微機(jī)系統(tǒng)與接口課件：CH1_2第1章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（續(xù)）

1、1,微機(jī)系統(tǒng)與接口,Microcomputer Systems and Interface,第1章 微型計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)（續(xù)）,2,8086/8088微處理器,INTEL公司78年推出（79年推出8088 ） 4萬(wàn)多個(gè)晶體管(8088為2.9萬(wàn)個(gè)晶體管) 時(shí)鐘頻率4.77MHZ 數(shù)據(jù)線16位（8088的數(shù)據(jù)線8位） 地址線20位 40腳DIP封裝,81年IBM推出Personal Computer （個(gè)人計(jì)算機(jī)、微機(jī)）PC Intel Architecture(IA)-16,3,IBM PCAXDS:2000H ；從默認(rèn)的DS數(shù)據(jù)段取出數(shù)據(jù) 采用段超越前綴的指令實(shí)例： MOV AX,ES:2000H

2、;AXES:2000H ；從指定的ES附加段取出數(shù)據(jù),28,段寄存器的使用規(guī)定,29,標(biāo)志寄存器,標(biāo)志（Flag）用于反映指令執(zhí)行結(jié)果或控制指令執(zhí)行形式 8088處理器的各種標(biāo)志形成了一個(gè)16位的標(biāo)志寄存器FLAGS（程序狀態(tài)字PSW寄存器）,程序設(shè)計(jì)需要利用標(biāo)志的狀態(tài),30,標(biāo)志寄存器-分類,FLAGS標(biāo)志（6狀態(tài)/3控制-8088/86定義9位 ） 狀態(tài)標(biāo)志用來(lái)記錄程序運(yùn)行結(jié)果的狀態(tài)信息，許多指令的執(zhí)行都將相應(yīng)地設(shè)置它 CF ZF SF PF OF AF 控制標(biāo)志可由程序根據(jù)需要用指令設(shè)置，用于控制處理器執(zhí)行指令的方式 DF IF TF,標(biāo)志寄存器FLAGS,31,進(jìn)位標(biāo)志CF（Carry

3、 Flag）,當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高有效位有進(jìn)位（加法）或借位（減法）時(shí)，進(jìn)位標(biāo)志置1，即CF1； 否則CF0,3AH + 7CHB6H，沒(méi)有進(jìn)位：CF = 0 AAH + 7CH（1）26H，有進(jìn)位：CF = 1,32,零標(biāo)志ZF（Zero Flag）,若運(yùn)算結(jié)果為0，則ZF1； 否則ZF0,3AH7CHB6H，結(jié)果不是零：ZF0 84H7CH（1）00H，結(jié)果是零：ZF1,注意：ZF為1表示的結(jié)果是0,33,符號(hào)標(biāo)志SF（Sign Flag）,運(yùn)算結(jié)果最高位為1，則SF1； 否則SF0,3AH7CHB6H，最高位D71：SF1 84H7CH（1）00H，最高位D70：SF0,有符號(hào)數(shù)據(jù)用最高有效

4、位表示數(shù)據(jù)的符號(hào) 所以，最高有效位就是符號(hào)標(biāo)志的狀態(tài),34,奇偶標(biāo)志PF（Parity Flag）,當(dāng)運(yùn)算結(jié)果最低字節(jié)中“1”的個(gè)數(shù)為零或偶數(shù)時(shí)，PF1；否則PF0,3AH7CHB6H10110110B 結(jié)果中有5個(gè)“1”，是奇數(shù)：PF0,PF標(biāo)志僅反映最低8位中“1”的個(gè)數(shù)是偶或奇，即使是進(jìn)行16位字操作,35,溢出標(biāo)志OF（Overflow Flag）,若算術(shù)運(yùn)算的結(jié)果有溢出，則OF1； 否則 OF0,3AH + 7CHB6H，產(chǎn)生溢出：OF1 AAH + 7CH（1）26H，沒(méi)有溢出：OF0,？,36,什么是溢出,處理器內(nèi)部以補(bǔ)碼表示有符號(hào)數(shù) 8位表達(dá)的有符號(hào)整數(shù)范圍是：127 128

