷允許標(biāo)志當(dāng)前的狀態(tài)。

S5=0，禁止一切可屏蔽中斷源的中斷請求；

S5=1，允許一切可屏蔽中斷源的中斷申請。第73頁/共526頁S4、S3：當(dāng)前正在使用的段寄存器

S4S3段寄存器

00當(dāng)前正在使用ES01當(dāng)前正在使用SS10當(dāng)前正在使用CS11當(dāng)前正在使用DS第74頁/共526頁/BHE、A0組合：/BHEA0總線使用情況

00從偶地址單元開始，在16位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字傳送

01從奇地址單元開始，在高8位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字節(jié)傳送

10從偶地址單元開始，在低8位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字節(jié)傳送

11無效3、控制總線(1)/BHE/S7：高8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復(fù)用引腳。在總線周期的T1狀態(tài)，此引腳輸出/BHE信號(hào)，表示高8位數(shù)據(jù)線D15-D8上的數(shù)據(jù)有效。在8086中，S7未定義。第75頁/共526頁（2）/RD：讀信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。

/RD=0，表示當(dāng)前CPU正在對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行讀操作。（3）/WR：寫信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。

/WR=0，表示當(dāng)前CPU正在對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口進(jìn)行寫操作。（4）M//IO：存儲(chǔ)器或IO端口訪問信號(hào)，三態(tài)輸出。

M//IO=1，表示CPU正在訪問存儲(chǔ)器；

M//IO=0，表示CPU正在訪問IO端口。第76頁/共526頁（5）READY：準(zhǔn)備就緒信號(hào)，輸入，高電平有效。

READY=1，表示CPU訪問的存儲(chǔ)器或IO端口已準(zhǔn)備好傳送數(shù)據(jù)。若CPU在總線周期T3狀態(tài)檢測到READY=0，表示未準(zhǔn)備好，CPU自動(dòng)插入一個(gè)或多個(gè)等待狀態(tài)TW，直到READY=1為止。（6）INTR：可屏蔽中斷請求信號(hào)，輸入。當(dāng)INTR=1，表示外設(shè)向CPU發(fā)出中斷請求，CPU在當(dāng)前指令周期的最后一個(gè)T狀態(tài)去采樣該信號(hào)，若此時(shí)，IF=1，CPU響應(yīng)中斷，執(zhí)行中斷服務(wù)程序。第77頁/共526頁（7）/INTA：中斷響應(yīng)信號(hào)，輸出，低電平有效。CPU響應(yīng)中斷時(shí)發(fā)兩個(gè)負(fù)脈沖。第一個(gè)負(fù)脈沖，表示CPU響應(yīng)了外設(shè)發(fā)來的中斷申請信號(hào)INTR。第二個(gè)負(fù)脈沖，通知外設(shè)向數(shù)據(jù)總線上放中斷類型號(hào)。（8）NMI：不可屏蔽中斷請求信號(hào)，輸入，上升沿觸發(fā)。該請求信號(hào)不受IF狀態(tài)的影響，也不能用軟件屏蔽，一旦該信號(hào)有效，則執(zhí)行完當(dāng)前指令后立即響應(yīng)中斷。（9）/TEST：測試信號(hào)，輸入，低電平有效。當(dāng)CPU執(zhí)行WAIT指令時(shí)，每隔個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)/TEST進(jìn)行一次測試，若/TEST=1，繼續(xù)等待，直到/TEST=0。第78頁/共526頁（10）RESET：復(fù)位信號(hào)，輸入，高電平有效。RESET信號(hào)至少要保持4個(gè)時(shí)鐘周期。復(fù)位時(shí)：標(biāo)志寄存器、IP、DS、SS、ES為0，CS=FFFFH，指令隊(duì)列清空。復(fù)位后CPU從FFFF0H處開始執(zhí)行。（11）ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸出，高電平有效。用來鎖存地址信號(hào)A15-A0，分時(shí)使用AD15-AD0地址/數(shù)據(jù)總線。第79頁/共526頁（12）DT//R：數(shù)據(jù)發(fā)送/接收控制信號(hào)，三態(tài)輸出。此信號(hào)控制數(shù)據(jù)總線上的收發(fā)器8286/8287的數(shù)據(jù)傳送方向。

