《微機(jī)原理與應(yīng)用教學(xué)資料》第一、二章(課件)

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1、1 第 一 章 概 述 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 2 本 章 知 識(shí) 點(diǎn) 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 特 點(diǎn) 及 分 類 微 型 計(jì) 算 機(jī) 面 向 總 線 結(jié) 構(gòu)微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) 的 三 層 結(jié) 構(gòu) 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 3 電 子 管 計(jì) 算 機(jī) ： 1946年晶 體 管 計(jì) 算 機(jī) ： 1958年集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) ： 1965年大 規(guī) 模 集 成 電 路 計(jì) 算 機(jī) ： 1971年微 電 子 技 術(shù) 在 計(jì) 算 機(jī) 技 術(shù) 中 起 基 礎(chǔ) 支撐 作 用 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 4 根 據(jù) 體 積 、 性 能 、 價(jià) 格 分

2、為 ： 微 型 計(jì) 算 機(jī) $200$20000； personal computer； workstation； portable computer小 型 計(jì) 算 機(jī) $100,000； 專 用 性 比 較 強(qiáng) ， 常 用 于 分 布 式 數(shù) 據(jù) 處 理中 型 計(jì) 算 機(jī) $500,000$5,000,000； 體 積 約 為 汽 車 大 小 ， 用 于 特 大 型 或 超大 型 數(shù) 據(jù) 庫(kù) 處 理巨 型 計(jì) 算 機(jī) Super-computer $5,000,000$20million， 體 積 房 間 大 小 ， 特 殊 用 途 ： 全 球 天 氣 預(yù) 報(bào) 、 衛(wèi) 星 發(fā) 射 等系 統(tǒng)

3、結(jié) 構(gòu) 和 工 作 原 理 都 一 樣 ， 包 含 ： CPU、 Memory、 I/O三 結(jié) 構(gòu) 巨 型 計(jì) 算 機(jī) 多 個(gè) 微 處 理 器 并 行 運(yùn) 行電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 5 特 點(diǎn) ： 體 積 小 、 重 量 輕 、 可 靠 性 高 、 結(jié) 構(gòu) 靈 活 、 應(yīng) 用 面 廣 由 micro-processor（ CPU） 決 定 性 能1、 微 型 機(jī) 以 micro-processor處 理 的 字 長(zhǎng) 作 為 分 類 標(biāo) 準(zhǔn)2、 micro-processor的 種 類 ： 4、 8、 16、 32、 64位位 數(shù) 越 多 ， 其 指 令 功 能 越 強(qiáng) ， 處

4、理 的 速 度越 快 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 6 微 處 理 器 的 發(fā) 展v 第 一 代 微 處 理 器 4位 和 8位v 第 二 代 微 處 理 器 8位v 第 三 代 微 處 理 器 16位v 第 四 代 微 處 理 器 32位8038680486v 第 五 代 微 處 理 器 64位PentiumPentium ProPentium 2Pentium 3 Pentium 4 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 7 四 、 微 處 理 器 、 微 型 計(jì) 算 機(jī) 、 微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng)1、 微 處 理 器 micro-processor or CPU：運(yùn) 算

5、、 控 制 功 能 ； 是 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 核 心ALU： 算 術(shù) 邏 輯 運(yùn) 算 部 件累 加 器 和 寄 存 器 組 ： 保 存 參 加 運(yùn) 算 數(shù) 據(jù) 及 中 間 結(jié) 果 、 存放 地 址 （ 掉 電 則 無(wú) ）指 令 指 針 寄 存 器 IP： 指 向 要 執(zhí) 行 的 下 一 條 指 令 的 偏 移 地址段 寄 存 器 ： 給 出 存 儲(chǔ) 單 元 的 段 地 址時(shí) 序 和 控 制 部 件 ： 產(chǎn) 生 協(xié) 調(diào) 微 機(jī) 各 部 件 間 工 作 的 信 號(hào)內(nèi) 部 總 線 ： 用 于 CPU內(nèi) 部 各 部 件 信 號(hào) 傳 遞 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 8 2、 微 型 計(jì)

6、 算 機(jī)CPU： Central Processing Unit中 央 處 理 單 元 Memory： 用 于 存 儲(chǔ) 微 型 計(jì) 算 機(jī) 程 序 和 計(jì) 算 用 數(shù) 據(jù) I/O Interface： 連 接 外 部 設(shè) 備 與 微 型 計(jì) 算 機(jī) System Bus： 用 于 計(jì) 算 機(jī) 各 部 件 間 傳 送 數(shù) 據(jù)說(shuō) 明 ： 、 總 線 ： 一 組 受 邏 輯 控 制 ， 用 于 計(jì) 算 機(jī) 各 部 件 之 間 傳遞 信 號(hào) 的 公 共 信 號(hào) 線 ； 信 號(hào) 線 條 數(shù) 稱 為 總 線 寬 度 、 微 型 計(jì) 算 機(jī) 采 用 面 向 總 線 的 結(jié) 構(gòu) ， 變 微 機(jī) 各 部 件 間

7、的 一 一 對(duì) 應(yīng) 為 各 部 件 對(duì) 總 線 的 多 對(duì) 一 對(duì) 應(yīng) ， 大 大 提 高了 微 機(jī) 可 擴(kuò) 展 能 力 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 9 總 線 分 類 （ 按 傳 送 信 息 分 ） ： AB地 址 總 線 ： Address Bus ； 20位 （ 以 8086為 例 ）單 向 ： 只 能 由 CPU Memory、 I/O Interface ； DB數(shù) 據(jù) 總 線 ： Data Bus 雙 向 、 16位 CB控 制 總 線 ： Control Bus ； 雙 向 、 8位 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 10 3、 微 型 計(jì) 算 機(jī) 系 統(tǒng) ：

