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8086微处理器及其系统第2章2.18086微处理器2.28086系统的存储器及I/O组织2.38086系统配置2.48086CPU的操作时序2.580386微处理器2.680486微处理器2.7Pentium微处理器●执行部件（EU）●总线接口部件（BIU）2.1.18086CPU的结构8086微处理器2.1执行部件●内部寄存器●算术逻辑运算单元(ALU)及标志寄存器●内部控制逻辑电路内部寄存器●四个通用数据寄存器AX、BX、CX、DX均可用作16位寄存器也可用作8为寄存器。用作8位寄存器分别记作：AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL。BX可用作间接寻址的地址寄存器和基地址寄存器，BH、BL可用作8位通用数据寄存器。有些指令约定以AX(或AL)为源或目的寄存器。AX(AH,AL)累加器BX(BH,BL)基址寄存器通用寄存器●8086共有8个16位的内部寄存器，分为两组：●通用寄存器●指针和变址寄存器除用作通用寄存器外，在I/O指令中可用作端口地址寄乘除指令中用作辅助累加器。CX(CH,CL)计数寄存器DX(DH,DL)数据寄存器CX在循环和串操作中操作中充当计数器，指令执行后CX内容自动修改。指针和变址寄存器●BP(BasicPointerRegister)基址指针寄存器●SP(StackPointerRegister)堆栈指针寄存器●SI(SourceIndexRegister)源变址寄存器●DI(DestinationIndexRegister)目的变址寄存器算术逻辑单元(ALU)及标志寄存器●标志寄存器（FlagRegister）共有16位，其中7位未用。标志寄存器内容如图：1.条件标志-----共6位，用于寄存程序运行的状态信息，这些标志往往用作后续指令判断的依据。2.控制标志-----共3位，用于控制机器或程序的某些运行过程。OFDFIFTFSFZF――AF――PF――CF8765432101514131211109条件标志●CF(CarryFlag)进位标志-----反映在运行结果的最高位有无进位或错位。●PF(ParityFlag)奇偶标志-----反映运算结果中“1”的个数的奇偶性，主要用于判断数据传送过程中是否出错。●AF(AuxiliaryFlag)辅助进位标志-----加减运算时，若D3向D4产生了进位或错位则AF=1。否则AF=0。在BCD码运算时，该标识用于十进制调整。-----反映计算结果是否为0。若结果为零则ZF=1，否则ZF=0。●SF(SignFlag)符号标志-----反映计算结果最高位及符号位的状态。如果运算结果的最高位为1则SF=1（对带符号数即为负数），否则SF=0（对带符号数即为正数）。●OF(OverflowFlag)溢出标志-----反映运算结果是否超出了带符号数的表数范围。●ZF(ZeroFlag)零进位控制标志●共3位，用于控制机器或程序的某些运行过程。●DF(DirectionFlag)方向标志-----用于串处理指令中控制串处理的方向。●IF(InterruptFlag)中断允许标志-----用于控制CPU是否允许相应可屏蔽中断请求。●TF(trapflag)陷阱标志-----用于单步操作。内部控制逻辑电路5.I/O控制逻辑-----是CPU外部三总线（AB、DB、CB）的控制电路，它控制CPU与其他部件交换数据、地址、状态及控制信息。4.指令队列缓冲器-----是一个与CPU速度相匹配的高速缓冲寄存器。3.指令指针寄存器(IP)-----又称程序计数器，是16位寄存器。2.地址加法器-----用于产生20位物理地址。1.段地址寄存器(CS、DS、SS、ES)-----用于存放段地址的寄存器称为段寄存器，根据其主要用途，计有代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄器SS、附加段寄存器ES。总线接口部件8086CPU引脚的功能●8086总线周期●8086CPU的引脚及功能2.1.28086总线周期T1T2T3TwT4T1T18086总线周期图2-3典型的8086总线周期时序-----CPU向多路复用总线上发送地址信息，指出要寻址的内存单元地址或I/O端口地址。T2状态：-----CPU从总线上撤消地址，使总线低16位呈现高阻状态，为数据传输作准备。T3状态：-----A19~A16上状态信息不变，总线低16位上出现CPU要写出的数据或准备读入的数据。T4状态：-----总线周期结束，若为总线周期则在T4前沿将数据读入CPU。T1状态：1.GND(地)和Vcc电源。Vcc引脚接+5V电源，GND引脚接地。2.AD15~AD0(AddressDataBus)地址/数据复用引脚，双向、三态。3.A19/S6~A16/S3(Address/Status)地址/状态复用引脚，输出、三态。4.BHE/S7(BusHighEnable/Status)高8位数据线允许/状态复用引脚，输出、三态。8086CPU的引脚及功能在最小模式和最大模式下的通用引脚：表2-1S3、S4代码组合的意义S4S3意义00正在使用ES01正在使用SS10正在使用CS11正在使用DS表2-2BHE与A0信号的意义BHEA0操作所用的数据线00从偶地址开始读/写一个字AD15~AD010从偶地址读/写一个字AD7~AD001从奇地址开始读/写一个字AD15~AD8从奇地址开始读/写一个字10（第一个总线周期）AD15~AD801（第二个总线周期）AD7~AD06.INTR(InterruptRequest)可屏蔽中断请求引脚，输入、高电平有效。7.RD(Read)读信号，输出、三态、低电平有效。8.CLK(Clock)时钟输入引脚。9.RESET(Reset)复位引脚，输入、高电平有效。10.READY(Ready)准备好引脚，输入、高电平有效。