DT//R=1，發(fā)送數(shù)據(jù)寫操作；

DT//R=0，接收數(shù)據(jù)讀操作。（13）/DEN：數(shù)據(jù)允許信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。作為數(shù)據(jù)總線上收發(fā)器8286的選通信號(hào)。（14）HOLD：總線請求信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)系統(tǒng)中CPU之外的另一個(gè)控制器要求使用總線時(shí)，通過它向CPU發(fā)一高電平的請求信號(hào)。第80頁/共526頁（15）HLDA：總線請求響應(yīng)信號(hào)，輸出，高電平有效。當(dāng)HLDA有效時(shí)，表示CPU對(duì)其它控制器的總線請求作出響應(yīng)，與此同時(shí)，所有與三總線相接的CPU的線腳呈現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)，從而讓出總線。（16）MN//MX：工作模式選擇信號(hào)，輸入。MN//MX=1，表示CPU工作在最小模式系統(tǒng)；MN//MX=0，表示CPU工作在最大模式系統(tǒng)。（17）CLK：主時(shí)鐘信號(hào)，輸入。8086的時(shí)鐘頻率為5MHZ。第81頁/共526頁4、電源線和地線8086/8088采用單+5V，1、20引腳為地線。二、最大模式下的有關(guān)引腳（1）QS1、QS2：指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào)，輸出。

QS1QS2含義

00無操作

01將指令首字節(jié)送入指令隊(duì)列

10隊(duì)列為空

11將指令其余字節(jié)送指令隊(duì)列第82頁/共526頁（2）S2、S1、S0：總線周期狀態(tài)信號(hào)，三態(tài)輸出。

S2、S1、S0狀態(tài)信號(hào)的編碼

S2S1S0操作過程產(chǎn)生信號(hào)

000發(fā)中斷響應(yīng)信號(hào)/INTA001讀I/O端口IORC010寫I/O端口IOWC011暫停無

100取指令/MRDC101讀存儲(chǔ)器/MRDC110寫存儲(chǔ)器/AMWC111無作用無第83頁/共526頁（3）/RQ//GT0、/RQ//GT1：總線請求信號(hào)（輸入）/總線請求允許信號(hào)（輸出），雙向，低電平有效。（4）/LOCK：總線封鎖信號(hào)，三態(tài)輸出，低電平有效。/LOCK=0，CPU不允許其它控制器占用總線。第84頁/共526頁例：若8086工作在單CPU方式，試給出在讀I/O端口時(shí)，M//IO、DT//R、/DEN、/RD、/WR等信號(hào)線的狀態(tài)。第85頁/共526頁§2.3存儲(chǔ)器的組織和堆棧1、8086存儲(chǔ)器的分體結(jié)構(gòu)

8086

系統(tǒng)中，1MB的存儲(chǔ)空間分成兩個(gè)存儲(chǔ)體：偶地址存儲(chǔ)體和奇地址存儲(chǔ)體，各為512KB。它們的訪問由/BHE、A0組合決定：/BHEA0總線使用情況

00從偶地址單元開始，在16位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字傳送

01從奇地址單元開始，在高8位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字節(jié)傳送

10從偶地址單元開始，在低8位數(shù)據(jù)總線上進(jìn)行字節(jié)傳送

11無效第86頁/共526頁8086用兩個(gè)存儲(chǔ)體來組織實(shí)際存儲(chǔ)空間

奇地址偶地址00001H00003H00000H00002HFFFFEHFFFFFH….….BHEA0A0~A19BHED8~D15D0~D7地址交叉排列8086D0~D15規(guī)劃字（對(duì)準(zhǔn)字）存放:偶地址作為字的地址非規(guī)劃字（非對(duì)準(zhǔn)字）存放:奇地址作為字的地址規(guī)則字的讀/寫只需訪問一次存儲(chǔ)器；非規(guī)則字的讀/寫需二次訪問存儲(chǔ)器。第一次訪問奇地址，第二次訪問偶地址。第87頁/共526頁2、存儲(chǔ)器編址

