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微型计算机原理及其应用 —— 第二章: 8086/8088 微处理器

微型计算机原理及其应用 —— 第二章: 8086/8088 微处理器. 合肥工业大学计算机与信息学院. 第二章: 8086/8088 微处理器. 微处理器的结构 微处理器的内部寄存器 微处理器的引脚功能 微处理器的存储器组织 最大模式和最小模式 微处理器的时序. 第二章: 8086/8088 微处理器. 微处理器的结构 微处理器的内部寄存器 微处理器的引脚功能 微处理器的存储器组织 最大模式和最小模式 微处理器的时序. 8086/8088 微处理器 —— 微处理器的结构. 8086/8088 微处理器

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微型计算机原理及其应用 —— 第二章: 8086/8088 微处理器

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  1. 微型计算机原理及其应用——第二章:8086/8088微处理器微型计算机原理及其应用——第二章:8086/8088微处理器 合肥工业大学计算机与信息学院

  2. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  3. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  4. 8086/8088微处理器——微处理器的结构 • 8086/8088微处理器 • 8086/8088微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片,它们的内部结构基本相同,都采用16位结构进行操作及存储器寻址,但外部性能有所差异,两种处理器都封装在相同的40脚双列直插组件中。

  5. 8086/8088微处理器——微处理器的结构 • 8086/8088微处理器的编程结构 • 编程结构:是指从程序员和使用者的角度看到的结构,亦可称为功能结构。从功能上来看,8086CPU可分为两部分,即总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)和执行部件EU(Execution Unit)。

  6. 8086/8088微处理器——微处理器的结构 • 8086/8088微处理器的组成 • 总线接口部件(BIU) • 组成:①段寄存器(DS、CS、ES、SS); ②16位指令指针寄存器IP(指向下一条要取出的指令代码); ③20位地址加法器(用来产生20位地址); ④6字节(8088为4字节)指令队列缓冲器; ⑤总线控制逻辑。 • 功能:负责从内存中取指令,送入指令队列,实现CPU与存储器和I/O接口之间的数据传送。 • 执行部件(EU) • 组成:①ALU(算术逻辑单元); ②通用寄存器(AX、BX、CX、DX); ③专用寄存器(BP、SP、SI、DI); ④标志寄存器(PSW); ⑤EU控制系统。 • 功能:负责分析指令和执行指令。

  7. 8086/8088微处理器——微处理器的结构 • BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作,共同完成所要求的任务: ①每当8086的指令队列中有两个空字节,BIU就会自动把指令取到指令队列中。其取指的顺序是按指令在程序中出现的前后顺序。 ②每当EU准备执行一条指令时,它会从BIU部件的指令队列前部取出指令的代码,然后用几个时钟周期去执行指令。在执行指令的过程中,如果必须访问存储器或者I/O端口,那么EU就会请求BIU,进入总线周期,完成访问内存或者I/O端口的操作;如果此时BIU正好处于空闲状态,会立即响应EU的总线请求。如BIU正将某个指令字节取到指令队列中,则BIU将首先完成这个取指令的总线周期,然后再去响应EU发出的访问总线的请求。 ③当指令队列已满,且EU又没有总线访问请求时,BIU便进入空闲状态。 ④在执行转移指令、调用指令和返回指令时,由于待执行指令的顺序发生了变化,则指令队列中已经装入的字节被自动消除,BIU会接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。

  8. 8086/8088微处理器——微处理器的结构 • BIU和EU的动作协调原则 将8086/8088 CPU分成二个独立的功能部件使二者能够并行工作,把取指令工作和分析指令、执行指令工作重叠进行,从而提高CPU的工作效力,加快指令的执行速度。指令队列可以被看成是一个特殊的RAM,它的工作原理是"先进先出",写入的指令只能存放在队列尾,读出的指令是队列头存放的指令。EU和BIU之间就是通过指令队列联系起来,多数情况下,BIU在不停地向队列写入指令,而EU每执行完一条指令后,就向队列读取下一条指令。二者的动作既独立,又协调。

  9. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  10. 8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器 8086/8088内部的寄存器可以分为通用寄存器和专用寄存器两大类,专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等。 一. 通用寄存器 8086/8088有4个16位的通用寄存器(AX、BX、CX、DX),可以存放16位的操作数,也可分为8个8位的寄存器(AL、AH;BL、BH;CL、CH;DL、DH)来使用。其中AX称为累加器,BX称为基址寄存器,CX称为计数寄存器,DX称为数据寄存器,这些寄存器在具体使用上有一定的差别。