5、16位表達(dá)的范圍是：32767 32768 如果運(yùn)算結(jié)果超出這個(gè)范圍，就產(chǎn)生了溢出 有溢出，說(shuō)明有符號(hào)數(shù)的運(yùn)算結(jié)果不正確,3AH7CHB6H，就是58124182， 已經(jīng)超出128127范圍，產(chǎn)生溢出，故OF1；補(bǔ)碼B6H表達(dá)真值是74，顯然運(yùn)算結(jié)果也不正確,37,溢出和進(jìn)位的區(qū)別,溢出標(biāo)志OF和進(jìn)位標(biāo)志CF是兩個(gè)意義不同的標(biāo)志 進(jìn)位標(biāo)志表示無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否超出范圍，運(yùn)算結(jié)果仍然正確 溢出標(biāo)志表示有符號(hào)數(shù)運(yùn)算結(jié)果是否超出范圍，運(yùn)算結(jié)果已經(jīng)不正確,38,溢出和進(jìn)位的對(duì)比,例1：3AH7CHB6H 無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算：58124182 范圍內(nèi)，無(wú)進(jìn)位 有符號(hào)數(shù)運(yùn)算： 58124182 范圍外，有溢出

6、,例2：AAH7CH（1）26H 無(wú)符號(hào)數(shù)運(yùn)算：170124294 范圍外，有進(jìn)位 有符號(hào)數(shù)運(yùn)算：8612438 范圍內(nèi)，無(wú)溢出,39,溢出和進(jìn)位的應(yīng)用場(chǎng)合,處理器對(duì)兩個(gè)操作數(shù)進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，按照無(wú)符號(hào)數(shù)求得結(jié)果，并相應(yīng)設(shè)置進(jìn)位標(biāo)志CF；同時(shí)，根據(jù)是否超出有符號(hào)數(shù)的范圍設(shè)置溢出標(biāo)志OF 應(yīng)該利用哪個(gè)標(biāo)志，則由程序員來(lái)決定。也就是說(shuō)，如果將參加運(yùn)算的操作數(shù)認(rèn)為是無(wú)符號(hào)數(shù)，就應(yīng)該關(guān)心進(jìn)位；認(rèn)為是有符號(hào)數(shù)，則要注意是否溢出,40,溢出的判斷,判斷運(yùn)算結(jié)果是否溢出有一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則： 只有當(dāng)兩個(gè)相同符號(hào)數(shù)相加（包括不同符號(hào)數(shù)相減），而運(yùn)算結(jié)果的符號(hào)與原數(shù)據(jù)符號(hào)相反時(shí)，產(chǎn)生溢出；因?yàn)椋藭r(shí)的運(yùn)算結(jié)果顯然不正確

7、 其他情況下，則不會(huì)產(chǎn)生溢出,例1：3AH7CHB6H溢出 例2：AAH7CH無(wú)溢出 例3：3AH7CH無(wú)溢出 例4：AAH7CH2DH溢出,41,輔助進(jìn)位標(biāo)志AF（Auxiliary Carry Flag）,3AH7CHB6H，D3有進(jìn)位：AF1,運(yùn)算時(shí)D3位（低半字節(jié)）有進(jìn)位或借位時(shí)，AF1；否則AF0,這個(gè)標(biāo)志主要由處理器內(nèi)部使用， 用于十進(jìn)制算術(shù)運(yùn)算調(diào)整指令中， 用戶一般不必關(guān)心,42,方向標(biāo)志DF（Direction Flag）,用于串操作指令中，控制地址的變化方向： 設(shè)置DF0，存儲(chǔ)器地址自動(dòng)增加； 設(shè)置DF1，存儲(chǔ)器地址自動(dòng)減少,CLD指令復(fù)位方向標(biāo)志：DF0 STD指令置位方向

