《微處理器及總線》PPT課件.ppt

第二章微處理器及總線,微處理器概述8088微處理器的特點(diǎn)、引線及結(jié)構(gòu)；總線的一般概念；*80386微處理器的特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)；*Pentium4微處理器中的新技術(shù)。,2.1微處理器概述,程序的執(zhí)行過(guò)程微處理器的基本組成x86CPU的類(lèi)別,1、程序的執(zhí)行過(guò)程,程序,取指令,指令譯碼,取操作數(shù),執(zhí)行指令,存結(jié)果,指令周期,操作碼,操作數(shù),執(zhí)行,1.CPU控制程序執(zhí)行2.CPU如何知道從哪里取操作數(shù)或指令？地址、尋址方式,例：計(jì)算5+8（p8）,匯編語(yǔ)言指令機(jī)器語(yǔ)言指令操作-MOVA,510110000將立即數(shù)5傳送到寄存器A中00000101ADDA,800000100將A的內(nèi)容與8相加，結(jié)果仍存入A00001000STOP11110100停機(jī),假定指令格式為：,指令執(zhí)行過(guò)程(取指/譯碼/執(zhí)行),累加器A,加法器,數(shù)據(jù)寄存器DR,指令寄存器IR,指令譯碼器ID,時(shí)序邏輯電路,時(shí)序控制信號(hào)（控制命令）,10110000,00000101,00000100,00001000,11110100,內(nèi)部總線,存儲(chǔ)器,01234,程序計(jì)數(shù)器IP,地址,MOVA,5ADDA,8STOP,地址總線,地址譯碼器,讀寫(xiě)控制電路,10110000,鎖存,輸出,地址寄存器AR,2、核心級(jí)微處理器,微處理器簡(jiǎn)稱(chēng)CPU，是計(jì)算機(jī)的核心，主要包括：運(yùn)算器控制器寄存器組RegistersCPU實(shí)現(xiàn)了運(yùn)算功能和控制功能運(yùn)算（算術(shù)、邏輯）運(yùn)算器控制程序的執(zhí)行(IP)控制器暫存數(shù)據(jù)和執(zhí)行狀態(tài)(FR)寄存器,總線接口,CPU的位數(shù)：是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)4位、8位、16位、32位、64位,Intel8088/8086、386、PIII、P4、Celeron性能排名：Xeon（至強(qiáng)）>Core（酷睿）/Pentium（奔騰）>Celeron（賽揚(yáng)）AMDSempron、Duron、Athlon（X86),3、CPU類(lèi)型,8086/8088是Intel系列的16bit微處理器，屬第三代。,8086/8088有20bit地址線，可尋址1M空間。,8086/8088采用單一+5V電源和單相時(shí)鐘，頻率為5MHZ。,8086/8088,8088,8088、8086基本類(lèi)似16位CPU、AB寬度20位可尋址1M差別：數(shù)據(jù)線引腳：8088有8根，8086有16根8088為準(zhǔn)16位CPU:內(nèi)部DB為16位，外部DB為8位，16位數(shù)據(jù)要分兩次傳送本課程以8088為模型進(jìn)行介紹（IBMPC采用）,2.28088微處理器,8088/8086CPU的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)（2.2.3/2.2.1)8088CPU的儲(chǔ)存器組織；（2.2.4/2.2.1）8088CPU外部引線及功能；(2.2.2)8088的工作時(shí)序。（2.2.5）,8086/808820bit地址線，可尋址1M空間。,一、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點(diǎn),1、8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu),執(zhí)行單元EU,功能：執(zhí)行指令。