在內(nèi)存里以字節(jié)為單位存取信息，系統(tǒng)為每個(gè)字節(jié)編一個(gè)地址（二進(jìn)制數(shù)表示，書寫格式為十六進(jìn)制），稱為存儲(chǔ)器地址，存儲(chǔ)的內(nèi)容即為數(shù)據(jù)。地址內(nèi)容00000H00001H00002HFFFFFH000000010010001101000101……存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)及表示形式2301H(規(guī)則字)4523H(非規(guī)則字)第88頁/共526頁地址內(nèi)容00000H00001H00002HFFFFFH000000010010001101000101……字節(jié)數(shù)01H的地址為00000H、字節(jié)23H的地址為00001H、字節(jié)45H的地址為00002H。字2301H的地址為00000H、字4523H的地址為00001H。地址00000H的內(nèi)容既是01H，又是2301H順序存放，低字節(jié)低地址（字?jǐn)?shù)據(jù)）01H2301H4523H45H第89頁/共526頁3、存儲(chǔ)器的分段結(jié)構(gòu)

由于8086有20條地址線，可以尋址多達(dá)220（1M）字節(jié)，所以把1M字節(jié)的存儲(chǔ)器分為任意數(shù)量的段，其中每一段最多可達(dá)尋址216（64K）字節(jié)。

8086CPU把1M字節(jié)的存儲(chǔ)器空間劃分為任意的一些存儲(chǔ)段，每個(gè)段的起始地址必須能16整除（該地址的最低四位為0000）。

8086可將內(nèi)存最多可分為64K個(gè)段，最少可分為16個(gè)段。每個(gè)段的最大范圍是64KB，最小的段是16B。段與段之間可連續(xù)分布，也可重疊。在所有的段中，8086當(dāng)前可以訪問的段只有4個(gè)，它們分別由CS、DS、ES和SS所指定。

第90頁/共526頁(1)邏輯地址和物理地址物理地址：也稱實(shí)際地址，是用唯一的20位二進(jìn)制數(shù)所表示的地址，規(guī)定了1M字節(jié)存儲(chǔ)體中某個(gè)具體單元的地址。如00002H。邏輯地址在程序中使用，即段地址：偏移地址

。如2000H：0003H2000H：0000H12H0001H34H0002H56H0003H78H

第91頁/共526頁(2)物理地址的形成物理地址=段基址*16（左移4位）+偏移地址。段基址：CS、DS、ES、SS。偏移地址：IP、DI、SI、BX、BP、SP等。物理地址的形成如下：（由20位地址全加器實(shí)現(xiàn)）段寄存器值偏移量+物理地址16位4位16位20位0000第92頁/共526頁一個(gè)存儲(chǔ)單元可以有一個(gè)或多個(gè)邏輯地址，但只能有一個(gè)物理地址。例如物理地址21000H可以有以下幾個(gè)邏輯地址：

2100：0000H2000：0100H段基址由系統(tǒng)自動(dòng)分配，而偏移地址則由用戶編程時(shí)提供。

DATASEGMENTXDB12HYDW34HDATAENDS

則DS段中，Y的地址為0001H，非規(guī)則存放。

第93頁/共526頁CS0000IP代碼段DS或ES0000SI、DI或BXSS0000SP或BP數(shù)據(jù)段堆棧段存儲(chǔ)器段寄存器和偏移地址寄存器組合關(guān)系第94頁/共526頁4、堆棧和堆棧操作命令堆棧主要用于暫存數(shù)據(jù)和在過程調(diào)用或處理中斷時(shí)暫存斷點(diǎn)信息。

（1）堆棧的概念

堆棧是在存儲(chǔ)器中開辟的一片數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，這片存儲(chǔ)區(qū)的一端固定，另一端活動(dòng)，且只允許數(shù)據(jù)從活動(dòng)端進(jìn)出。采用“先進(jìn)后出”的規(guī)則

。（2）堆棧的組織堆棧指示器SP，他總是指向堆棧的棧頂。堆棧的伸展方向既可以從高地址向低地址，也可以從低地址向高地址。8086的堆棧的伸展方向是從高地址向低地址。

第95頁/共526頁（3）堆棧的操作建棧：通過對(duì)SS和SP的賦值建立。（也可省略）

如：MOVAX，2000HMOVSS，AXMOVSP，0100H

SS：SP

2000：0000XX2000：0001XX

堆棧段

2000：00FF2000：0100

XX棧底（棧頂）SP=0100H第96頁/共526頁進(jìn)棧操作：PUSH指令（字操作）

已知AX=1234H、BX=5678H，PUSHAX、PUSHBX

第一次PUSH操作：第二次PUSH操作：

2000：0000XX2000：0000XX2000：0001XX2000：0001XX2000：00FCXX2000：00FC78SP2000：00FDXX2000：00FD562000：00FE34SP2000：00FE342000：00FF122000：00FF122000：0100XX(棧底)2000：0100XX第97頁/共526頁出棧操作：POP指令（字操作）