8、微 型 計(jì) 算 機(jī) +I/O設(shè) 備 +軟 件（ 系 統(tǒng) 、 應(yīng) 用 軟 件 ） 圖 1-3五 、 單 片 機(jī) ： CPU + ROM（ RAM） + I/O Interface 集 成 于 一 硅 片上 ， 構(gòu) 成 控 制 系 統(tǒng) 單 板 機(jī) ： CPU + Memory + I/O Interface + I/O設(shè) 備 ， 裝 配 在 一 塊 印 刷 板 上六 、 微 型 計(jì) 算 機(jī) 應(yīng) 用 （ 自 學(xué) ） 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 11 v計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 據(jù) 格 式 （ 自 學(xué) ）數(shù) 制 二 進(jìn) 制 B， 十 進(jìn) 制 D， 十 六 進(jìn) 制 H計(jì) 算 機(jī) 數(shù) 據(jù) 格 式 補(bǔ) 碼

9、 ， BCD(壓 縮 型 ， 非 壓 縮 型 ） ， ASCII數(shù) 據(jù) 類 型 字 節(jié) （ Byte） ， 字 （ word） ， 雙 字 （ Double word） 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 12第 二 章 8086微 處 理 器 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 13 1、 8086編 程 結(jié) 構(gòu) （ 存 儲(chǔ) 器 M物 理 地 址 的 形成 ， EU中 寄 存 器 R組 ）2、 8086最 小 工 作 模 式3、 8086系 統(tǒng) 復(fù) 位 、 總 線 操 作 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 14 2 1 8086的 編 程 結(jié) 構(gòu)一 、 8086的 編 程 結(jié)

10、構(gòu) 由 于 微 機(jī) 采 用 面 向 總 線 結(jié) 構(gòu) ， 所 以 從 功 能 塊 的 角 度8086可 分 為 ： 執(zhí) 行 部 件 EU： Execution Unit 總 線 接 口 部 件 BIU： Bus Interface Unit 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 15 圖 2.1寄 存 器 陣 列ALU及 暫 存器標(biāo) 志 寄 存 器EU控 制 器 16位 段 寄 存器16位 指 令 指針 寄 存 器 IP20位 地 址 加法 器 總 線 控 制 電路6字 節(jié) 指 令 流隊(duì) 列 MI/O 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 16 說(shuō) 明 ：1、 在 訪 問(wèn) Memory、 I

11、/O Interface時(shí) ， 地 址 加 法 器 把 16位 段基 地 址 和 16位 偏 移 地 址 求 和 ， 產(chǎn) 生 物 理 地 址 （ 20位 ） ， 經(jīng)總 線 控 制 電 路 實(shí) 現(xiàn) 訪 問(wèn)2、 EU控 制 器 負(fù) 責(zé) 從 指 令 流 隊(duì) 列 取 得 指 令 ， 譯 碼 ， 并 生 成 作 用于 EU各 部 件 的 控 制 信 號(hào) ， 譯 碼 同 時(shí) 修 改 IP3、 在 控 制 信 號(hào) 作 用 下 ， ALU對(duì) 從 寄 存 器 陣 列 或 者 內(nèi) 存 中 取 得的 數(shù) 據(jù) 進(jìn) 行 運(yùn) 算 ， 計(jì) 算 結(jié) 果 輸 出 時(shí) ， 要 先 送 到 暫 存 器 ， 并對(duì) 標(biāo) 志 寄 存 器

12、 （ Flag Register） 產(chǎn) 生 影 響4、 取 指 令 ： 送 地 址 訪 問(wèn) 內(nèi) 存 指 令 隊(duì) 列 取 指 令 碼 執(zhí) 行 指 令 ： 取 數(shù) 據(jù) 計(jì) 算 送 數(shù) 據(jù) 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 17 二 、 BIU的 組 成v 4個(gè) 16位 段 寄 存 器 ： 用 于 存 儲(chǔ) 段 地 址 CS： Code Segment代 碼 段 ， 用 來(lái) 存 放 當(dāng) 前正 在 運(yùn) 行 的 指 令 DS： Data Segment數(shù) 據(jù) 段 ， 用 來(lái) 存 放 當(dāng) 前運(yùn) 行 程 序 所 用 的 數(shù) 據(jù) SS： Stack堆 棧 段 ， 指 出 堆 棧 所 在 區(qū) 域 ES： E

13、xtended附 加 段 ， 由 程 序 員 決 定 用 途 v 1個(gè) 16位 指 令 指 針 寄 存 器 IP： 用 于 指 出 程 序 的進(jìn) 程 ， 指 向 存 放 下 一 條 要 執(zhí) 行 的 指 令 的 偏 移地 址 ， 用 戶 一 般 不 能 對(duì) 此 修 改 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 18 v 1個(gè) 20位 地 址 加 法 器 ： 用 于 形 成 Memory、 I/O Interface的 物 理 地 址v 6字 節(jié) 指 令 隊(duì) 列 ISQ（ Instruction Stream Queue）v 總 線 控 制 邏 輯 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 19 1、