,從指令隊(duì)列中取出指令,譯碼,在ALU中完成數(shù)據(jù)運(yùn)算,保存運(yùn)算結(jié)果，并把特征保存在標(biāo)志寄存器FLAGS中,包括以下部件：算術(shù)邏輯單元(ALU)8個(gè)通用寄存器1個(gè)標(biāo)志寄存器EU控制電路EU的操作見(jiàn)右圖,總線接口單元BIU,包括以下4部分：20位的地址加法器專(zhuān)用寄存器組總線接口控制電路4（6）字節(jié)的指令隊(duì)列,功能：只要空閑，就從內(nèi)存中取出指令送入指令隊(duì)列形成訪問(wèn)存儲(chǔ)器的物理地址，負(fù)責(zé)與內(nèi)存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送,EU和BIU的操作要點(diǎn),lBIU中的指令隊(duì)列有2個(gè)或2個(gè)以上字節(jié)為空時(shí)，BIU自動(dòng)啟動(dòng)總線周期，取指填充指令隊(duì)列。直至隊(duì)列滿(mǎn)，進(jìn)入空閑狀態(tài)。為FIFO(先進(jìn)先出)結(jié)構(gòu)。lEU取得指令，譯碼并執(zhí)行指令。若指令需要取操作數(shù)或存操作結(jié)果，需訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O，EU向BIU發(fā)出訪問(wèn)總線請(qǐng)求。EU不和外界打交道。lEU執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令時(shí)，若下一條指令不在指令隊(duì)列中，則隊(duì)列被自動(dòng)清除，BIU根據(jù)本條指令執(zhí)行情況重新取指和填充指令隊(duì)列。也稱(chēng)預(yù)取指令隊(duì)列,8086與傳統(tǒng)微處理器指令執(zhí)行過(guò)程比較,傳統(tǒng)微處理器的執(zhí)行方式,傳統(tǒng)微處理器取指與執(zhí)行串行進(jìn)行，CPU的工作效率低。,通過(guò)訪問(wèn)存儲(chǔ)器取指令,8086的指令執(zhí)行方式,8086CPU取指與執(zhí)行并行進(jìn)行，大大減少了等待取指令所需時(shí)間，提高了CPU的工作效率。降低了對(duì)內(nèi)存存取速度要求。,8088/8086的流水線操作,指令隊(duì)列的作用相當(dāng)于流水線的傳送帶,通用寄存器（8）段寄存器（4）標(biāo)志寄存器FR（1）指令指針寄存器IP（1）,2、8086CPU的寄存器結(jié)構(gòu),控制寄存器,含14個(gè)16位寄存器,(1)、段寄存器總線接口部件BIU設(shè)有4個(gè)16位段寄存器CS（CodeSegment），代碼段寄存器中存放程序代碼段起始地址的高16位。DS（DataSegment），數(shù)據(jù)段寄存器中存放數(shù)據(jù)段起始地址的高16位。ES（ExtendedSegment），擴(kuò)展段寄存器中存放擴(kuò)展數(shù)據(jù)段起始地址的高16位。SS（StackSegment），堆棧段寄存器中存放堆棧段起始地址的高16位。,(2)、指令指針寄存器IPIP始終存有相對(duì)于當(dāng)前指令段起點(diǎn)偏移量的下一條指令，即IP總是指向下一條待執(zhí)行的指令。IP中內(nèi)容可由BIU自動(dòng)修改。在8086中IP要與CS代碼段寄存器的內(nèi)容一起，才能得到指令的實(shí)際地址。,(3)、通用寄存器指令執(zhí)行部件（EU）設(shè)有8個(gè)通用寄存器AXBXCXDXSPBPSIDI,分為三類(lèi)：數(shù)據(jù)寄存器（AX，BX，CX，DX）地址指針寄存器（SP，BP）變址寄存器（SI，DI）,數(shù)據(jù)寄存器AX，BX，CX，DX4個(gè)16bit的通用數(shù)據(jù)寄存器，它們的高8bitAH，BH，CH，DH與低8bitAL，BL，CL，DL又可分別看成8個(gè)8bit的寄存器。AX（AccumulatorRegister）累加器一般用來(lái)存放參加運(yùn)算的數(shù)據(jù)和結(jié)果。BX（BaseRegister）基址寄存器除可作數(shù)據(jù)寄存器外，還可放內(nèi)存的邏輯偏移地址，而AX，CX，DX則不能。CX（Counter）將它稱(chēng)作計(jì)數(shù)寄存器DX（DataRegister）在乘、除運(yùn)算、帶符號(hào)數(shù)的擴(kuò)展指令中有特殊用途,變址寄存器SI（SourceIndex）源變址寄存器多用于存放內(nèi)存的邏輯偏移地址，隱含的邏輯段地址在DS寄存器中。DI（DestinationIndex）目標(biāo)變址寄存器多用于存放內(nèi)存的邏輯偏移地址，隱含的邏輯段地址在DS寄存器中。,間接尋址或變址尋址：把寄存器的內(nèi)容作為內(nèi)存地址或內(nèi)存地址的一部分來(lái)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行訪問(wèn)。