在前面操作的基礎(chǔ)上作POPCX操作：

2000：0000XX2000：0001XX2000：00FC782000：00FD562000：00FE34SP

2000：00FF122000：0100XX(棧底)操作后：AX=1234HBX=5678HCX=5678HSP=00FEHSS=2000H第98頁/共526頁§2.4總線周期與操作時(shí)序在微機(jī)系統(tǒng)中，CPU是在時(shí)鐘信號(hào)CLK控制下，按節(jié)拍有序地執(zhí)行指令序列。從取指令開始，經(jīng)過分析指令、對(duì)操作數(shù)尋址，然后執(zhí)行指令、保存操作結(jié)果，這個(gè)過程稱為指令執(zhí)行周期。

指令周期：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間?？偩€周期（機(jī)器周期）：CPU通過總線與存儲(chǔ)器或I/O接口進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸所需的時(shí)間。T狀態(tài)（時(shí)鐘周期）：CPU處理動(dòng)作的最小單位。T1T2T3TWT4總線周期第99頁/共526頁8086的操作時(shí)序分為如下幾個(gè)總線周期：（1）總線讀周期（2）總線寫周期（3）總線空操作（4）中斷響應(yīng)周期（5）總線保持和響應(yīng)周期（6）復(fù)位操作第100頁/共526頁總線操作總線讀操作：CPU從存儲(chǔ)器或外設(shè)讀取數(shù)據(jù)?？偩€寫操作：CPU將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器或外設(shè)。1、總線讀周期總線周期包括：T1、T2、T3、（TW）、T4機(jī)器周期。（1）T1周期M//IO信號(hào)：從存儲(chǔ)器讀還是從I/O設(shè)備中讀數(shù)據(jù)；AD15-AD0、A19/S7-A16/S3：確定20位地址；/BHE：選擇奇地址存儲(chǔ)體選擇。ALE：地址鎖存信號(hào)，以使地址/數(shù)據(jù)線分開。第101頁/共526頁（2）T2狀態(tài)A19/S6-A16/S3：出現(xiàn)S6-S3狀態(tài)信號(hào)。決定段寄存器、IF狀態(tài)、8086CPU是否連在總線上。AD15-AD0：高阻狀態(tài)。/RD：由高電平變?yōu)榈碗娖?，開始進(jìn)行讀操作。/DEN：變低電平，啟動(dòng)收發(fā)器8286，做好接收數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。（3）T3狀態(tài)若存儲(chǔ)器或I/O端口已做好發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，則在T3狀態(tài)期間將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上，在T3結(jié)束時(shí)，CPU從AD15-AD0上讀取數(shù)據(jù)。第102頁/共526頁（4）TW狀態(tài)在T3狀態(tài)，存儲(chǔ)器或外設(shè)沒有準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，不能在T3狀態(tài)將數(shù)據(jù)放到總線上，使READY=0，則CPU在T3和T4之間插入一個(gè)或幾個(gè)TW狀態(tài)，直到數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好READY=1為止。TW狀態(tài)時(shí)總線的動(dòng)作與T3時(shí)相同。（5）T4狀態(tài)CPU對(duì)數(shù)據(jù)總線進(jìn)行采樣，讀出數(shù)據(jù)。CPU往存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備讀數(shù)據(jù)的時(shí)序如下頁所示：第103頁/共526頁CLKT1T2T3、TWT4M//IOA19/S6-A16/S3A19-A16/BHE/S7/BHES7-S3ALEREADYAD15-AD0地址輸出數(shù)據(jù)輸入/RDDT//R/DENCPU從存儲(chǔ)器或I/O端口讀取數(shù)據(jù)的時(shí)序第104頁/共526頁2、總線寫周期（1）T1狀態(tài)M//IO信號(hào)：對(duì)存儲(chǔ)器寫還是對(duì)I/O設(shè)備中寫數(shù)據(jù)；AD15-AD0、A19/S7-A16/S3：確定20位地址；/BHE：選擇奇地址存儲(chǔ)體選擇。ALE：地址鎖存信號(hào)，以使地址/數(shù)據(jù)線分開。DT//R：為高電平，指示收發(fā)器8286發(fā)送數(shù)據(jù)，寫操作。（2）T2狀態(tài)A19/S6-A16/S3：出現(xiàn)S6-S3狀態(tài)信號(hào)。決定段寄存器、IF狀態(tài)、8086CPU是否連在總線上。第105頁/共526頁AD15-AD0：發(fā)出16位數(shù)據(jù)。/WR：由高電平變?yōu)榈碗娖?，開始進(jìn)行寫操作。/DEN：變低電平，啟動(dòng)收發(fā)器8268，做好發(fā)送數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備。（3）T3狀態(tài)若存儲(chǔ)器或I/O端口已做好接收數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，則在T3狀態(tài)期間將數(shù)據(jù)放到數(shù)據(jù)總線上，在T3結(jié)束時(shí)，CPU將AD15-AD0上數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備中。（4）TW狀態(tài)在T3狀態(tài)，存儲(chǔ)器或外設(shè)沒有準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，使READY=0，則CPU在T3和T4之間插入一個(gè)或幾個(gè)TW狀態(tài)，直到設(shè)備準(zhǔn)備好READY=1為止。第106頁/共526頁（5）T4狀態(tài)在T4狀態(tài)，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)總線上被撤除，各種控制信號(hào)和狀態(tài)信號(hào)進(jìn)入無效狀態(tài)，CPU完成了對(duì)存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備的寫操作。

