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《8086微處理器》PPT課件

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《8086微處理器》PPT課件

【本章重點(diǎn)】本章主要講述8086的硬件結(jié)構(gòu)、外部引腳、 內(nèi)部寄存器的組織、和總線時(shí)序。 【本章難點(diǎn)】引腳功能和總線時(shí)序。,第2章 8086微處理器,2.2.1 8086的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 微處理器執(zhí)行一段程序通常是通過(guò)重復(fù)執(zhí)行如下步驟來(lái)完成。即: (1) 從內(nèi)存儲(chǔ)器中取出一條指令,分析指令操作碼; (2) 讀出一個(gè)操作數(shù)(如果指令需要操作數(shù)); (3) 執(zhí)行指令; (4) 將結(jié)果寫(xiě)入內(nèi)存儲(chǔ)器(如果指令需要)。,2.1 8086 CPU的結(jié)構(gòu),圖2-1 8086的結(jié)構(gòu)框圖,1總線接口部件,(1)4個(gè)段地址寄存器 CS-16位的代碼段寄存器 DS-16位的數(shù)據(jù)段寄存器 ES-16位的擴(kuò)展段寄存器 SS-16位的堆棧段寄存器 (2)16位的指令指針寄存器IP (3)20位的地址加法器 (4)6字節(jié)的指令隊(duì)列。,2執(zhí)行部件 (1)4個(gè)通用寄存器,即AX、BX、CX,DX; (2)4個(gè)專(zhuān)用寄存器,即基數(shù)指針寄存器BP,堆棧指針寄存器SP,源變址寄存器SI,目的變址寄存器DI; (3)標(biāo)志寄存器Flag; (4)算術(shù)邏輯單元ALU; 8086的執(zhí)行部件(EU)有如下特點(diǎn): (1)4個(gè)通用寄存器既可以作為16位寄存器使用,也可以作為8位寄存器使用。 (2)AX寄存器也常稱(chēng)為累加器,8086指令系統(tǒng)中有許多指令都是通過(guò)累加器的動(dòng)作來(lái)執(zhí)行的。,表2-1 寄存器的主要用途,(3)加法器是算術(shù)邏輯部件主要部件,絕大部分指令的執(zhí)行都是由加法器完成的。 (4)標(biāo)志寄存器共有16位,其中,7位未用,所用的各位含義如下:,0,15,狀態(tài)標(biāo)志有6個(gè),即SF、ZF,PF、CF,AF和OF。,符號(hào)標(biāo)志SF(Sign Flag):它和運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。若運(yùn)算結(jié)果最高位為1,則SF=1,否則SF=0。,零標(biāo)志ZF(Zero Flag):如果當(dāng)前的運(yùn)算結(jié)果為零,則ZF=1,否則ZF=0。 奇偶標(biāo)志PF(Parity Flag):如果運(yùn)算結(jié)果的低8位中所含的1的個(gè)數(shù)為偶數(shù),則PF=1,否則PF=0。 進(jìn)位標(biāo)志CF(Carry Flag):當(dāng)執(zhí)行一個(gè)加法運(yùn)算使最高位產(chǎn)生進(jìn)位時(shí),或者執(zhí)行一個(gè)減法運(yùn)算引起最高位產(chǎn)生借位時(shí),則CF=1,否則CF=0。 輔助進(jìn)位標(biāo)志AF(Auxiliary Carry Flag):當(dāng)加法運(yùn)算時(shí),如果第三位往第四位有進(jìn)位,或者當(dāng)減法運(yùn)算時(shí),如果第三位從第四位有借位,則AF=1,否則AF=0。 溢出標(biāo)志OF(Overflow Flag):當(dāng)運(yùn)算過(guò)程中產(chǎn)生溢出時(shí),會(huì)使OF=1,否則OF=0。,控制標(biāo)志有3個(gè),即DF、IF、TF。 方向標(biāo)志DF(Direction Flag):這是控制串操作指令的標(biāo)志。