,地址指針寄存器BP（BasePointer）基址指針用于存放內(nèi)存的邏輯偏移地址，隱含的邏輯段地址在SS寄存器中。SP（StackPointer）堆棧指針用于存放棧頂?shù)倪壿嬈频刂?，隱含的邏輯段地址在SS寄存器中。這兩個(gè)寄存器都默認(rèn)與堆棧段寄存器（SS）聯(lián)合使用,BX與BP在應(yīng)用上的區(qū)別作為通用寄存器：二者均可用于存放操作數(shù)，參與各種運(yùn)算。作為基址寄存器，在默認(rèn)情況下：BX用于尋址數(shù)據(jù)段（即存放數(shù)據(jù)段的偏移地址）BX與數(shù)據(jù)段寄存器DS搭配使用；BP用于尋址堆棧段（即存放堆棧段的偏移地址）BP與堆棧段寄存器SS搭配使用。,寄存器的特殊用途和隱含性質(zhì)在指令中沒(méi)有明顯的標(biāo)出，而這些寄存器參加操作，稱(chēng)之為“隱含尋址”。具體的：在某類(lèi)指令中，某些通用寄存器有指定的特殊用法，編程時(shí)需遵循這些規(guī)定，將某些特殊數(shù)據(jù)放在特定的寄存器中，這樣才能正確的執(zhí)行這些指令。采用“隱含”的方式，能有效地縮短指令代碼的長(zhǎng)度。,(4)、標(biāo)志寄存器FR,標(biāo)志寄存器FR中共有9個(gè)標(biāo)志位，可分成兩類(lèi)：狀態(tài)標(biāo)志表示運(yùn)算結(jié)果的特征，它們是CF、PF、AF、ZF、SF和OF控制標(biāo)志控制CPU的操作，它們是IF、DF和TF。,標(biāo)志寄存器FR,16位寄存器，只用其中的9位,FR中的狀態(tài)標(biāo)志,OF(OverflowF1ag)：溢出標(biāo)志，帶符號(hào)數(shù)DF(DirectionFlag)：方向標(biāo)志位在串操作指令中，若DF0，表示串操作指令地址指針自動(dòng)增量；DF1，表示地址指針自動(dòng)減量。DF標(biāo)志位可通過(guò)STD指令置位，也可通過(guò)CLD指令復(fù)位。IF(InterruptFlag)：中斷標(biāo)志位IF1，表示允許CPU響應(yīng)可屏蔽中斷。IF標(biāo)志可通過(guò)STI指令置位，也可通過(guò)CLI指令復(fù)位。,SF(SignFlag)：符號(hào)標(biāo)志SF1，表示本次運(yùn)算結(jié)果的最高位(第7位或第15位)為“l(fā)”，否則SF0。ZF(ZeroFlag)：零標(biāo)志位ZF1，表示本次運(yùn)算結(jié)果為零，否則即運(yùn)算結(jié)果非零時(shí)，ZF0。AF(AuxiliaryCarryFlag)：輔助進(jìn)位標(biāo)志位。AFl，表示運(yùn)算結(jié)果的8位數(shù)據(jù)中，低4位向高4位有進(jìn)位(加法運(yùn)算時(shí))或有借位(減法運(yùn)算時(shí))，這個(gè)標(biāo)志位只在十進(jìn)制運(yùn)算中有用。,PF(ParityFlag)：奇偶校驗(yàn)標(biāo)志位PF1，表示本次運(yùn)算結(jié)果中有偶數(shù)個(gè)“l(fā)”，PF0，表示本次運(yùn)算結(jié)果中有奇數(shù)個(gè)“1”。CF(CarryFlag)：進(jìn)位標(biāo)志位CFl，表示本次運(yùn)算中最高位(D15或D7)有進(jìn)位(加法運(yùn)算時(shí))或有借位(減法運(yùn)算時(shí))。CF標(biāo)志可通過(guò)STC指令置位，通過(guò)CLC指令復(fù)位(清除進(jìn)位標(biāo)志)，還可通過(guò)CMC指令將當(dāng)前CF標(biāo)志取反。TF(TrapFlag)：?jiǎn)尾綐?biāo)志位,標(biāo)志寄存器顯示內(nèi)容一覽表,0101010000111001+01000101011010101001100110100011,5439H+456AH=99A3H,二、8088系統(tǒng)的儲(chǔ)存器,1、8088存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)和配置8086/8088系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器是一個(gè)最多1M個(gè)8位數(shù)量的字節(jié)序列，即可尋址的存儲(chǔ)空間為1M字節(jié)，系統(tǒng)為每個(gè)字節(jié)分配一個(gè)20位的物理地址(對(duì)應(yīng)16進(jìn)制的地址范圍從00000HFFFFFH)。