8086微處理器課件2

8086微處理器2.2.18086的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)微處理器執(zhí)行一段程式通常是通過(guò)重複執(zhí)行如下步驟來(lái)完成。即：（1）

從內(nèi)記憶體中取出一條指令，分析指令操作碼；（2）

讀出一個(gè)運(yùn)算元（如果指令需要運(yùn)算元）；（3）

執(zhí)行指令；（4）

將結(jié)果寫(xiě)入內(nèi)記憶體（如果指令需要）?！?.18086CPU的結(jié)構(gòu)圖2-18086的結(jié)構(gòu)框圖

1．匯流排介面部件

（1）4個(gè)段地址寄存器

CS--16位的代碼段寄存器

DS--16位的數(shù)據(jù)段寄存器

ES--16位的擴(kuò)展段寄存器

SS--16位的堆疊段寄存器（2）16位的指令指針寄存器IP（3）20位的地址加法器（4）6位元組的指令佇列。

2．執(zhí)行部件（1）4個(gè)通用寄存器，即AX、BX、CX，DX；

（2）4個(gè)專(zhuān)用寄存器，即基數(shù)指針寄存器BP，堆疊指針寄存器SP，源變址寄存器SI，目的變址寄存器DI；（3）標(biāo)誌寄存器Flag；（4）算術(shù)邏輯單元ALU；8086的執(zhí)行部件（EU）有如下特點(diǎn)：（1）4個(gè)通用寄存器既可以作為16位寄存器使用，也可以作為8位寄存器使用。（2）AX寄存器也常稱(chēng)為累加器，8086指令系統(tǒng)中有許多指令都是通過(guò)累加器的動(dòng)作來(lái)執(zhí)行的。寄存器執(zhí)行操作AX整字乘法，整字除法，整字I/OAL位元組乘法，位元組除法，位元組I/O，轉(zhuǎn)移，十進(jìn)位算術(shù)運(yùn)算AH位元組乘法，位元組除法BX轉(zhuǎn)移CX串操作，迴圈次數(shù)CL變數(shù)移位或迴圈控制DX整字乘法，整字除法，間接尋址I/OSP堆疊操作SI字串操作DI字串操作表2-1寄存器的主要用途

（3）加法器是算術(shù)邏輯部件主要部件，絕大部分指令的執(zhí)行都是由加法器完成的。（4）標(biāo)誌寄存器共有16位，其中，7位未用，所用的各位含義如下：

ODITSZ

A

P

C015狀態(tài)標(biāo)誌有6個(gè)，即SF、ZF，PF、CF，AF和OF。

符號(hào)標(biāo)誌SF(SignFlag)：它和運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。若運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF=1，否則SF=0。

零標(biāo)誌ZF(ZeroFlag)：如果當(dāng)前的運(yùn)算結(jié)果為零，則ZF=1，否則ZF=0。奇偶標(biāo)誌PF(ParityFlag)：如果運(yùn)算結(jié)果的低8位中所含的1的個(gè)數(shù)為偶數(shù)，則PF=1，否則PF=0。進(jìn)位標(biāo)誌CF(CarryFlag)：當(dāng)執(zhí)行一個(gè)加法運(yùn)算使最高位產(chǎn)生進(jìn)位時(shí)，或者執(zhí)行一個(gè)減法運(yùn)算引起最高位產(chǎn)生借位時(shí)，則CF=1，否則CF=0。輔助進(jìn)位標(biāo)誌AF(AuxiliaryCarryFlag)：當(dāng)加法運(yùn)算時(shí)，如果第三位往第四位有進(jìn)位，或者當(dāng)減法運(yùn)算時(shí)，如果第三位從第四位有借位，則AF=1，否則AF=0。溢出標(biāo)誌OF(OverflowFlag)：當(dāng)運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生溢出時(shí)，會(huì)使OF=1，否則OF=0。

控制標(biāo)誌有3個(gè)，即DF、IF、TF。

方向標(biāo)誌DF(DirectionFlag)：這是控制串操作指令的標(biāo)誌。如果DF=0，則串操作過(guò)程中地址會(huì)不斷增值，反之，如果DF=1，則串操作過(guò)程中地址會(huì)不斷減值。

中斷標(biāo)誌IF(1uterruptEnableFlay)：這是控制可遮罩中斷的標(biāo)誌。如IF=0，則CPU不能對(duì)可遮罩中斷請(qǐng)求作出回應(yīng)，如果IF=1，則CPU可以接受可遮罩中斷請(qǐng)求。跟蹤標(biāo)誌TF(TrapFlay)：如果TF=1，則CPU按跟蹤方式執(zhí)行指令。