8、標(biāo)志：DF1,43,中斷允許標(biāo)志IF（Interrupt-enable Flag）,控制可屏蔽中斷是否可以被處理器響應(yīng)： 設(shè)置IF1，則允許CPU響應(yīng)可屏蔽中斷； 設(shè)置IF0，則禁止CPU響應(yīng)可屏蔽中斷；,CLI指令復(fù)位中斷標(biāo)志：IF0 STI指令置位中斷標(biāo)志：IF1, IF的狀態(tài)對(duì)不可屏蔽中斷及內(nèi)部中斷沒(méi)有影響。,44,陷阱標(biāo)志（跟蹤標(biāo)志）TF（Trap Flag）,用于控制處理器進(jìn)入單步操作方式： 設(shè)置TF0，處理器正常工作； 設(shè)置TF1，處理器單步執(zhí)行指令,單步執(zhí)行指令處理器在每條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí)，便產(chǎn)生一個(gè)編號(hào)為1的內(nèi)部中斷 這種內(nèi)部中斷稱為單步中斷 所以TF也稱為單步標(biāo)志 利用單步中斷

9、可對(duì)程序進(jìn)行逐條指令的調(diào)試 這種逐條指令調(diào)試程序的方法就是單步調(diào)試,45,寄存器的總結(jié),8088有8個(gè)8位通用寄存器、8個(gè)16位通用寄存器 8088有6個(gè)狀態(tài)標(biāo)志和3個(gè)控制標(biāo)志 8088將1MB存儲(chǔ)空間分段管理，有4個(gè)段寄存器，對(duì)應(yīng)4種邏輯段 8088有4個(gè)段超越前綴指令，用于明確指定數(shù)據(jù)所在的邏輯段,46,80868088的引腳信號(hào),P22,動(dòng)態(tài)復(fù)用-機(jī)器周期至少4個(gè)時(shí)鐘周期CLK：T1，T2，T3，T4),兩種工作模式： MAX/MIN,MAX模式,分類： 電源、地(GND) 數(shù)據(jù)(A)D0-D7(15) 地址A0A19 控制信號(hào),47,80868088引腳分類,第一類 每個(gè)引腳只傳送一種

10、信息。32P-/RD。 ,第六類 電源/地 Vcc/Vss（GND）,第五類 引腳的輸入和輸出分別傳送不同的信息，如RQ#GT0#輸入時(shí)傳送總線請(qǐng)求RQ# ，輸出時(shí)傳送總線請(qǐng)求允許GT0# （最大模式下）。,第四類 每個(gè)引腳可以傳送兩種信息(分時(shí)復(fù)用）。這兩種信息在時(shí)間上是可以分開(kāi)的，因此可以用一個(gè)引腳在不同時(shí)刻傳送不同的信息，一般稱這類引腳為分時(shí)復(fù)用線。例如：AD7 AD0。,第三類 引腳在80868088的兩種不同工作方式最小模式和最大模式下有不同的名稱和定義。例如：第29腳為WR#（LOCK# ）。,第二類 每個(gè)引腳電平的高低代表不同的信號(hào)，例如IOM#。,48,80868088重要引腳

11、信號(hào),/ RD（Read）讀信號(hào)輸出端。讀信號(hào)是一個(gè)低電平有效的輸出信號(hào)，當(dāng)/RD為低電平時(shí)，表明CPU正在對(duì)內(nèi)存或外設(shè)進(jìn)行讀操作。 /WR（Write）寫(xiě)信號(hào)輸出端。寫(xiě)信號(hào)是一個(gè)低電平有效的輸出信號(hào)，當(dāng)/WR為低電平時(shí)，表明CPU正在對(duì)內(nèi)存或外設(shè)進(jìn)行寫(xiě)操作。,AD7AD0（Address Data Bus）地址、數(shù)據(jù)復(fù)用端，雙向工作。 A15A8（Address）地址輸出端 （A16-A19),RESET系統(tǒng)復(fù)位信號(hào) 輸入端 RESET信號(hào)高電平有效，80868088要求該信號(hào)的有效時(shí)間至少為4個(gè)T狀態(tài)。CPU接收到RESET信號(hào)后，立即停止當(dāng)前操作，完成內(nèi)部的復(fù)位過(guò)程，恢復(fù)到機(jī)器的起始狀態(tài)