在存儲(chǔ)器中任何兩個(gè)相鄰的字節(jié)被定義為一個(gè)字。在一個(gè)字中的每一個(gè)字節(jié)有一個(gè)地址，并且這兩個(gè)地址中的較小的一個(gè)被用來(lái)作為該字的地址。數(shù)據(jù)在內(nèi)存中從低地址到高地址順序存放；高字節(jié)占用高地址。,表示存儲(chǔ)器容量的最小單位為bit(二進(jìn)制位)，表示存儲(chǔ)器容量的基本單位為Byte(字節(jié))。通常：一個(gè)單元為一個(gè)字節(jié)，字節(jié)可用B(即Byte的縮寫(xiě))表示，且1Byte=8bit。存儲(chǔ)器的容量用“K”表示，1K即為1024個(gè)單元。大容量單位為KB、MB、GB、TB。,1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB,地址總線16位，內(nèi)存容量為216個(gè)單元，即64KB。,地址總線20位，內(nèi)存容量為220個(gè)單元，即1MB。,地址,存放內(nèi)容二進(jìn)制表示,十六進(jìn)制表示,00000H,11000010,11000010,00001H,C2H,18H,00010010,00007H,12H,00110100,00008H,34H,01110000,FFFFFH,70H,內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容示意圖,物理地址,.60000H60001H60002H60003H60004H.,存儲(chǔ)器的操作完全基于物理地址。8088/8086的地址總線寬度為20位，所以訪問(wèn)內(nèi)存時(shí)必須指定一個(gè)20位的地址。問(wèn)題：8088/8086的內(nèi)部總線和內(nèi)部寄存器均為16位，如何指定20位地址？解決：存儲(chǔ)器分段,2、存儲(chǔ)器的分段,段地址,段內(nèi)偏移量EA/偏移地址(EffectiveAddress)：是指某存儲(chǔ)單元離開(kāi)該段段首址的字節(jié)數(shù)。,把內(nèi)存分為若干個(gè)不大于64KB的段，則訪問(wèn)時(shí)只要指定16位的段基址（段號(hào)）和16位的段內(nèi)偏移量即可。,一般只提供偏移量（地址）就可達(dá)到對(duì)整個(gè)1M空間的尋址。方便程序移植。,段有可能重疊！,3、邏輯地址和物理地址,邏輯地址(LogicalAddress)：是一對(duì)地址，包含段寄存器的內(nèi)容和段內(nèi)偏移量，如某條指令的邏輯地址可表達(dá)為：段基址:偏移地址。,物理地址PA(PhysicalAddress):是指某個(gè)存儲(chǔ)單元實(shí)際的20bit的地址，又稱(chēng)絕對(duì)地址。,由上面的定義可知：,物理地址PA=段基址16(10H)十段內(nèi)偏移量EA/偏移地址。,物理地址的形成如下圖所示。,物理地址的形成,當(dāng)涉及到取一個(gè)操作數(shù)時(shí)，自動(dòng)選擇DS數(shù)據(jù)段寄存器或ES附加段寄存器，再加上16位偏移量，得到操作數(shù)的20位物理地址。16位偏移量取決于指令的尋址方式。如下圖所示：,4、段寄存器的使用,例如：若CS=FFFFH，IP=0000H，則指令所在存儲(chǔ)單元的物理地址為：,PA=(CS)10H+IP=FFFF0H,當(dāng)取指令時(shí)，自動(dòng)選擇的段寄存器是CS，再加上IP所決定的16位偏移量，得到要取出指令具體的物理地址：,當(dāng)涉及到取一個(gè)堆棧操作數(shù)時(shí)，自動(dòng)選擇的段寄存器是SS，再加上SP所決定的16位偏移量，得到堆棧操作所需要的20位物理地址。,例習(xí)題p93,2.9已知邏輯地址1F00:38A0H，物理地址是多少？唯一嗎？2.10若CS=8000H，則當(dāng)前代碼段可尋址的儲(chǔ)存空間范圍是多少？,5、堆棧段的使用p108所謂堆棧是在存儲(chǔ)器中開(kāi)辟一個(gè)區(qū)域，用來(lái)存放需要暫時(shí)保存的數(shù)據(jù)，其工作方式是“先進(jìn)后出”或“后進(jìn)先出”的方式。（FILO方式）8086系統(tǒng)中的堆棧段是由段定義語(yǔ)句在存儲(chǔ)器中定義的一個(gè)段，堆棧段容量小于等于64K字節(jié)。