3、總線空操作8086只有在CPU和存儲(chǔ)器或外設(shè)要傳送數(shù)據(jù)時(shí)，才能執(zhí)行上述的總線周期；當(dāng)指令隊(duì)列已滿，且EU未申請?jiān)L問存儲(chǔ)器時(shí)，不執(zhí)行總線周期，總線接口進(jìn)入了總線空閑周期。S6～S3同前一總線周期；若前一周期是讀周期，則AD15～AD0為高阻態(tài)；總前一周期是寫周期，則AD15～AD0保持?jǐn)?shù)據(jù)有效。第107頁/共526頁CLKT1T2T3、TWT4M//IOA19/S6-A16/S3A19-A16/BHE/S7/BHES7-S3ALEREADYAD15-AD0地址輸出數(shù)據(jù)輸出/WRDT//R/DENCPU往存儲(chǔ)器或I/O端口寫數(shù)據(jù)的時(shí)序第108頁/共526頁4、中斷響應(yīng)周期中斷響應(yīng)周期：CPU中止現(xiàn)行程序轉(zhuǎn)中斷服務(wù)程序這一過程。中斷響應(yīng)周期要用兩個(gè)總線周期。第一個(gè)響應(yīng)周期：使AD15-AD0、/BHE/S7、A19/S6-A16/S3懸空。第二個(gè)響應(yīng)周期：外設(shè)向數(shù)據(jù)總線上輸送一個(gè)字節(jié)的中斷類型號(hào)。每一響應(yīng)周期的T1狀態(tài)輸出一個(gè)高電平脈沖，作為地址鎖存信號(hào)。第109頁/共526頁CLKT1T2T3T4T1T2T3T4第一中斷響應(yīng)周期第二中斷響應(yīng)周期ALE/INTAAD7-AD08086中斷響應(yīng)周期的時(shí)序圖中斷類型號(hào)第110頁/共526頁5、總線保持和響應(yīng)周期當(dāng)系統(tǒng)中CPU之外的另一個(gè)控制器要求使用總線時(shí)，向CPU發(fā)請求信號(hào)HOLD。在每個(gè)時(shí)鐘脈沖的上升沿，CPU檢測HOLD，如為高電平，并且允許讓出總線時(shí)，在總線周期的T4或空閑狀態(tài)Ti之后的下一個(gè)時(shí)鐘周期，ＣPU發(fā)出總線響應(yīng)信號(hào)HLDA，并且讓出總線，直到HOLD信號(hào)無效，CPU才收回總線控制權(quán)。第111頁/共526頁6、系統(tǒng)復(fù)位產(chǎn)生：RESET端上的高電平維持4個(gè)時(shí)鐘周期，可使CPU復(fù)位。CPU復(fù)位：PSW、DS、ES、SS、IP等寄存器被清零，指令隊(duì)列被清空。CS寄存器設(shè)置為FFFFH。當(dāng)RESET由高電平變低電平7個(gè)機(jī)器周期后，CPU開始從FFFF0處執(zhí)行程序。注：由于復(fù)位后，IF=0，處關(guān)中斷狀態(tài)，所以在初始化程序中應(yīng)開中斷，使CPU可響應(yīng)中斷請求。第112頁/共526頁8086的復(fù)位時(shí)序：CLKRESET輸入RESET內(nèi)部三態(tài)門浮空CPU內(nèi)部用時(shí)鐘CLK來同步外部的復(fù)位信號(hào)第113頁/共526頁8086CPU復(fù)位后總線信號(hào)：AD15-AD0：A19/S6-A16/S3：/BHE/S7：S2、S1、S0：/LOCK、/RD、/INTA：ALE、HLDA、QS0、QS1：/RQ//GT0：/RQ//GT1：高阻狀態(tài)低電平高電平第114頁/共526頁§2.58086系統(tǒng)配置