2.2.28086的匯流排工作週期

在8086中，一個(gè)最基本的匯流排週期由4個(gè)時(shí)鐘週期組成

①在T1狀態(tài)，CPU往多路複用匯流排上發(fā)出地址資訊，以指出要尋址的存儲(chǔ)單元及外設(shè)端口的地址。

②在T2狀態(tài)，CPU從匯流排上撤銷(xiāo)地址，而使匯流排的低16位浮置成高阻狀態(tài)，為傳輸數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。匯流排的最高4位(A19～A16)用來(lái)輸出本匯流排週期狀態(tài)資訊。這些狀態(tài)資訊用來(lái)表示中斷允許狀態(tài)、當(dāng)前正在使用的段寄存器名等。

③在T3狀態(tài)，多路匯流排的高4位繼續(xù)提供狀態(tài)資訊，而多路匯流排的低16位上出現(xiàn)由CPU寫(xiě)出的數(shù)據(jù)或者CPU從記憶體或端口讀入的數(shù)據(jù)。

④在有些情況下，被寫(xiě)入數(shù)據(jù)或者被讀取數(shù)據(jù)的外設(shè)或記憶體不能及時(shí)地配合CPU傳送數(shù)據(jù)。這時(shí)，外設(shè)或記憶體會(huì)通過(guò)“READY”信號(hào)線(xiàn)在T3狀態(tài)啟動(dòng)之前向CPU發(fā)一個(gè)“數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好”信號(hào)，於是CPU會(huì)在T3之後插入1個(gè)或多個(gè)附加的時(shí)鐘週期TW。TW也叫等待狀態(tài)。在Tw狀態(tài)，匯流排上的資訊情況和T3狀態(tài)的資訊情況一樣。當(dāng)指定的記憶體或外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳送時(shí)，便在“READY”線(xiàn)上發(fā)出“準(zhǔn)備好”信號(hào)，CPU接收到這一信號(hào)後，會(huì)自動(dòng)脫離TW狀態(tài)面進(jìn)入T4狀態(tài).

⑤

在T4狀態(tài)，匯流排週期結(jié)束。需要指出的是，只有在CPU和記憶體或I／O介面之間傳輸數(shù)據(jù)，以及填充指令佇列時(shí)，CPU才執(zhí)行匯流排週期?？梢?jiàn)，如果在1個(gè)匯流排週期之後，不立即執(zhí)行下1個(gè)匯流排週期。那麼，系統(tǒng)匯流排就處在空閒狀態(tài)，此時(shí)，執(zhí)行空閒週期。

§2.38086/8088的引腳信號(hào)和工作模式

2.3.1最小模式和最大模式的概念

所謂最小模式，就是在系統(tǒng)中只有8086一個(gè)微處理器。在這種系統(tǒng)中，所有的匯流排控制信號(hào)都直接由8086產(chǎn)生，因此，系統(tǒng)中的匯流排控制邏輯電路被減到最少。最大模式是相對(duì)最小模式而言，在此系統(tǒng)中，包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器，其中一個(gè)主處理器就是8086，其他的處理器稱(chēng)為協(xié)處理器，它們是協(xié)助主處理器工作的。和8086配合的協(xié)處理器有兩個(gè)。一個(gè)是數(shù)值運(yùn)算協(xié)處理器8087，一個(gè)是輸入／輸出協(xié)處理器8089。

2.3.28086的引腳信號(hào)和功能1．AD15～AD0地址／數(shù)據(jù)複用引腳(雙向工作)2．A19／S6～A16／S3地址／狀態(tài)複用引腳(輸出)3．

BHE/S7高8位數(shù)據(jù)匯流排允許／狀態(tài)複用引腳（輸出）

BHEA0操

作所用的數(shù)據(jù)引腳00從偶地址單元開(kāi)始讀／寫(xiě)一個(gè)字AD15～AD001從奇地址單元或端口讀／寫(xiě)一十字節(jié)AD15～AD810從偶地址單元或端口讀／寫(xiě)一個(gè)位元組AD7～AD011無(wú)效

01從奇地址開(kāi)始讀／寫(xiě)一個(gè)字AD15～AD010在第一個(gè)匯流排週期，將低8位數(shù)字送到AD15～AD8在第二個(gè)匯流排週期，將高8位數(shù)字送到AD7～AD0