11.TEST(Test)测试引脚，输入、低电平有效。12.MN/MX(Minimum/MaximumModeControl)最小/最大模式控制引脚，输入。5.NMI(Non-MaskableInterrupt)非屏蔽终端请求引脚，输入。8086系统的存储器及I/O组织2.2.18086系统的存储器的结构●8086系统的存储器结构●8086系统的存储器的地址●8086系统内存地址的一些专用区域2.28086系统的存储器结构偶地址存储体512K×8A0=0奇地址存储体512K×8A0=1000001000003FFFFFFFFFE000002000000图2-5存储体地址空间分配2-7a•从偶地址读写一个字节（BHEA0=10)AD15~AD8上的数据被忽略，字节内容通过AD7~AD0传送。被读的字节忽略的字节YYX存储器8086CPU10000H10001Ha)从偶地址读一个字节2-7b•从奇地址读写一个字节（BHEA0=01)。•在AD15~AD8上传送的数据有效，AD7~AD0上的数据被忽略。被读的字节被读的字节XYX存储器8086CPU10008H10009HYb)从偶地址读一个字•从偶地址读写一个字（BHEA0=00)。•AD15~AD0上传送的数据同时有效。•以上三种读写操作都是在一个总线周期中完成的。2-7c被读的字节忽略的字节XYX存储器8086CPU10050H10051Hc)从奇地址读一个字节2-7d•从奇地址读写一个字。这种操作要占用两个总线周期。被读的第一字节忽略的字节YYX存储器8086CPU10080H10082H忽略的字节被读的第二字节XZW10081H10083Hd)从奇地址读一个字节8086系统的存储器的地址CS=2000HIP=1000H物理地址=21000HCS=2100HIP=0000H物理地址=21000H1.物理地址的计算公式：物理地址=端地址×16+偏移地址2.段地址的引入，为程序在内存中浮动创造了条件，一般用户程序只涉及偏移地址。3.同一物理地址可以有不同的段地址和偏移地址表示。例如:8086系统内存地址的一些专用区域●0000~003FFH1KB空间用于存放中断向量表，可存放256个中断服务程序的入口地址，每个地址占4字节。●B0000~B0FFFH4KB为单色显示器显示缓冲区，存放屏幕当前显示字符的ASCII码。●B8000~BBFFFH16KB为彩色显示器显示缓冲区，存放屏幕当前像素代码。●FFFF0H启动地址。一般用来存放一条无条件转移指令，转到系统初始化程序。8086系统配置2.3.1最小模式和最大模式的概念1.最小模式2.最大模式●为了适应各种场合的要求，8086/8088CPU在设计中提供了两种工作模式，即最小模式和最大模式。实际机器中究竟工作在哪一种模式，根据需要有硬件连接决定。2.38086系统的I/O组织●8086系统有专有的输入（IN）、输入（OUT）令，用于外设端口（即外设接口中的内部寄存器）的寻址。2.2.2最小模式最大模式：●如果系统中包括两个以上处理器，其一个为8086/8088作为主处理器，其它处理器作为协处理器，这样的系统成为最大模式系统。：●如果系统中只有一个微处理器8086（或8088），所有由它产生，则系统中总线控制逻辑信号可先减少到最小，因此称这种系统为最小模式系统。最小模式系统●当系统只有一个微处理器8086时，将MN/MX引脚接向+5V,构成最小模式系统，其原理如图2-81.最小模式系统典型配置2.8284时钟发生器与8086的连接如图2-93.地址锁存器8282与8086的连接如图2-104.总线驱动器8286与8086的连接如图2-112.3.2其他控制信号（1）M/IO(Memory/Input&Output)及WR信号，输出、三态。这两个信号与RD信号盒起来决定系统中数据传出的方向，其组合集对应功能表2-45.M/IORDWR功能001I/O读010I/O写101存储器读110存储器写X00无效组合X11非读写状态表2-4M/IO、RD及WR信号的功能（3）HLDA(HoldAcknowledge)总线请求响应信号，输出、高电平有效。（4）INTN(InterruptAcknowledge)中断响应信号，输出、三态、低电平有效。（5）ALE(AddressLatchEnable)地址锁存允许信号，输出、高电平有效。（6）DEN(DataEnable)数据允许信号，输出、三态、低电平有效。（7）DT/R(DataTransmit/Recieve)数据收发控制信号，输出、三态。HOLD(HoldRequest)（2）总线保持请求信号，输入、高电平有效。最大模式系统●将MN/MX引脚接地就构成了8086CPU的最大工作模式。1.最大模式下的有关引脚信号2.8288总线控制器3.最大模式的系统配置2.3.3最大模式下的有关引脚信号1.QS0,QS1(InstructionQueueStatus)指令队列状态信号，输出。QS0QS1意义00无操作01无指令队列的第1个字节取走代码10队列为空11除第1个字节外，还取走了后续字节中的代码表2-5QS1、QS0代码组合含义S2、S1、S0(BuscycleStatus)总线状态信号，输出。3.LOCK(Lock)总线封锁信号，输出，低电平有效。4.RQ/GT1,RQ/GT0总线请求/允许信号双向。2.S2S1S0对应操作8288发出的控制命令000001010011100101110111发出中断响应信号读I/O端口写I/O端口暂停取指令读内存写内存无源状态INTAIORCIOWCAIOWCMRDCMRDCMWTCAMWC表2-6S2、S1、S0的代码组合操作8288总线控制器●在最大模式系统中要用到总线控制器8288，它根据CPU提供的S2，S1,S0信号产生各种总线控制信号。8288逻辑框图2-121.S2、S1、S0来自8286CPU的状态信号。8288对这些状态进行译码产生相应的总线命令信号和输出控制信号。2.CLK时钟输入端，通常接8284的CLK端。3.AEN地址允许信号，输入。5.IOB总线方