14、 存 儲(chǔ) 器 的 分 段 管 理 、 問(wèn) 題 的 提 出 ： 若 CPU要 訪 問(wèn) M、 I/O， 首 先 需 要CPU計(jì) 算 出 相 應(yīng) 的 地 址 ， 由 于 AB=20根 ， 其 存 儲(chǔ) 空間 最 大 為 220=1MB， 但 CPU內(nèi) 部 所 有 的 R都 是 16位 R，即 其 能 給 定 的 地 址 最 大 為 216=64kB解 決 方 法 ： 把 M分 為 幾 段 ， 每 段 容 量 最 大 為 64kB，最 小 16B， 用 2個(gè) R分 別 指 出 段 基 址 及 段 內(nèi) 偏 移 地 址兩 個(gè) 特 征 ： 64KB 起 始 地 址 能 被 16整 除 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí)

15、部 資 料 庫(kù) 20 、 邏 輯 地 址 、 物 理 地 址邏 輯 地 址 =段 基 址 ： 偏 移 地 址 ， 程 序 設(shè) 計(jì) 時(shí) 采 用 。 用 于 存 儲(chǔ) 段 地 址 的 R： CS、 DS、 ES、 SS 用 于 存 儲(chǔ) 偏 移 地 址 的 R： BX、 BP、 SP、 SI、 DI、 IP物 理 地 址 ： 由 地 址 加 法 器 依 據(jù) 邏 輯 地 址 計(jì) 算 出 的 ， 直接 指 出 內(nèi) 存 位 置 ， 是 CPU訪 問(wèn) 存 儲(chǔ) 器 的 實(shí) 際 尋 址 地址 ， 編 程 者 無(wú) 須 考 慮 （ 自 動(dòng) 形 成 ） ， 但 擴(kuò) 展 存 儲(chǔ) 器時(shí) 必 須 考 慮 。 電 氣 學(xué) 院

16、學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 21 、 計(jì) 算 轉(zhuǎn) 換 原 則 ： 物 理 地 址 =段 地 址 *16+偏 移 地 址 例 ： CS： IP=2000H： 1000H 物 理 地 址 為 20000H+1000H=21000H CS： IP=21AFH： BCA4H 物 理 地 址 為 21AF0H+BCA4H=2D794H*一 個(gè) 邏 輯 段 的 偏 移 地 址 一 定 是 從 0000H開(kāi) 始 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 22 地 址 生 成 器CS左 移 4位 20位+ 地 址 加 法 器CS16位 物 理 地 址 20位 或 偏 移地 址電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù)

17、23 2、 6字 節(jié) 指 令 隊(duì) 列 緩 沖 器 ISQv 作 用 ： 暫 存 未 執(zhí) 行 指 令 ， 使 得 EU與 BIU可 以 非 同 步工 作 ， 減 少 了 EU取 指 令 等 待 時(shí) 間 ， 提 高 了 CPU的 利用 率v 說(shuō) 明 ： 當(dāng) 指 令 隊(duì) 列 空 出 2個(gè) 字 節(jié) 時(shí) ， BIU自 動(dòng) 通 過(guò) 控制 電 路 從 M中 取 得 后 續(xù) 指 令 代 碼 補(bǔ) 充 入 ISQ； 當(dāng) 執(zhí) 行跳 轉(zhuǎn) 指 令 時(shí) ， 自 動(dòng) 清 空 ISQI1 I2 I3 I4 I5 I6 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 24 3、 BIU與 EU的 動(dòng) 作 協(xié) 調(diào) 、 協(xié) 調(diào) 的 必 要

18、 性 ： EU與 BIU非 同 步 工 作 、 如 何 協(xié) 調(diào) ： a、 EU從 BIU的 ISQ取 指 令 執(zhí) 行 ， 無(wú) 須 通 過(guò) BIU訪 問(wèn) M、 I/O b、 EU執(zhí) 行 指 令 時(shí) ， 若 須 從 M或 I/O Interface取 得 數(shù) 據(jù) 時(shí) ，EU向 BIU發(fā) 出 總 線 請(qǐng) 求 訪 問(wèn) 信 號(hào) ， 進(jìn) 入 總 線 周 期 ， 數(shù)據(jù) 由 M、 I/O BIU EU 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 25在 一 條 指 令 的 執(zhí) 行 過(guò) 程 中 可 以 取 出 下 一 條 （ 或 多 條 ）指 令 ， 指 令 在 指 令 隊(duì) 列 中 排 隊(duì)在 一 條 指 令 執(zhí) 行

19、 完 成 后 ， 就 可 以 立 即 執(zhí) 行 下 一 條 指令 ， 減 少 CPU為 取 指 令 而 等 待 的 時(shí) 間 ， 提 高 CPU的利 用 率 和 整 個(gè) 運(yùn) 行 速 度電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 26 三 、 EU的 組 成1、 4個(gè) 16位 通 用 寄 存 器 ： AX、 BX、 CX、 DX 可 進(jìn) 行 16位 或 高 8位 、 低 8位 的 獨(dú) 立 訪 問(wèn)2、 4個(gè) 16位 專 用 寄 存 器 ： BP： Base Pointer 基 址 指 針 寄 存 器 SP： Stack Pointer 堆 棧 指 針 寄 存 器 SI： Source Indexed 源