4．NMI非遮罩中斷信號(hào)

5．INTR可遮罩中斷請(qǐng)求信號(hào)

6．RD讀選通信號(hào)

7．CLK時(shí)鐘信號(hào)

8．RESET複位信號(hào)

9．READY準(zhǔn)備就緒輸入信號(hào)

10．TEST測(cè)試信號(hào)

11．

MN/MX最?。畲竽Ｊ娇刂菩盘?hào)12．GND地和VCC電源

2.3.38086最小工作方式當(dāng)8086第33腳MN／MX固定接到+5V時(shí)，就處?kù)蹲钚」ぷ髂Ｊ较碌?4腳～第3l腳的信號(hào)含義如下：

1．INTA中斷回應(yīng)信號(hào)(輸出)２．ALE地址鎖存允許信號(hào)

３．DT/R數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào)

5．M/IO存貯器／輸入／輸出控制信號(hào)

6．WR寫(xiě)信號(hào)

數(shù)據(jù)傳輸方式I/O讀001I/O寫(xiě)010存貯器讀101存貯器寫(xiě)110Ｍ／ＩＯＲＤＷＲ表2-3最小模式數(shù)據(jù)傳輸方式

7．HOLD匯流排保持請(qǐng)求信號(hào)

8．HLDA匯流排保持回應(yīng)信號(hào)

9．SS0狀態(tài)輸出線(xiàn)

性能100中斷回應(yīng)101讀IO/M端口110寫(xiě)IO/M端口111暫停000取指001讀存貯器010寫(xiě)存貯器011無(wú)作用M/IODT/RSS0圖2-7是8088在最小模式下的典型配置

2.3.48086最大工作方式當(dāng)MN/MX加上低電平時(shí)，8086CPU工作在最大模式下。此時(shí)8086CPU工作於多處理器系統(tǒng)。

1．QSl和QS0指令佇列狀態(tài)信號(hào)

2．S2，S1，S0匯流排週期狀態(tài)信號(hào)

3．LOCK匯流排封鎖信號(hào)

4．RQ/GT1，RQ/GT0

匯流排請(qǐng)求信號(hào)輸入／匯流排請(qǐng)求允許信號(hào)輸出

圖2-88086最大工作模式的典型配置

1．匯流排控制器8288

2．匯流排仲裁控制器8289

2.3.58086系統(tǒng)複為和啟動(dòng)操作

寄存器名稱(chēng)寄存器狀態(tài)標(biāo)誌寄存器（FR）指令指針寄存器（IP）CS段寄存器DS段寄存器SS段寄存器ES段寄存器指令佇列其他寄存器清零0000HFFFFH0000H0000H0000H空0000H表2-9複位時(shí)8086/8088個(gè)內(nèi)部寄存器的值由表2-9中看到，在複位的時(shí)候，代碼段寄存器CS和指令指針寄存器IP分別初始化為FFFFH和0000H。所以，8086／8088在複位之後再重新啟動(dòng)時(shí)，便從記憶體的FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行指令，使系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)，能自動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)程式。在複位時(shí)，由於標(biāo)誌寄存器被清零，即所有標(biāo)誌位都被清除了，因而，系統(tǒng)程式在啟動(dòng)時(shí)，總是要通過(guò)指令來(lái)設(shè)置各有關(guān)標(biāo)誌。複位信號(hào)RESET從高電平到低電平的跳變會(huì)觸發(fā)CPU內(nèi)部的一個(gè)複位邏輯電路，經(jīng)過(guò)7個(gè)時(shí)鐘週期之後，CPU就被啟動(dòng)而恢復(fù)正常工作，即從FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行程式。

§2.4存貯器組織

2.4.1由段寄存器、段偏移地址確定物理地址20位物理地址=段寄存器的內(nèi)容×16+偏移地址

段寄存器的內(nèi)容×16（相當(dāng)於左移4位）變?yōu)?0位，再在低端16位加上16位的偏移地址，便可得到20位的物理地址。

這裏僅以8086CPU複位後如何形成啟動(dòng)地址為例，說(shuō)明物理地址的計(jì)算方法。複位時(shí)CS的內(nèi)容為FFFFH，IP的內(nèi)容為0000H。複位後的啟動(dòng)地址由CS段寄存器和IP的內(nèi)容共同決定，即：?jiǎn)?dòng)地址=CS×16+IP