  11. 8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器 二. 指针寄存器 系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP,其中SP是堆栈指针寄存器,由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置; BP是基数指针寄存器,通常用于存放基地址。 三. 变址寄存器 系统中有两个16位的变址寄存器SI和DI,其中SI是源变址寄存器,DI是目的变址寄存器,都用于指令的变址寻址方式。

  12. 8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器 四. 控制寄存器 IP、标志寄存器是系统中的两个16位控制寄存器,其中IP是指令指针寄存器,用来控制CPU的指令执行顺序,它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时,CPU每取一个指令字节,IP自动加1,指向下一个要读取的字节;当IP单独改变时,会发生段内的程序转移;当CS和IP同时改变时,会产生段间的程序转移。标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSW,用来存放8086 CPU在工作过程中的状态。 五. 段寄存器 系统中共有4个16位段寄存器,即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。这些段寄存器的内容与有效的地址偏移量一起,可确定内存的物理地址。通常CS划定并控制程序区,DS和ES控制数据区,SS控制堆栈区。

  13. 8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器 • 标志寄存器 8086/8088内部标志寄存器的内容,又称为处理器状态字(PSW,Processor Status Word),共有9个标志位。可分成两类:一类为状态标志,一类为控制标志。其中状态标志表示前一步操作(如加、减等)执行以后,ALU所处的状态,后续操作可以根据这些状态标志进行判断,实现转移;控制标志则可以通过指令人为设置,用以对某一种特定的功能起控制作用(如中断屏蔽等),反映了人们对微机系统工作方式的可控制性。 • 状态标志位: • CF—进位标志位,做加法时最高位出现进位或做减法时最高位出现借位,该位置1,反之为0。 • PF—奇偶标志位,当运算结果的低8位中l的个数为偶数时,则该位置1,反之为0。 • AF—半进位标志位,做字节加法时,当低四位有向高四位的进位,或在做减法时,低四位有向高四位的借位时,该标志位就置1。通常用于对BCD算术运算结果的调整。(例:1101 1000+1010 1110=1 1000 0110其中AF=1,CF=1)

  14. 8086/8088微处理器——微处理器的内部寄存器 • 标志寄存器 • 状态标志位: • ZF—零标志位,运算结果为0时,该标志位置1,否则清0。 • SF—符号标志位,当运算结果的最高位为1,该标志位置1,否则清0。即与运算结果的最高位相同。 • OF—溢出标志位,反映运算结果是否超出了8位或16位带符号数所能表达的范围。 • 控制标志位: • TF—陷阱标志位(单步标志位、跟踪标志)。当该位置1时,将使8086/8088进入单步工作方式,通常用于程序的调试。 • IF—中断允许标志位,若该位置1,则处理器可以响应可屏蔽中断,否则就不能响应可屏蔽中断。 • DF—方向标志位,若该位置1,则串操作指令的地址修改为自动减量方向,反之,为自动增量方向。

  15. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  16. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构图

  17. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 • VCC(40)、GND(1、20):电源、接地引脚,8088/8086CPU采用单一的+5V电源,但有两个接地引脚。 • CLK/(Clock,19):时钟信号输入引脚,时钟信号的方波信号,占空比约为33%,即1/3周期为高电平,2/3周期为低电平,8088/8088的时钟频率(又称为主频)为5MHz,即从该引脚输入的时钟信号的频率为5MHz。 • RESET(Reset,21):复位信号输入引脚,高电平有效。8088/8086CPU要求复位信号至少维持4个时钟周期才能起到复位的效果,复位信号输入之后,CPU结束当前操作,并对处理器的标志寄存器、IP、DS、SS、ES寄存器及指令队列进行清零操作,而将CS设置为0FFFFH。 • READY(Ready,22):“准备好”状态信号输入引脚,高电平有效,“Ready”输入引脚接收来自于内存单元或I/O端口向CPU发来的“准备好”状态信号,表明内存单元或I/O端口已经准备好进行读写操作。该信号是协调CPU与内存单元或I/O端口之间进行信息传送的联络信号。 • TEST(Test,23):测试信号输入引脚,低电平有效。TEST信号与WAIT指令结合起来使用,CPU执行WAIT指令后,处于等待状态,当TEST引脚输入低电平时,系统脱离等待状态,继续执行被暂停执行的指令。 • RD(Read,32,三态):读控制输出信号引脚,低电平有效,用以指明要执行一个对内存单元或I/O端口的读操作,具体是读内存单元还是I/O端口,取决于控制信号。