20、變 址 寄 存 器 DI： Destination Indexed 目 的 變 址 寄 存 器 以 上 8個(gè) 寄 存 器 的 用 法 、 特 殊 用 法 ， 結(jié) 合 指 令 和 尋 址 方 式 部分 介 紹 ， 最 后 以 小 結(jié) 的 形 式 給 出 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 27 3、 16位 標(biāo) 志 寄 存 器 FLAGSv 唯 一 能 按 位 操 作 的 寄 存 器v 只 定 義 了 其 中 9位 ， 另 外 7位 未 定 義 （ 不 用 ）6位 狀 態(tài) 標(biāo) 志 ： OF、 SF、 ZF、 PF、 CF、 AF 標(biāo) 識(shí) ALU的 計(jì) 算 結(jié) 果 ， 計(jì) 算 機(jī) 根 據(jù) 計(jì)

21、算 ， 結(jié) 果 自 動(dòng) 設(shè)置3位 控 制 標(biāo) 志 ： DF、 IF、 TF 人 為 預(yù) 先 設(shè) 置15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 28 、 狀 態(tài) 標(biāo) 志 ： OF： 溢 出 標(biāo) 志 位 OF=1， 溢 出 SF： 符 號(hào) 標(biāo) 志 位 SF=1， 負(fù) 數(shù) ZF： 全 零 標(biāo) 志 位 ZF=1， 結(jié) 果 為 0 CF： 進(jìn) 位 標(biāo) 志 位 CF=1， 最 高 位 向 前 有 進(jìn) 、 借 位 AF： 輔 助 進(jìn) 位 標(biāo) 志 位 AF=1， D3、 D4之 間 有

22、進(jìn) 、 借 位 PF： 奇 偶 校 驗(yàn) 標(biāo) 志 位 PF=1， 低 8位 中 “ 1” 的 個(gè) 數(shù) 是 偶 數(shù) 、 控 制 標(biāo) 志 DF： 方 向 標(biāo) 志 位 DF=1， 地 址 減 IF： 中 斷 標(biāo) 志 位 IF=1， 允 許 CPU響 應(yīng) 可 屏 蔽 中 斷 TF： 單 步 標(biāo) 志 位 TF=1， CPU每 執(zhí) 行 完 一 條 指 令 ， 自 動(dòng) 產(chǎn) 生 一 次 內(nèi) 部 中 斷15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0OF DF IF TF SF ZF AF PF CF 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 29 4、 有 符 號(hào) 計(jì) 算 （ 補(bǔ) 碼 ）

23、 及 標(biāo) 志 位 的 動(dòng) 作例 1： 20-30補(bǔ) =20補(bǔ) +-30補(bǔ) =00010100B +11100010B=11110110B=-10補(bǔ) 則 ： CF=0， PF=1， AF=0， ZF=0， SF=1， OF=0例 2： -66-92補(bǔ) =-66補(bǔ) +-92補(bǔ) =10111110B + 10100100B 1011 1110B + 1010 0100B 1,0110,0010B 則 ： CF=1， AF=1， SF=0， PF=0， ZF=0， OF=1說(shuō) 明 ： OF=1表 示 溢 出 , -66-92=-158-128 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 30 四 、 總

24、線 周 期 1、 時(shí) 鐘 周 期 （ 或 T狀 態(tài) ） 基 本 定 時(shí) 單 元 t=1/f 其 中 f： CPU的 工 作 主 頻 例 ： f=5MHz,t=200ns 2、 總 線 周 期 CPU完 成 一 次 訪 問(wèn) M， I/O操 作 所 需 要 的 時(shí) 鐘 周 期 當(dāng) CPU和 M、 I/O之 間 有 數(shù) 據(jù) 傳 輸 時(shí) ， CPU執(zhí) 行 總 線 周 期 ， 至 少 包括 T1、 T2、 T3、 T4四 個(gè) 狀 態(tài) ， 有 時(shí) 候 還 包 括 n個(gè) Tw等 待 狀 態(tài) （ T3，T4之 間 ） 3、 空 閑 周 期 Ti 若 CPU不 訪 問(wèn) M、 I/O， 且 ISQ不 取 指 令

25、， 總 線 相 應(yīng) 為 空 閑 狀 態(tài) ；此 時(shí) ， CPU對(duì) 總 線 進(jìn) 行 空 操 作 ， 但 CPU內(nèi) 部 操 作 仍 然 進(jìn) 行 ， EU在 工作 ， 即 BIU對(duì) EU的 等 待 4、 指 令 周 期 執(zhí) 行 一 條 指 令 所 需 要 的 時(shí) 間 ， 由 幾 個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 組 成 ， 參 見(jiàn) 附 表 A電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 31 2.2 8086引 腿 信 號(hào) 及 工 作 模 式16位 微 處 理 器 所 具 有 的 特 點(diǎn) ： 引 腳 功 能 復(fù) 用 單 總 線 、 累 加 器 可 控 三 態(tài) 總 線 分 時(shí) 復(fù) 用參 見(jiàn) 圖 2.3 引 腿 編 號(hào) 規(guī)

26、則 ： 上 缺 口 、 放 人 左 手 邊 、 逆 時(shí) 針 方 向 注 意 ： 箭 頭 方 向 代 表 輸 入 、 輸 出 方 向 ， 有 單 向 、雙 向 之 分 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 32 一 、 8086工 作 模 式 根 據(jù) 8086芯 片 構(gòu) 成 的 系 統(tǒng) 中 是 否 直 接 使 用 8086控 制 信 號(hào) ， 分 為 兩 種 工 作 模 式 ： 最 小 模 式 ： 單 個(gè) 微 處 理 器 ， 系 統(tǒng) 所 需 控 制 信 號(hào)由 8086 CPU提 供 最 大 模 式 ： 多 個(gè) 微 處 理 器 ； 系 統(tǒng) 所 需 控 制 信 號(hào)由 8288總 線 控 制 器 提