段基址由堆棧寄存器SS指定，棧頂由堆棧指針SP指定，堆棧地址由高向低增長(zhǎng)，棧底設(shè)在存儲(chǔ)器的高地址區(qū)。（向上生成）SP的初值決定了堆棧的大小。,堆棧主要用于中斷控制，子程序調(diào)用以及數(shù)據(jù)暫時(shí)存儲(chǔ)。,堆棧操作,SP,SS,SS,壓棧前,退棧操作,高,低,低,高,高,82H,F0H,SP,SP,SP,F0H,12H,SP,把82F0H壓入棧頂,把82F0H從棧頂彈出,每次壓棧PUSH和退棧POP均以字（2字節(jié)）為單位,例：,若已知SS=1000H，SP=2000H，則堆棧段的段首地址=？棧頂?shù)刂?？將數(shù)據(jù)1234H壓入堆棧后，1234H所在的內(nèi)存單元的地址=？SP=？棧頂內(nèi)容=？再將棧頂內(nèi)容彈出堆棧后，SP=？,例：,已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H，SS=8FF4H，DS所指示的段有一操作數(shù)，其偏移地址=0204H。1)畫(huà)出各段在內(nèi)存中的分布。2)指出各段的物理起始地址。3)該操作數(shù)的物理地址=？,10550H,250A0H,2EF00H,8FF40H,CS,SS,CS,DS,ES,解：各段分布及段首址見(jiàn)右圖所示。操作數(shù)的物理地址為：250AH10H+0204H=252A4H,內(nèi)存中的數(shù)據(jù)要點(diǎn),數(shù)據(jù)在內(nèi)存中從低地址到高地址順序存放；數(shù)據(jù)位數(shù)大于8位時(shí)，高字節(jié)存放在高地址處，低字節(jié)存放在低地址處。數(shù)據(jù)的地址是指它的最低字節(jié)所在的內(nèi)存單元的地址。表示存儲(chǔ)器容量的最小單位為bit(二進(jìn)制位)，表示存儲(chǔ)器容量的基本單位為Byte(字節(jié))。1Byte=8bit；1KB=1024B地址總線16位，內(nèi)存空間為64KB；地址總線20位，內(nèi)存空間為220個(gè)單元，即1MB。,三、8086CPU的管腳及功能,概念結(jié)構(gòu),存儲(chǔ)器,I/O接口,輸入設(shè)備,I/O接口,輸出設(shè)備,CPU,控制總線CB,I/O接口,AB:AddressBusDB:DataBusCB:ControlBus,圖中當(dāng)A和A門(mén)打開(kāi)時(shí)，信息由A傳至A；A和C門(mén)打開(kāi)時(shí)，信息便從A傳至C。,總線上能同時(shí)傳送二進(jìn)制信息的位數(shù)稱(chēng)為總線寬度。見(jiàn)下圖。,總線的分類(lèi),總線按信息傳送的方向可分為單向總線和雙向總線。單向總線只能向一個(gè)方向發(fā)送信息。雙向總線則可在兩個(gè)方向傳送。,總線按所傳信息的類(lèi)別，分為數(shù)據(jù)總線(雙向)、地址總線(單向）和控制總線。,CPU處理數(shù)據(jù)的字長(zhǎng)相同,尋址范圍=2n,寄存器和儲(chǔ)存器（內(nèi)容）區(qū)別對(duì)內(nèi)存空間實(shí)行分段管理：每段大小為16B64KB用段地址和段內(nèi)偏移實(shí)現(xiàn)對(duì)1MB存儲(chǔ)空間的尋址設(shè)置地址段寄存器指示段的首地址I/O設(shè)備獨(dú)立編址，使用16根地址線，64K尋址。,若執(zhí)行I/O指令，則由于8086只訪問(wèn)64K個(gè)端口，在T1周期高4根引腳為低電平。,寄存器和存儲(chǔ)地址、IO地址,（一）8088的管腳功能,8088采用雙列直插式封裝，有40個(gè)引腳(如右圖所示)，但總線信號(hào)數(shù)量卻大于40，故8088采用了分時(shí)復(fù)用技術(shù)，部分引腳傳送兩種總線信號(hào)。,以下三組信號(hào)線提供了8位數(shù)據(jù)信號(hào)和20位地址信號(hào)。AD7AD0：三態(tài)，地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。第1個(gè)時(shí)鐘（ALE有效）時(shí)為地址的低8位。地址信號(hào)有效時(shí)為輸出，傳送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)為雙向。A19A16：三態(tài)，輸出。地址信號(hào)的最高4位，與狀態(tài)信號(hào)S6-S3復(fù)用。