如果DF=0,則串操作過(guò)程中地址會(huì)不斷增值,反之,如果DF=1,則串操作過(guò)程中地址會(huì)不斷減值。 中斷標(biāo)志IF(1uterrupt Enable Flay):這是控制可屏蔽中斷的標(biāo)志。如IF=0,則CPU不能對(duì)可屏蔽中斷請(qǐng)求作出響應(yīng),如果IF=1,則CPU可以接受可屏蔽中斷請(qǐng)求。 跟蹤標(biāo)志TF(Trap Flay):如果TF=1,則CPU按跟蹤方式執(zhí)行指令。,2.2.2 8086的總線工作周期,在8086中,一個(gè)最基本的總線周期由4個(gè)時(shí)鐘周期組成,在T1狀態(tài),CPU往多路復(fù)用總線上發(fā)出地址信息,以指出要尋址的存儲(chǔ)單元及外設(shè)端口的地址。 在T2狀態(tài),CPU從總線上撤消地址,而使總線的低16位浮置成高阻狀態(tài),為傳輸數(shù)據(jù)作準(zhǔn)備。總線的最高4位(A19A16)用來(lái)輸出本總線周期狀態(tài)信息。這些狀態(tài)信息用來(lái)表示中斷允許狀態(tài)、當(dāng)前正在使用的段寄存器名等。,在T3狀態(tài),多路總線的高4位繼續(xù)提供狀態(tài)信息,而多路總線的低16位上出現(xiàn)由CPU寫(xiě)出的數(shù)據(jù)或者CPU從存儲(chǔ)器或端口讀入的數(shù)據(jù)。 在有些情況下,被寫(xiě)入數(shù)據(jù)或者被讀取數(shù)據(jù)的外設(shè)或存儲(chǔ)器不能及時(shí)地配合CPU傳送數(shù)據(jù)。這時(shí),外設(shè)或存儲(chǔ)器會(huì)通過(guò)“READY”信號(hào)線在T3狀態(tài)啟動(dòng)之前向CPU發(fā)一個(gè)“數(shù)據(jù)未準(zhǔn)備好”信號(hào),于是CPU會(huì)在T3之后插入1個(gè)或多個(gè)附加的時(shí)鐘周期TW。TW也叫等待狀態(tài)。在Tw狀態(tài),總線上的信息情況和T3狀態(tài)的信息情況一樣。當(dāng)指定的存儲(chǔ)器或外設(shè)完成數(shù)據(jù)傳送時(shí),便在“READY”線上發(fā)出“準(zhǔn)備好”信號(hào),CPU接收到這一信號(hào)后,會(huì)自動(dòng)脫離TW狀態(tài)面進(jìn)入T4狀態(tài)., 在T4狀態(tài),總線周期結(jié)束。需要指出的是,只有在CPU和內(nèi)存或IO接口之間傳輸數(shù)據(jù),以及填充指令隊(duì)列時(shí),CPU才執(zhí)行總線周期??梢?jiàn),如果在1個(gè)總線周期之后,不立即執(zhí)行下1個(gè)總線周期。那么,系統(tǒng)總線就處在空閑狀態(tài),此時(shí),執(zhí)行空閑周期。,2.3 8086/8088的引腳信號(hào)和工作模式,2.3.1 最小模式和最大模式的概念 所謂最小模式,就是在系統(tǒng)中只有8086一個(gè)微處理器。在這種系統(tǒng)中,所有的總線控制信號(hào)都直接由8086產(chǎn)生,因此,系統(tǒng)中的總線控制邏輯電路被減到最少。 最大模式是相對(duì)最小模式而言,在此系統(tǒng)中,包含兩個(gè)或兩個(gè)以上的微處理器,其中一個(gè)主處理器就是8086,其他的處理器稱(chēng)為協(xié)處理器,它們是協(xié)助主處理器工作的。和8086配合的協(xié)處理器有兩個(gè)。一個(gè)是數(shù)值運(yùn)算協(xié)處理器8087,一個(gè)是輸入輸出協(xié)處理器8089。