27、供 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 33 二 、 8086的 引 腿 信 號(hào) （ 最 小 工 作 模 式 ）1、 GND、 VCC： 接 地 信 號(hào) 、 工 作 電 源 信 號(hào) VCC接 +5V2、 AD15 AD0： A/D復(fù) 用 線 ， 雙 向 信 號(hào) 線 分 時(shí) 使 用 （ T1:低 16位 地 址 信 號(hào) A15 A0 ； T2 T4： 數(shù) 據(jù) 信 號(hào) D有 效 ）3、 A19/S6 A16/S3： A/S復(fù) 用 線 ， 單 向 信 號(hào) 線 分 時(shí) 使 用 （ T1： 高 4位 地 址 信 號(hào) A19 A16； T2 T4： 狀 態(tài) 信 號(hào) S) S 6=0， 表 明 8086

28、當(dāng) 前 連 在 總 線 上 S5=0， 表 明 取 IF標(biāo) 志 的 狀 態(tài) S4、 S3的 組 合 指 示 正 在 使 用 哪 一 個(gè) 段 寄 存 器 (參 見(jiàn) 表 2-3）電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 34 4、 CLK： 時(shí) 鐘 輸 入 ， 由 8284時(shí) 鐘 發(fā) 生 器 產(chǎn) 生 ， 是 微 機(jī)系 統(tǒng) 定 時(shí) 信 號(hào)5、 ALE： 地 址 鎖 存 允 許 信 號(hào) ， 高 電 平 有 效 ， 做 為 8282地 址 鎖 存 器 的 輸 出 選 通 信 號(hào) ， 用 來(lái) 確 保 鎖 存 的 是 地址 信 號(hào) ， 不 能 懸 空6、 MN/MX： 最 小 /最 大 工 作 模 式 選 擇

29、 信 號(hào) MN/MX =1， 最 小 模 式 MN/MX =0， 最 大 模 式7、 ： 高 8位 數(shù) 據(jù) 總 線 允 許 /狀 態(tài) 信 號(hào) 分 時(shí) 使 用 (T1： ， 低 電 平 有 效 ； T2 T4： S7)8、 NMI： 不 可 屏 蔽 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) ， 上 升 沿 觸 發(fā) 7BHE S BHE 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 35 9、 INTR： 可 屏 蔽 中 斷 請(qǐng) 求 信 號(hào) ， 電 平 觸 發(fā) 或 邊 沿 觸發(fā) ,高 電 平 有 效 CPU在 執(zhí) 行 每 條 指 令 的 最 后 一 個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 對(duì) INTR信號(hào) 進(jìn) 行 采 樣10、 ： 中 斷

30、響 應(yīng) 信 號(hào) ， 輸 出 信 號(hào) ,低 電 平 有 效 若 CPU允 許 中 斷 ， 則 在 T2、 T3、 Tw狀 態(tài) ， CPU發(fā) 出兩 個(gè) 連 續(xù) 負(fù) 脈 沖 給 外 設(shè)11、 ： 讀 信 號(hào) ， 低 電 平 有 效 ，12、 ： 寫 信 號(hào) ， 低 電 平 有 效 ， 由 CPU T2 T4發(fā) 出信 號(hào)13、 ： =1， 表 示 對(duì) 存 儲(chǔ) 器 操 作 =0， 表 示 對(duì) I/O Interface操 作RDM IOWRINTA INTA 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 36 14、 READY： “ 準(zhǔn) 備 好 “ 信 號(hào) ， 輸 入 ,高 電 平 有 效 。 作 用 ：

31、解 決 CPU與 外 設(shè) 之 間 數(shù) 據(jù) 傳 送 速 度 不 匹 配 的 問(wèn) 題 ， CPU在 T3狀 態(tài) 對(duì) 此 采 樣 ， =1， 表 示 外 設(shè) 準(zhǔn) 備 好 了 ， 接 著 進(jìn) 入 T4狀 態(tài) 進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 傳 送 =0， 表 示 外 設(shè) 未 準(zhǔn) 備 好 ， 在 T3、 T4之 間 插 入 n個(gè) Tw， 直 到READY=1， 進(jìn) 入 T415、 ： 數(shù) 據(jù) 允 許 信 號(hào) ， 輸 出 ,低 電 平 有 效 作 用 ： 用 做 數(shù) 據(jù) 總 線 驅(qū) 動(dòng) 器 8286的 選 通 信 號(hào) ， 目 的 是 增 加 數(shù)據(jù) 總 線 驅(qū) 動(dòng) 能 力16、 ： 數(shù) 據(jù) 收 發(fā) 信 號(hào) ， 輸 出 作

32、用 ： 用 于 控 制 8286數(shù) 據(jù) 傳 輸 方 向 ， =1， CPU發(fā) 送 數(shù) 據(jù) ， 寫 操 作 =0， CPU接 收 數(shù) 據(jù) ， 讀 操 作 DENDT R 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 37 17、 HOLD： 總 線 保 持 請(qǐng) 求 信 號(hào) ， 輸 入 ,高 電 平 有 效 ， 作 用 ： 若 CPU外 的 模 塊 請(qǐng) 求 使 用 總 線 ， HOLD高 電 平18、 HLDA： 總 線 保 持 響 應(yīng) 信 號(hào) ， 輸 出 ,高 電 平 有 效 作 用 ： 意 味 CPU允 許 讓 出 總 線 ， 則 與 總 線 連 接 的 所 有 CPU引 腿 被 置 為 高 阻（