A15A8：三態(tài)，輸出。地址信號(hào)。,1.地址/數(shù)據(jù)線：,2.主要控制狀態(tài)線：,(28)IO/#M：輸出。指出當(dāng)前訪問(wèn)存儲(chǔ)器還是訪問(wèn)I/O。注意8086是M/#IO。(29)#WR：輸出。寫(xiě)命令信號(hào)；(32)#RD：輸出。讀命令信號(hào)；(25)ALE：輸出。高電平表示AB地址有效；此信號(hào)在T1狀態(tài)有效。(26)#DEN：輸出。低電平時(shí)表示DB上的數(shù)據(jù)有效；(27)DT/#R：輸出。數(shù)據(jù)傳送方向。高電平：CPU輸出，低電平：CPU輸入(22)READY：輸入。準(zhǔn)備就緒信號(hào)。由外部輸入；用于解決CPU與慢速存儲(chǔ)器或I/O電路的同步問(wèn)題。,總線數(shù)據(jù)操作（CPU在做什么操作）,習(xí)題2-5,ALE(AddressLatchEnable)DEN#(DataEnable)DT/R#(DataTransmit/Receive)RD#(Read)WR#(Write)MIO#(MemoryIO)READY,(18)INTR：輸入，可屏蔽中斷請(qǐng)求輸入端。高：有INTR中斷請(qǐng)求。若INTR保持高電平，并且IF=1，則當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后CPU就進(jìn)入中斷響應(yīng)周期。(17)NMI：輸入，非屏蔽中斷請(qǐng)求輸入端。低高，有NMI中斷請(qǐng)求。(24)#INTA：輸出，對(duì)INTR信號(hào)的響應(yīng)。常用于選通中斷向量（類(lèi)型）號(hào)。,3.中斷控制信號(hào),(31)HOLD：總線請(qǐng)求信號(hào)輸入。當(dāng)CPU以外的其他設(shè)備要求占用總線時(shí)，通過(guò)該引腳向CPU發(fā)出請(qǐng)求。(30)HLDA：輸出，對(duì)HOLD信號(hào)的響應(yīng)。為高電平時(shí)，表示CPU已放棄總線控制權(quán)，所有三態(tài)信號(hào)線均變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。,4.總線操作,（33）MN/MX(Minimum/MaximumModeControl)：最大最小模式控制信號(hào)，輸入。MN/MX1（5V），CPU工作在最小模式。MN/MX0（接地），CPU則工作在最大模式。,最小模式：系統(tǒng)中只有8086/8088一個(gè)處理器，所有的控制信號(hào)都是由8086/8088CPU產(chǎn)生。最大模式：系統(tǒng)中可包含一個(gè)以上的處理器，比如包含協(xié)處理器8087。在系統(tǒng)規(guī)模比較大的情況下，系統(tǒng)控制信號(hào)不是由8086直接產(chǎn)生，而是通過(guò)與8086配套的總線控制器（控制總線）等形成。,5.工作模式的選擇,（23）TEST#測(cè)試信號(hào)。由外部輸入，低電平有效。當(dāng)CPU執(zhí)行WAIT指令時(shí)(WAIT指令是用來(lái)使處理器與外部硬件同步)，每隔5個(gè)時(shí)鐘周期對(duì)TEST進(jìn)行一次測(cè)試，若測(cè)試到該信號(hào)無(wú)效，則CPU繼續(xù)執(zhí)行WAIT指令，即處于空閑等待狀態(tài)；當(dāng)CPU測(cè)到TEST輸入為低電平時(shí)，CPU繼續(xù)往下執(zhí)行指令。由此可見(jiàn)，TEST對(duì)WAIT指令起到了監(jiān)視的作用。,（21）RESET復(fù)位信號(hào)。由外部輸入，高電平有效。RESET信號(hào)至少要保持4個(gè)時(shí)鐘周期，CPU接收到該信號(hào)后，停止進(jìn)行操作，并對(duì)標(biāo)志寄存器(FR)、IP、DS、SS、ES及指令隊(duì)列清零，而將CS設(shè)置為FFFFH。當(dāng)復(fù)位信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，CPU從FFFF0H開(kāi)始執(zhí)行程序，由此可見(jiàn)，采用8086CPU計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的啟動(dòng)程序就保持在開(kāi)始的存儲(chǔ)器中。（19）CLK（40)VCC電源，接5V。