根據(jù)迫使用目的不同，8086可以有最小模式和最大模式兩種系統(tǒng)配置方式，兩種方式的選擇不是由程序進(jìn)行控制的，而是由硬件設(shè)定的。當(dāng)CPU的引腳MN/MX接低電平時(shí)，構(gòu)成最小模式；當(dāng)它接高電平時(shí)，構(gòu)成最大模式。最小模式為單機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)所需要的控制信號(hào)由CPU提供，實(shí)現(xiàn)和存儲(chǔ)器及I/O接口電路的連接。最大模式可以構(gòu)成多處理器/協(xié)處理器系統(tǒng)，每個(gè)處理器執(zhí)行自己的程序常用的處理器有數(shù)值運(yùn)算處理器8087、輸入/輸出處理器8089。第115頁/共526頁一、8086在最小模式下的典型配置

8284A地址總線（20根）READYRESETALEBHE/A19~A16AD15~AD0地址鎖存儲(chǔ)器8282（三片）BHEDENDT/RM/IOWRRDHOLDHLDAINTRINTACLK收發(fā)器8286（兩片）數(shù)據(jù)總線（16根）控制總線READYRESET8086MN/MX+5VA0~A19D0~D15CPU產(chǎn)生第116頁/共526頁1、8284時(shí)鐘發(fā)生器RESETREADYCLKOSCPCLKRESRDY10+5V等待電路14.31818MHZ8284RESETREADYCLK14.318MHZ2.385MHZ8086第117頁/共526頁OOODQCLKODI0DO0STBOE。。。。。。。。。。。。。。。。DI0~DI7輸入端DO0~DO7輸出端OE/允許控制（低電平有效）STB鎖存信號(hào)高電平允許（通過）低電平禁止（鎖存）2、地址鎖存器8282（74LS373）DI7DO7第118頁/共526頁AOBOOO。。。。。。。OOETA1A7。。。B1B7。。。。接DEN接DT/R8286DEN=0OE=0當(dāng)DT/R=0時(shí)，BA當(dāng)DT/R=1時(shí)，AB1289111218193、總線驅(qū)動(dòng)器8286（或74LS245）第119頁/共526頁80868282鎖存儲(chǔ)器（三片）8286收發(fā)器（2片）8288總線控制器READYRESET8284ARESETREADYBHE/A16~A19AD0~AD15/S0/S1/S2CLKMN/MX0DENDT/RA0~A19D0~D15二、最大模式下的典型配置ALESTBBHE/OET/MRDC/MWTC/IORC/IOWC/INTAALE。DEN。DT/R控制總線/S0/S1/S2第120頁/共526頁1、總線控制器8288MN/MXS0S1S2S0S1S2ALEDT/RDENIOWMEMRIORMEMWINTA控制總線CLK828880868284第121頁/共526頁本章習(xí)題:1、5、6、9（a）（d）、11（a）（d）、12、13、15、18、20

第122頁/共526頁第三章8086指令系統(tǒng)

指令系統(tǒng)是微處理器（CPU）所能執(zhí)行的指令的集合，它與微處理器有密切的聯(lián)系，不同的微處理器有不同的指令系統(tǒng)。在本章中我們主要講解INTEL公司生產(chǎn)的