33、高 阻 狀 態(tài) ： 絕 緣 ） 。19、 RESET： 復(fù) 位 信 號(hào) ， 輸 入 ， 高 電 平 有 效 ， CPU初 始 化 20、 ： 測(cè) 試 信 號(hào) ， 輸 入 作 用 ： 與 WAIT指 令 配 合 使 用 ， 用 于 使 CPU與 外 部 硬 件 同 步 CPU執(zhí) 行 WAIT指 令 ， 每 隔 5個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 測(cè) 試 ， =1， CPU等 待 =0， 結(jié) 束 等 待 ， CPU繼 續(xù) 執(zhí) 行 被 暫 停 的 指 令TEST TEST 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 38 三 、 存 儲(chǔ) 器 的 分 體 結(jié) 構(gòu) 1. 偶 地 址 存 儲(chǔ) 體 、 奇 地 址 存儲(chǔ) 體

34、8086 CPU有 20根 地 址 線 ， 可 尋 址1MB的 內(nèi) 存 空 間 A19 A18 A2 A1 A0 2 19 218 22 21 20 A0=1， 奇 地 址 A0=0， 偶 地 址 偶 地 址存 儲(chǔ) 體（ A0=0）512k 8位奇 地 址存 儲(chǔ) 體（ A0=1） 56H78H 12H34H B電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 39 2. D15 D0數(shù) 據(jù) 線 的 連 接 每 一 個(gè) 內(nèi) 存 單 元 （ 一 個(gè) 地 址 ） 中 的 內(nèi) 容 是 一 個(gè) 字 節(jié) （ 8位 ）例 ： （ 00002H） =12H （ 00005H） =78H 16根 數(shù) 據(jù) 線 D15 D0

35、與 奇 、 偶 存 儲(chǔ) 體 的 連 接 為 D15 D8： 連 接 奇 地 址 存 儲(chǔ) 體 D7 D0： 連 接 偶 地 址 存 儲(chǔ) 體 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 40 3、 偶 地 址 、 奇 地 址 存 儲(chǔ) 體 的 選 擇 、 配 合 A0=0 選 擇 訪 問(wèn) 偶 地 址 存 儲(chǔ) 體（ 或 者 說(shuō) A0=0作 為 偶 地 址 存 儲(chǔ) 體 的 選 通 信 號(hào) ） BHE =0選 擇 訪 問(wèn) 奇 地 址 存 儲(chǔ) 體（ 或 者 說(shuō) 作 為 BHE =0作 為 奇 地 址 存 儲(chǔ) 體 的 選 通 信 號(hào) ） 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 41 舉 例 說(shuō) 明 ： 如 圖 所

36、 示 存 儲(chǔ) 器 單 元 內(nèi) 容BHE A0 操 作1 0 從 偶 地 址 單 元 讀 /寫 一 個(gè) 字 節(jié) (從 D7 D0讀 /寫 ) 例 ： （ 00002H） =12H0 1 從 奇 地 址 單 元 讀 /寫 一 個(gè) 字 節(jié) (從 D15 D8讀 /寫 ) （ 00003H） =34H0 0 從 偶 地 址 開(kāi) 始 讀 /寫 一 個(gè) 字 (訪 問(wèn) 1次 ）（ 00002H） =12H （ 00003H） =34H 或 表 示 為 （ 00002H） =3412H1 1 無(wú) 效0 1 1 0 從 奇 地 址 開(kāi) 始 讀 /寫 一 個(gè) 字 (訪 問(wèn) 2次 ）（ 00003H） =34H （

37、 00004H） =56H電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 42 *說(shuō) 明 ： 一 個(gè) 字 在 存 儲(chǔ) 體 中 按 相 鄰 的 兩 個(gè) 字 節(jié) 存 放 ，字 單 元 的 地 址 以 低 位 地 址 表 示 ， 存 入 時(shí) 以 低 位 字節(jié) 在 低 地 址 ， 高 位 字 節(jié) 在 高 地 址 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 43D7-D0A19-A1 奇 地 址 存 儲(chǔ) 體 8/A 0 D7-D0A18-A0偶 地 址 存 儲(chǔ) 體 D7-D0D15-D8 8/ SELSEL A18-A0D7-D0BHE 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 44 四 、 8086最 小 工 作

38、模 式 的 典 型 配 置 1、 最 小 典 型 配 置 芯 片 介 紹 、 8282地 址 鎖 存 器 圖 2-15功 能 ： 具 有 暫 存 信 號(hào) （ 地 址 ） 能 力 ， 在 信 號(hào) 傳 輸過(guò) 程 中 ， 將 信 號(hào) 鎖 存 ， 在 需 要 使 用 信 號(hào) 時(shí) ， 在輸 入 控 制 信 號(hào) 作 用 下 ， 將 信 號(hào) 輸 出 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 45 8282DI1DI2DI3DI4DI5DI6DI7 DO1DO2DO3DO4DO5DO6DO7D Q DOCLKDI0 0STB OE結(jié) 構(gòu) ：8路 輸 入 DI7 DI08路 輸 出 DO7 DO0（ 1個(gè) D觸