12、并使系統(tǒng)重新啟動(dòng)。復(fù)位時(shí)各寄存器的狀態(tài): FLAGS=0H，IP=0，CS=FFFFH，（預(yù)取隊(duì)列空），DS=ES=SS=0，其余寄存器=0。=起始地址 0FFFF:0 （P23表1.4）,CLK 時(shí)鐘 輸入端 接至8284集成電路的輸出端，由8284提供8088所需的477M，33占空比（即13周期為高電平，23周期為低電平）的系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)T=2.096微秒,(完成微機(jī)基本功能的基本信號(hào)),49,8086/8088與Max/Min模式,8088: AD0-AD7:數(shù)據(jù)/低8位地址復(fù)用線 SS0：系統(tǒng)狀態(tài)信號(hào)，見(jiàn)P25表1.5 8086: AD0AD15地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳(雙向、三態(tài)) A16

13、/S3A19/S6地址/狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出、三 態(tài)):P23表1.3 /BHE/S7數(shù)據(jù)總線高8位允許/狀態(tài)(輸出，三態(tài)):P25表1.6),最小模式：系統(tǒng)只有8086或8088一個(gè)微處理器。所有控制信號(hào)直接由CPU提供 最大模式：由兩個(gè)或多個(gè)微處理器(主處理器和協(xié)處理器)組成中(大)規(guī)模系統(tǒng)，CPU并不直接向外界提供全部控制信號(hào)，而由S0S1S2通過(guò)Intel 8288總線控制器提供,50,80868088的工作方式MIN,地址鎖存器：74LS373 i8282/8283,（雙向） 緩沖器 74LS245 i8286/8287,單CPU模式(P24圖1.13) 采用8086,可有16位數(shù)據(jù)總

14、線,最小模式系統(tǒng)主要由8086/8088CPU、時(shí)鐘發(fā)生器8284、地址鎖存器和數(shù)據(jù)總線收發(fā)器組成。,雙向總線 緩沖器,51,80868088的工作方式MAX,鎖存器,總線 控制器8288,-多處理器/總線模式只有8位數(shù)據(jù)總線,P25圖1.14,52,80868088的工作方式,重點(diǎn)掌握： 8086的單CPU模式(P24圖1.13) 有16位數(shù)據(jù)總線； 一般了解： 8088的多CPU模式(P25圖1.14) 8位數(shù)據(jù)總線；,53,8086/8088工作過(guò)程（時(shí)序）,RESET復(fù)位FFFF:0取第一條指令TCLK控制操作邏輯（不同指令實(shí)現(xiàn)不同操作、處理功能：計(jì)算、讀寫(xiě)寄存器存儲(chǔ)器IO口）,典型BIU時(shí)序,指令周期,54,時(shí)鐘周期、總線周期和指令周期,每?jī)蓚€(gè)時(shí)鐘脈沖上升（下降）沿之間的時(shí)間間隔稱為T(mén)狀態(tài)，也稱為時(shí)鐘周期（Clock Cycle）,T,CPU從存儲(chǔ)器或輸入/輸出端口，存取一個(gè)字節(jié)（或字）所要花費(fèi)的時(shí)間稱為一個(gè)總線周期（Bus Cycle）,執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間稱為指令周期（Instruction Cycle）,MOV AX, BX ;2T MOV AX, 1000H 10T,t,55,8086/8088總線時(shí)序例存儲(chǔ)器寫(xiě),T1：輸出地址；T2：總線轉(zhuǎn)向；T3:存儲(chǔ)器訪問(wèn)；T4:結(jié)束,56,小 結(jié),1外部設(shè)備一定要通過(guò)I/O接口才能