  18. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • CPU部分引脚的三态性 • 所谓三态是指总线输出可以有三个状态:高电平、低电平和高阻状态。当处于高阻状态时,该总线在逻辑上与所有连接负载断开。

  19. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 • NMI(Non-Maskable Interrupt,17)、INTR(Interrupt Request,18):中断请求信号输入引脚,引入中断源向CPU提出的中断请求信号,高电平有效,前者为非屏蔽中断请求,后者为可屏蔽中断请求信号。 • AD15—AD0(Address Data Bus ,2—16,三态):地址/数据复用信号输入/输出引脚,分时输出 低16位地址信号及进行数据信号的输入/输出。 • A19/S6—A16/S3(Address Status Bus,35—38,三态):地址/状态复用信号输出引脚,分时输出地址的高4位及状态信息,其中S6为0用以指示8086/8088CPU当前与总线连通; S5为1表明8086/8088CPU可以响应可屏蔽中断; S4、S3共有四个组合状态,用以指明当前使用的段寄存器,00—ES,01—SS,10—CS,11—DS。 • BHE/ S7(Bus High Enable/Status,34,8086中,三态):高8位数据允许/状态复用信号输出引脚,输出。分时输出有效信号,表示高8为数据线D15—D8上的数据有效和S7状态信号,但S7 未定义任何实际意义。 • 8086/8088总线分时复用含义和特点 所谓总线分时复用就是同一总线在不同时间传输的是不同的信号,这些信号的作用是不同的。8086/8088采用总线分时复用方法在不影响CPU功能的情况下,减少了CPU的引脚数目,使系统得到简化。 跳转到存储器分段知识

  20. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 • SS0(34,8088中):在8088系统中,该引脚用来与DT/R、M/IO一起决定8088芯片当前总线周期的读写操作。

  21. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 • MN/MX(Minimum/Maximum Model Control,33):最小/最大模式设置信号输入引脚,该输入引脚电平的高、低决定了CPU工作在最小模式还是最大模式,当该引脚接+5V时,CPU工作于最小模式下,当该引脚接地时,CPU工作于最大模式下。 最小模式下的24到31引脚 • INTA(Interrupt Acknowledge,24,三态):中断响应信号输出引脚,低电平有效,该引脚是CPU响应中断请求后,向中断源发出的认可信号,用以通知中断源,以便提供中断类型码,该信号为两个连续的负脉冲。 • ALE(Address Lock Enable,25):地址锁存允许输出信号引脚,高电平有效,CPU通过该引脚向地址锁存器8282/8283发出地址锁存允许信号,把当前地址/数据复用总线上输出的是地址信息,锁存到地址锁存器8282/8283中去。ALE信号不能被浮空。 • DEN(Data Enable,26,三态):数据允许输出信号引脚,低电平有效,为数据总线收发器8286提供一个控制信号,表示CPU当前准备发送或接收一项数据。 跳转到最小模式和最大模式

  22. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 最小模式下的24到31引脚 • DT/R(Data Transmit/Receive,27,三态):数据收发控制信号输出引脚,CPU通过该引脚发出控制数据传送方向的控制信号,在使用8286/8287作为数据总线收发器时,信号用以控制数据传送的方向,当该信号为高电平时,表示数据由CPU经总线收发器8286/8287输出,否则,数据传送方向相反。 • M/IO(Memory/Input &Output,28,三态):存储器或I/O端口选择信号输出引脚,这是CPU区分进行存储器访问还是I/O访问的输出控制信号。 • WR(Write,29,三态):写控制信号输出引脚,低电平有效,与M/IO配合实现对存储单元、I/O端口所进行的写操作控制。 • HOLD(Hold Request,31):总线保持请求信号输入引脚,高电平有效。这是系统中的其它总线部件向CPU发来的总线请求信号输入引脚。 • HLDA(Hold Acknowledge,30):总线保持响应信号输出引脚,高电平有效,表示CPU认可其他总线部件提出的总线占用请求,准备让出总线控制权。

  23. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 最大模式下的24到31引脚 • QS1、QS0(Instruction Queue Status,24、25):指令队列状态信号输出引脚,这两个信号的组合给出了前一个T状态中指令队列的状态,以便于外部8088/8086CPU内部指令队列的动作跟踪。