39、發(fā) 器 + 1個(gè) 三 態(tài) 門 ） /路控 制 端 ：OE=0 允 許 輸 出STB=1 允 許 鎖 存 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 46 v STB為 高 電 平 期 間 ， 輸 出 等 于 輸 入 ； 為 下 降 沿 時(shí) ，輸 出 鎖 存 ， 輸 出 與 輸 入 無(wú) 關(guān) 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 47 v 說(shuō) 明 ： 若 希 望 先 輸 入 數(shù) 據(jù) ， 然 后 在 以 后 恰 當(dāng) 的時(shí) 刻 再 輸 出 ， 可 對(duì) OE和 STB分 別 控 制 ， 若 只 需要 使 用 它 的 記 憶 功 能 ， 不 需 要 三 態(tài) 緩 沖 ， 可 直接 把 OE 端 接 地 ， 僅

40、 控 制 STB 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 48 、 8286雙 向 數(shù) 據(jù) 總 線 驅(qū) 動(dòng) 器圖 2-16功 能 ： 、 三 態(tài) 輸 出 直 接 驅(qū) 動(dòng) 總 線 ， 用 于 提 高 數(shù) 據(jù)總 線 帶 負(fù) 載 能 力 、 具 有 數(shù) 據(jù) 收 和 發(fā) 兩 個(gè) 方 向 的 傳 輸 、 隔 離控 制 功 能 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 49 A0 B08286OE TA1A2A3A5A4A6A7 B1B2B3B5B4B6B7結(jié) 構(gòu) ：8路 雙 向 輸 出 緩 沖 器 A7 A0 B7 B0控 制 端 ：OE=0 輸 出 允 許T： 控 制 數(shù) 據(jù) 傳 送 方向 T=1 A

41、B T=0 B A 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 50v 常 用 芯 片 ： Intel8286， Intel8287和 74LS2458286輸 入 輸 出 同 相8287輸 入 輸 出 反 相74LS245的 功 能 與 8286相 同 OE T 傳 送 方 向0 1 AiBi0 0 BiAi1 1 高 阻 狀 態(tài)1 0 高 阻 狀 態(tài) 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 51 2、 最 小 模 式 下 典 型配 置 電 路 、 時(shí) 鐘 發(fā) 生 器 8284A提 供 8086工 作 時(shí) 鐘 ，輸 出 信 號(hào) 為 占 空 比D=33%的 方 波 ， 對(duì)外 部 輸 入 信 號(hào)Re

42、ady、 Reset進(jìn) 行同 步 RESETREDAYMN/MXAD15-AD0ALEBHEA19-A16DENDT/RM/IOWRRDHOLDHLDAINTRINTAGND 8284ACLK 地 址 鎖 存 器STB8282三 片 BHEABDBCB+5V8086 收 發(fā) 器8286二 片OET RESETREDAY 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 52 、 8282地 址 鎖 存 器對(duì) 復(fù) 用 引 腿 T1下 的 信 號(hào) (地 址 )鎖 存 ， 以 便 分 時(shí) 使 用 ， 采 用ALE為 選 通 信 號(hào)復(fù) 用 引 腿 包 括 ： 20位 地 址 線 和 ， 共 21路 需 要 82

43、82共 三 片輸 入 ： AD15 AD0、 A19/S6 A16/S3、 輸 出 ： 20位 AB、 控 制 輸 入 ： ALE STB、 接 地 、 8286數(shù) 據(jù) 總 線 驅(qū) 動(dòng) 器 （ 選 用 ）輸 入 ： AD 15 AD0 需 要 8286共 2片輸 出 ： 16位 DB控 制 輸 入 ： 7BHE SBHEOEDEN OE DT R TBHE 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 53 五 、 8086的 最 大 工 作 模 式 需 要 對(duì) 的 組 合 信 號(hào) 經(jīng) 過(guò) 8288總 線 控 制器 譯 碼 ， 由 8288輸 出 原 CPU所 有 的 控 制 信 號(hào)給 8282、

44、8286、 M、 I/O Interface0 2S S 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 54 2.3 8086操 作 與 時(shí) 序一 、 系 統(tǒng) 的 復(fù) 位 與 啟 動(dòng)由 Reset引 腿 提 供 一 高 電 平 信 號(hào) 8086， 信 號(hào) 維 持 時(shí) 間 4個(gè) 時(shí)鐘 周 期CPU的 R復(fù) 位 ， 初 始 值 如 下 ： 通 用 、 專 用 R： 0000H（ AX、 BX、 CX、 DX、 SI、 DI、 SP、 BP） 段 R： CS： FFFFH DS、 ES、 SS： 0000H IP： 0000H FLAGS清 零 ； ISQ指 令 隊(duì) 列 清 空 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部

45、 資 料 庫(kù) 55 說(shuō) 明 ： 、 復(fù) 位 后 ， CS： IP=FFFFH： 0000H 物 理 地 址FFFF0H 從 此 處 開(kāi) 始 執(zhí) 行 指 令 ， 需 要 在 M此 地 址 處 存 放 一 條 無(wú)條 件 跳 轉(zhuǎn) 指 令 JMP 跳 轉(zhuǎn) 到 系 統(tǒng) 程 序 入 口BIOS： 系 統(tǒng) 自 檢 程 序 、 系 統(tǒng) 啟 動(dòng) 裝 入 程 序 、 系 統(tǒng) 設(shè) 置 程序 、 中 斷 處 理 程 序 、 FLAGS清 零 ， 為 了 能 響 應(yīng) INTR， 需 要 在 適 當(dāng) 時(shí) 候 ，開(kāi) 中 斷 ， IF=1（ 指 令 STI） 對(duì) 應(yīng) 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 56 二 、 總