（120）GND地。,以8086CPU構(gòu)成的最小模式的基本配置。除了存儲(chǔ)器、IO芯片和基本時(shí)鐘發(fā)生器外、還有用于地址的鎖存器8282(或8283)以及用于數(shù)據(jù)的緩沖器（收發(fā)器）8286(或8287)。,（二）最小模式硬件配置及總線p90,常用接口芯片介紹-鎖存器,8282/74LS373具有三態(tài)正相輸出的鎖存器（20管腳）8282內(nèi)部包含8個(gè)D觸發(fā)器芯片引腳：DI0DI7:信號(hào)輸入DO0DO7:信號(hào)輸出STB:鎖存控制#OE:輸出允許使能芯片功能：STB=1:鎖存數(shù)據(jù)（這時(shí)應(yīng)保證DI端的信號(hào)不變化）#OE=0:將鎖存的數(shù)據(jù)輸出（接地）功能類(lèi)似的還有8283但為反相輸出,總線驅(qū)動(dòng)器,8286/74LS245雙向三態(tài)驅(qū)動(dòng)器（20管腳）A0A7和B0B7:雙向數(shù)據(jù)線OE#:輸出允許T:方向控制芯片功能：OE#=0，打開(kāi)雙向門(mén)OE#=0時(shí)，T=0，BA；T=1，AB功能類(lèi)似的還有8287但為反相輸出,8284,8282,存儲(chǔ)器,8286,I/O接口,Vcc,Vcc,CLK,MN/MX,RD,WR,IO/M,ALE,AD,0,-AD,15,DT/R,DEN,INTA,INTR,READY,RESET,8088,CPU,STB,T,OE,數(shù)據(jù)總線,地址總線,OE,8088最小組態(tài)系統(tǒng)配置圖,時(shí)鐘發(fā)生器,在最小模式系統(tǒng)中，還需加入：1片8284A3片8282/82831片8286/8287,8088總線,總線形成后，內(nèi)存和I/O接口可以和總線連接，形成微機(jī)系統(tǒng)?？偩€地址總線：A0A19數(shù)據(jù)總線：D0D7控制總線：#MEMR、#MEMW（儲(chǔ)存器）#IOR、#IOW（I/O),四、8086/8088CPU工作時(shí)序,（一）、時(shí)序基本概念時(shí)鐘周期（ClockCycle)：時(shí)鐘頻率的倒數(shù),是CPU的時(shí)間基準(zhǔn)（T狀態(tài));（若8086的主頻為5MHZ，一個(gè)時(shí)鐘周期為200ns）總線周期（BusCycle)：CPU完成對(duì)存儲(chǔ)器或I/O端口一次訪問(wèn)所需的時(shí)間；(機(jī)器周期）指令周期（InstructionCycle)：執(zhí)行一條指令所需要的時(shí)間。（一個(gè)指令周期由一個(gè)或若干個(gè)總線周期組成，總線周期覆蓋了EU的內(nèi)部操作過(guò)程。）,典型的總線周期BusCycle,微機(jī)處理器BIU與外部電路之間進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳送操作所占用的時(shí)間，包含若干個(gè)時(shí)鐘周期。,空閑周期Ti,存儲(chǔ)器讀時(shí)序,CLK,M/IO,1=M,0=IO,A19/S6-,A16/S3,A19-A16,S6-S3,AD15-AD0,A15-A0,DATAIN,ALE,RD,DT/R,DEN,3）、T3狀態(tài)的的前沿采樣READY線，若發(fā)現(xiàn)其為低，則在T3周期結(jié)束后，插入一個(gè)Tw狀態(tài)。以后在每個(gè)Tw周期的前沿采樣READY線，只有在發(fā)現(xiàn)它為高電平時(shí)，才在這個(gè)Tw結(jié)束后進(jìn)入T4周期。,5）、T4結(jié)束，DT/R=1，M/IO無(wú)效存儲(chǔ)器讀周期結(jié)束,2.存儲(chǔ)器寫(xiě)周期,存儲(chǔ)器寫(xiě)時(shí)序,AD15AD0（AD7AD0）在T2T4期間CPU送上欲輸出的數(shù)據(jù)。,存儲(chǔ)器寫(xiě)時(shí)序與存儲(chǔ)器讀時(shí)序相似，其不同點(diǎn)在于：,3.時(shí)序要點(diǎn)整個(gè)周期M/IO#表示存儲(chǔ)操作；DT/R#表示寫(xiě)/讀操作。有效。T1時(shí)鐘周期ALE下降沿觸發(fā)地址鎖存，鎖存后地址線才能復(fù)用。3）T2-T4周期，RD#(WR#)、DEN#信號(hào)有效，讀（寫(xiě)）數(shù)據(jù)。上升沿讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。