  24. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 最大模式下的24到31引脚 • S0、S1、S2(26、27、28,三态):总线周期状态信号输出引脚,低电平的信号输出端,这些信号组合起来,可以指出当前总线周期中,所进行数据传输过程的类型,总线控制器8288利用这些信号来产生对存储单元、I/O端口的控制信号。

  25. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 8086/8088引脚结构 最大模式下的24到31引脚 • LOCK (Lock,29,三态):总线封锁输出信号引脚,低电平有效,当该引脚输出低电平时,系统中其它总线部件就不能占用系统总线。信号是由指令前缀LOCK产生的,在LOCK前缀后面的一条指令执行完毕之后,便撤消信号。此外,在8088/8086的2个中断响应脉冲之间,信号也自动变为有效的低电平,以防止其它总线部件在中断响应过程中,占有总线而使一个完整的中断响应过程被中断。 • RQ/GT0、 RQ/GT1(Request/Grant,31、30):总线请求信号输入/总线允许信号输出引脚,这两个信号端可供CPU以外的两个处理器,用来发出使用总线的请求信号和接收CPU对总线请求信号的应答。这两个引脚都是双向的,请求与应答信号在同一引脚上分时传输,方向相反。其中31脚比的30脚优先级高。

  26. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 • 总结 • 具有分时复用总线功能的引脚:AD0~AD15、A16/S3~A19/S6 、BHE/S7 ; • 具有三态性的引脚:AD0~AD15、A16S3~A19S6 、BHE/S7 、RD、WR、M/IO、DT/R、DEN、INTA等; • 最大模式下和最小模式下含义不同的引脚:24腿~31腿; • 8086和8088不同的引脚:2~8腿,39腿,28腿,34腿;

  27. 8086/8088微处理器——微处理器的引脚功能 8086和8088CPU的不同之处 • 8086指令队列长度为6个字节,8088为4个。8086要在指令队列中至少出现2个空闲字节时才预取后续指令,而8088只要出现一个空闲字节BIU就会自动访问存储器; • 8088CPU中,BIU总线控制电路与外部交换数据的总线宽度是8位,总线控制电路与专用寄存器组之间的数据总线宽度也是8位,而EU的内部总线是16位,这样,对16位数的存储器读/写操作要两个读/写周期才可以完成; • 8086和8088有若干引脚信号不同,分别是2~8腿,39腿,28腿,34腿;

  28. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  29. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 8086/8088系统有20根地址总线,它可以直接寻址的存储器单元数为220=1Mb 而微处理器中所有的寄存器都是16位的 如何实现16位的存储单元存放20位的地址空间? • 存储器分段 由于CPU内部的寄存器都是16位的,为了能够提供20位的物理地址,系统中采用了存储器分段的方法。规定存储器的一个段为64KB,由段寄存器来确定存储单元的段地址,由指令提供该单元相对于相应段起始地址的16位偏移量。这样,系统的整个存储空间可分为16个互不重叠的逻辑段。存储器的每个段的容量为64KB,并允许在整个存储空间内浮动,即段与段之间可以部分重叠、完全重叠、连续排列,非常灵活。

  30. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 • 与存储单元地址相关的几个概念 物理地址:一个存储单元的实际地址(20位)。物理地址与存储单元是一一对应关系。(20202H) 逻辑地址:是指段地址和偏移地址,是指令中引用的形式地址。一个逻辑地址只能对应一个物理地址,而一个物理地址可以对应多个逻辑地址。(2000:0202H) 段地址:是指一个段的起始地址,最低4位为零,一般将其有效数字16位存放在段寄存器中。(2000H) 偏移地址:段内存储单元相对段地址的距离(16位)。同一个段内,各个存储单元的段地址是相同的,偏移地址是不同的。(0202H) • 物理地址的计算方法 物理地址=段地址+偏移地址 =段寄存器内容×10H+偏移地址 取指令物理地址=(CS)×10H+(IP) 堆栈操作物理地址=(SS)×10H+(SP)/(BP的表达式) 存储器操作数物理地址=(DS)/(ES)×10H+偏移地址