46、線 操 作 （ 讀 、 寫 操 作 ）1、 總 線 讀 操 作v T1狀 態(tài) ： 確 定 訪 問(wèn) M還 是 AD15 AD0、 A19/S6 A16/S3給 出 訪 問(wèn) 地 址 ALE對(duì) 地 址 鎖 存 （ *ALE信 號(hào) 只 可 能 在 T1時(shí) 段 有 效 ） 與 A0共 同 指 出 數(shù) 據(jù) 總 線 有 效 位 :讀 操 作 ， 數(shù) 據(jù) 由 M或 CPUM IO IO 7BHE S 0DT R IO電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 57 v T2狀 態(tài) ： A19/S6 A16/S3中 的 S有 效 ， 指 出 正 在 使 用 的 段 R AD15 AD0高 阻 等 待 ， 準(zhǔn) 備 接

47、 收 表 示 讀 驅(qū) 動(dòng) 器 選 通 ， 準(zhǔn) 備 接 受 數(shù) 據(jù) v T3狀 態(tài) ： 采 樣 Ready， 若 為 1， CPU讀 數(shù) 據(jù) ， 若 為 0， 插 入 Tw（ 等待 ） ， 直 至 Ready=1v Tw狀 態(tài) ： 所 有 引 腿 信 號(hào) 同 T3， 在 最 后 一 個(gè) (n-1)Tw， 數(shù) 據(jù) 總 線 上 肯定 出 現(xiàn) 數(shù) 據(jù) v T4狀 態(tài) ： nTw T4的 下 降 沿 處 ， 數(shù) 據(jù) 由 數(shù) 據(jù) 總 線 CPU 0RD 0DEN 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 58 說(shuō) 明 ： 地 址 只 出 現(xiàn) 在 T1狀 態(tài) ， 即 ALE只 在 T1狀 態(tài) 有 效 數(shù) 據(jù)

48、在 T3狀 態(tài) 出 現(xiàn) 于 數(shù) 據(jù) 總 線 D15 D0 數(shù) 據(jù) 在 T3 T4狀 態(tài) 交 界 處 ， D15 D0 CPU 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 59 M/IO 高 M 低 IOCLK T1 T2 T3 T4A150ALEA19A16/S6S3 S6 S3A19A16AD15AD0 A15 0 D15 0存 儲(chǔ) 器 /IO讀 時(shí) 序RDDT/RDEN 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 60 CLK T1 T2 T3 T4WR A19A16 S6 S3A19A16/S6S3 高 M 低 IOM/IOA15A0DT/RDEN A15 A0 D15 D0AD15AD0ALE

49、 存 儲(chǔ) 器 /IO寫 時(shí) 序 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 61 2、 總 線 寫 操 作T2狀 態(tài) 時(shí) ， 寫 周 期T1狀 態(tài) 時(shí) ，T2狀 態(tài) 時(shí) ， AD15 AD0送 出 地 址 信 號(hào) 后 ， 寫 周期 無(wú) 須 高 阻 等 待 ， CPU立 即 向 AD15 AD0發(fā)出 數(shù) 據(jù)除 以 上 三 點(diǎn) 外 ， 其 余 時(shí) 序 與 讀 操 作 相 同1DT R RD WR改 寫 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 62 3、 總 線 空 操 作 執(zhí) 行 空 閑 周 期 Ti T1 T2 T3 Tw T4 T1 T2 T3 T4 Ti Ti T1 T2 T3 Tw Tw T4

50、 Ti T1 在 兩 個(gè) 總 線 周 期之間 執(zhí)行 空閑 周期 T i Tw狀態(tài) 用來(lái) 等待 內(nèi)存 或I /O 接口 的響 應(yīng)典型 的8 08 6總 線 周 期序 列總 線 周 期 總 線 周 期時(shí) 鐘 周 期 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 63 三 、 總 線 保 持CPU出 讓 總 線 給 其 他 總 線 模 塊1、 CPU在 每 個(gè) 時(shí) 鐘 周 期 上 升 沿 采 樣 HOLD， 如 為 1且 CPU允 許 出 讓 ， 則 當(dāng) 前 總 線 周 期 后 一 個(gè) 時(shí) 鐘發(fā) 出 HLDA， 讓 出 總 線 ； 出 讓 后 ， 地 址 線 、 數(shù) 據(jù)線 及 部 分 控 制 線 （ 除 ALE外 ） 高 阻2、 CPU讓 出 總 線 ， 但 EU部 分 繼 續(xù) 執(zhí) 行 指 令 ， 直 至需 要 訪 問(wèn) 總 線3、 總 線 請(qǐng) 求 結(jié) 束 后 ， CPU不 立 刻 驅(qū) 動(dòng) 三 總 線 ， 直到 CPU執(zhí) 行 一 條 總 線 操 作 為 避 免 總 線 回 收 、 切 換 時(shí) 控 制 線 電 平 不 穩(wěn) ，在 控 制 線 和 電 源 之 間 需 接 一 上 拉 電 阻 電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù) 64謝 謝 大 家 ！電 氣 學(xué) 院 學(xué) 習(xí) 部 資 料 庫(kù)