第二章微机原理与接口技术.ppt

第二章微处理器
通过本章的学****读者应该掌握以下内容:
8086/8088微处理器的结构及指令执行的操作过程
8086/8088在最大和最小模式下引脚功能
8086的操作时序
80x86的实地址方式和虚地址方式
2、1 8086/8088微处理器
2、1、1 8086/8088微处理器的结构及执行程序的操作过程
8086:Intel系列的16位微处理器,16条数据线、20条地址线,可寻址地址范围220=1MB,8086工作时,只要一个 5V 电源和一个时钟,时钟频率为5MHz 。
8088:内部与8086兼容,也是一个16位微处理器,只是外部数据总线为8位,所以称为准16位微处理器。它具有包括乘法和除法的16位运算指令,所以能处理16位数据,还能处理8位数据。8088有20根地址线,所以可寻址的地址空间达220即1M字节。
AH AL
BH BL
CH CL
DH DL
SP
BP
DI
SI
通用寄存器
运算寄存器
ALU
标志
执行部分控制电路
1 2 3 4 5 6
CS
DS
SS
ES
IP
内部寄存器
I/O控制电路
地址加法器
20位
16位
8位
指令队列缓冲器
外总线
执行部件
总线接口部件
8086CPU结构图
1、总线接口部件
功能:
(1)、从取指令送到指令队列。
(2)、CPU执行指令时,到指定的位置取操作数,并将其送至要求的位置单元中。
总线接口部件的组成:
(1)、四个段地址寄存器
CS,16位代码段寄存器;
DS,16位数据段寄存器;
ES,16位附加段寄存器;
SS,16位堆栈段寄存器。
(2)、16位指令指针寄存器IP(PC)。
(3)、20位的地址加法器。
(4)、六字节的指令队列缓冲器。
说明:
(1)、指令队列缓冲器:在执行指令的同时,将取下一条指令,并放入指令队列缓冲器中。CPU执行完一条指令后,可以指令下一条指令(流水线技术)。提高CPU效率。
(2)、地址加法器:产生20位地址。CPU内无论是段地址寄存器还是偏移量都是16位的,通过地址加法器产生20位地址。
2、执行部件
作用:
(1)、从指令队列中取出指令。
(2)、对指令进行译码,发出相应相应的控制信号。
(3)、接收由总线接口送来的数据或发送数据至接口。
(4)、进行算术运算。
执行部件的组成:
(1)、四个通用寄存器AX、BX、CX、DX。
四个通用寄存器都是16位或作两个8位来使用。
(2)、专用寄存器
SP------堆栈指针寄存器
BP------基址指针寄存器
DI-------目的变址寄存器
SI------- 源变址寄存器
(3)、算术逻辑单元ALU
完成8位或者16位二进制算术和逻辑运算,计算偏移量。
(4)、数据暂存寄存器
协助ALU完成运算,暂存参加运算的数据。
(5)、执行部件的控制电路
从总线接口的指令队列取出指令操作码,通过译码电路分析,发出相应的控制命令,控制ALU数据流向。
(6)、标志寄存器
16位寄存器,其中有7位未用。
D15
D0
OF DF IF TF SF ZF AF PF CF
进借位标志
奇偶标志
半进借位标志
零标志
符号标志
单步中断
中断允许
方向标志
溢出标志
1-有进、借位
0-无进、借位
1-低8位有偶数个1
0-低8位有奇数个1
1-低4位向高4位有进、借位
0-低4位向高4位无进、借位
1-结果为0
0-结果不为0
3、8086/8088CPU执行程序的操作过程
(1)、20位地址的形成,并将此地址送至程序存储器指定单元,从该单元取出指令字节,依次放入指令队列中。
(2)、每当8086的指令队列中有2个空字节,8088指令队列中有1个空字节时,总线接口部件就会自动取指令至队列中。
(3)、执行部件从总线接口的指令队列首取出指令代码,执行该指令。
(4)、当队列已满,执行部件又不使用总线时,总线接口部件进入空闲状态。
(5)、执行转移指令、调用指令、返回指令时,先清空队列内容,再将要执行的指令放入队列中。
2、1、2 8086/8088微处理器的引脚功能
根据所连的存储器和外设规模的不同,使它们可以在两种模式下工作:
系统的最小模式:只有一8086/8088CPU。
系统的最大模式:有两个或两个以上的CPU,一个为主CPU8086/8088,另一个为协CPU8087/8089。
指令周期:执行一条指令所需要的时间。
总线周期(机器周期):CPU通过总线与存储器或I/O接口进行一次数据传输所需的时间。
T状态(时钟周期):CPU处理动作的最小单位。
T1
T2
T3
TW
T4
总线周期