,2.3.2 8086的引腳信號(hào)和功能,1AD15AD0地址數(shù)據(jù)復(fù)用引腳(雙向工作) 2A19S6A16S3地址狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出) 3 BHE/S7高8位數(shù)據(jù)總線允許狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出),4NMI 非屏蔽中斷信號(hào) 5INTR可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào) 6RD讀選通信號(hào) 7CLK時(shí)鐘信號(hào) 8RESET復(fù)位信號(hào) 9READY準(zhǔn)備就緒輸入信號(hào) 10TEST測(cè)試信號(hào) 11 MN/MX最小最大模式控制信號(hào) 12GND地和VCC電源,2.3.3 8086最小工作方式,當(dāng)8086第33腳MNMX固定接到+5V時(shí),就處于最小工作模式下第24腳第3l腳的信號(hào)含義如下:,1INTA中斷響應(yīng)信號(hào)(輸出) ALE地址鎖存允許信號(hào) DT/R數(shù)據(jù)收發(fā)信號(hào) 5M/IO存貯器輸入輸出控制信號(hào) 6WR寫(xiě)信號(hào),表2-3 最小模式數(shù)據(jù)傳輸方式,7HOLD總線保持請(qǐng)求信號(hào) 8HLDA總線保持響應(yīng)信號(hào) 9SS0 狀態(tài)輸出線,M/IO,DT/R,SS0,圖2-7是8088在最小模式下的典型配置,2.3.4 8086最大工作方式,當(dāng)MN/MX加上低電平時(shí),8086CPU工作在最大模式下。此時(shí)8086CPU工作于多處理器系統(tǒng)。,1QSl和QS0指令隊(duì)列狀態(tài)信號(hào) 2S2,S1,S0總線周期狀態(tài)信號(hào) 3LOCK總線封鎖信號(hào) 4RQ/GT1,RQ/GT0 總線請(qǐng)求信號(hào)輸入總線請(qǐng)求允許信號(hào)輸出,圖2-8 8086最大工作模式的典型配置,1總線控制器8288,2總線仲裁控制器8289,2.3.5 8086系統(tǒng)復(fù)為和啟動(dòng)操作,表2-9復(fù)位時(shí)8086/8088個(gè)內(nèi)部寄存器的值,由表2-9中看到,在復(fù)位的時(shí)候,代碼段寄存器CS和指令指針寄存器IP分別初始化為FFFFH和0000H。所以,80868088在復(fù)位之后再重新啟動(dòng)時(shí),便從內(nèi)存的FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行指令,使系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí),能自動(dòng)進(jìn)入系統(tǒng)程序。在復(fù)位時(shí),由于標(biāo)志寄存器被清零,即所有標(biāo)志位都被清除了,因而,系統(tǒng)程序在啟動(dòng)時(shí),總是要通過(guò)指令來(lái)設(shè)置各有關(guān)標(biāo)志。復(fù)位信號(hào) RESET從高電平到低電平的跳變會(huì)觸發(fā)CPU內(nèi)部的一個(gè)復(fù)位邏輯電路,經(jīng)過(guò)7個(gè)時(shí)鐘周期之后,CPU就被啟動(dòng)而恢復(fù)正常工作,即從FFFF0H處開(kāi)始執(zhí)行程序。,2.4 存貯器組織,2.4.1由段寄存器、段偏移地址確定物理地址 20位物理地址=段寄存器的內(nèi)容16+偏移地址 段寄存器的內(nèi)容16(相當(dāng)于左移4位)變?yōu)?0位,再在低端16位加上16位的偏移地址,便可得到20位的物理地址。 這里僅以8086CPU復(fù)位后如何形成啟動(dòng)地址為例,說(shuō)明物理地址的計(jì)算方法。復(fù)位時(shí)CS的內(nèi)容為FFFFH,IP的內(nèi)容為0000H。復(fù)位后的啟動(dòng)地址由CS段寄存器和IP的內(nèi)容共同決定,即:?jiǎn)?dòng)地址=CS16+IP =FFFF0H+0000H =FFFF0H,2.4.2段寄存器的使用,表2-10 段寄存器使用時(shí)的一些基本約定,

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