4）T3周期上升沿，CPU監(jiān)測(cè)READY信號(hào)，如果沒(méi)有操作完數(shù)據(jù)，則插入Tw周期，等待CPU能正確地讀如或取出數(shù)據(jù)。顯然，等待周期的個(gè)數(shù)取決于存儲(chǔ)器和IO設(shè)備的讀取速度。,一個(gè)總線周期一般由四個(gè)T組成。T1：輸出地址；T2、T3：傳送數(shù)據(jù)。若存儲(chǔ)器或外設(shè)速度慢，可插入等待周期Tw。,若一個(gè)總線周期后不執(zhí)行下一個(gè)總線周期，即總線上無(wú)數(shù)據(jù)傳輸操作，系統(tǒng)總線處于空閑狀態(tài)，此時(shí)執(zhí)行空閑周期。,2.5系統(tǒng)總線,主要內(nèi)容：概述；*總線技術(shù)，總線的基本功能；常見(jiàn)的系統(tǒng)總線；8088系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu)*。,一、概述,總線：是一組導(dǎo)線和相關(guān)的控制、驅(qū)動(dòng)電路的集合。是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各部件之間傳輸?shù)刂?、?shù)據(jù)和控制信息的公共通道。,地址總線（AB）數(shù)據(jù)總線（DB）控制總線（CB）,每種總線都包括,總線分類(lèi),CPU總線：CPU其他部件系統(tǒng)總線：主機(jī)I/O接口外部總線：I/O接口外設(shè)（接口總線）,片內(nèi)總線片外總線,按相對(duì)CPU的位置,按層次結(jié)構(gòu),總線結(jié)構(gòu),單總線結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但總線競(jìng)爭(zhēng)嚴(yán)重,現(xiàn)代微機(jī)的總線結(jié)構(gòu),前端總線,ISA總線,PCI總線,三、常見(jiàn)的系統(tǒng)總線,ISA（8/16位）工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，PCI（32位）外設(shè)互連總線，AGP（32位）加速圖形端口，PCI-E（1位）PCIExpress，高工作頻率（2.5GHz），多通道（x1、x4、，x32），每時(shí)鐘傳送2次數(shù)據(jù)。查找資料：ISA、PCI、AGP、PCI-E分別位于系統(tǒng)的的哪一個(gè)部分？主要用途？,總線的主要性能指標(biāo),總線帶寬（MB/s）總線數(shù)據(jù)傳輸率單位時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量總線位寬（bit）總線寬度總線能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)（16/32/64）總線的工作頻率（MHz）總線的時(shí)鐘脈沖頻率三者之間的關(guān)系類(lèi)似于高速公路上的車(chē)流量、車(chē)道數(shù)和車(chē)速的關(guān)系總線帶寬=(位寬/8)(工作頻率/每個(gè)存取周期的時(shí)鐘數(shù)),如ISA總線標(biāo)準(zhǔn)，總線時(shí)鐘16M，每個(gè)時(shí)鐘可完成2次總線操作。數(shù)據(jù)總線最大為16位。則：總線帶寬=(16/8)(16/2)=16MB/s,系統(tǒng)總線性能指標(biāo),接口總線傳送速度來(lái)描述性能。如：USB2.0的速度為12Mb/s,接口總線（外設(shè)）性能指標(biāo),8088微處理器,8088的功能結(jié)構(gòu),8086的外部數(shù)據(jù)總線寬度為16位,而8088的外部數(shù)據(jù)總線寬度為8位,16位數(shù)據(jù)要分兩次傳送。故稱(chēng)8088為準(zhǔn)16位CPU。,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同點(diǎn):8086的BIU中有一個(gè)6字節(jié)的指令隊(duì)列,而8088的BIU中只有一個(gè)4字節(jié)的指令隊(duì)列。當(dāng)8088指令隊(duì)列有1個(gè)字節(jié)空余(8086為2個(gè)字節(jié)空余)時(shí),BIU將自動(dòng)取指到指令隊(duì)列。8088中的存儲(chǔ)器/IO控制線為IO/M，與8086相反；,