  31. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 • 物理地址的计算方法

  32. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 • 存储器分段的特点 (1)在程序代码量、数据量不是太大的情况下,可使它们处于同一段内,即使它们在64Kb的范围内,这样可以减少指令长度,提高指令运行速度; (2)内存分段为程序的浮动分配创造了条件; (3)物理地址与逻辑地址并不是一一对应的; 2000:0202H=2010:0102H=20202H (4)各个分段之间可以重叠。 • 特殊的内存区域 8088/8086系统中,有些内存区域的作用是固定的,用户不能随便使用,如: • 中断矢量区:00000H—003FFH共1K字节,用以存放256种中断类型的中断矢量,每个中断矢量占用4个字节,共256×4=1024=1K; • 显示缓冲区:B0000H—B0F9FH约4000(25×80×2)字节,是单色显示器 的显示缓冲区,存放文本方式下,所显示字符的ASCII码及属性码;B8000H—BBF3FH约16K字节,是彩色显示器的显示缓冲区,存放图形方式下,屏幕显示象素的代码。 • 启动区:FFFF0H—FFFFFH共16个单元,用以存放一条无条件转移指令的代码,转移到系统的初始化部分。

  33. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 • CS、DS、SS和其他寄存器组合指向存储单元的示意图

  34. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 • 8086存储体的结构 8086将1M字节存储体分为两个库,每个库的容量都是512K字节。其中与数据总线D15—D8相连的库全由奇地址单元组成,称高字节库或奇地址库, 并用BHE信号作为库选信号;另一个库与数据总线的D7—D0相连,由偶地址单元组成,称低字节库或偶低址库,利用A0作为库选信号。显然,只需A19—A1共19位地址用来作为两个库内的单元寻址。

  35. 8086/8088微处理器——系统中的存储器组织 • 8086存储体的结构 在组成存储系统时,总是使偶地址单元的数据通过AD0—AD7传送,而奇地址单元的数据通过AD8—AD15传送,显然,并不是所有总线周期都存取总线高字节,只有存取规则字,或奇地址的字节,或不规则字的低八位,才进行总线高字节传送。 跳转到微处理器的引脚功能

  36. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  37. 8086/8088微处理器——最小模式和最大模式 为了尽可能适应各种各样的使用场合,在设计8086 CPU芯片时, 使它们可以在两种模式下工作,即最小模式和最大模式。 • 最小模式 所谓最小模式,就是系统中只有一个8086/8088微处理器,在这种情况下,所有的总线控制信号,都是直接由CPU产生的,系统中的总线控制逻辑电路被减到最少,该模式适用于小规模的微机应用系统。 ①MN/MX端接+5V,决定了工作模式; ②有一片8284A,作为时钟信号发生器; ③有三片8282或74LS273,用来作为地址信号的锁存器; ④当系统中所连的存储器和外设端口较多时,需要增加数据总线的驱动能力,这时,需用2片8286/8287作为数据总线收发器。

  38. 8086/8088微处理器——最小模式和最大模式 • 最大模式 所谓最大模式,是指系统中至少包含两个微处理器,其中一个为主处理器,即8086/8086CPU,其它的微处理器称之为协处理器,它们是协助主处理器工作的。该模式适用于大中型规模的微机应用系统。 ①最小模式所拥有的配置; ②有一片8288总线控制器来对CPU发出的控制信号进行变换和组合,以得到对存储器或I/O 端口的读/写信号和对锁存器8282及数据总线收发器8286的控制信号。 ③有8259A(可选)用以对多个中断源进行中断优先级的管理,但如果中断源不多,也可以不用中断优先级管理部件。

  39. 8086/8088微处理器——最小模式和最大模式 • 最大模式 与8086/8088CPU配合工作的协处理器有两类,一类是数值协处理器8087另一类是输入/输出协处理器8089。 8087是一种专用于数值运算的协处理器,它能实现多种类型的数值运算,如高精度的整型和浮点型数值运算,超越函数(三角函数、对数函数)的计算等,这些运算若用软件的方法来实现,将耗费大量的机器时间。换句话说,引入了8087协处理器,就是把软件功能硬件化,可以大大提高主处理器的运行速度。 8089协处理器,在原理上有点象带有两个DMA通道的处理器,它有一套专门用于输入/输出操作的指令系统,但是8089又和DMA控制器不同,它可以直接为输入/输出设备服务,使主处理器不再承担这类工作。所以,在系统中增加8089协处理器之后,会明显提高主处理器的效率,尤其是在输入/输出操作比较频繁的系统中。 跳转到微处理器的引脚功能

  40. 第二章:8086/8088微处理器 • 微处理器的结构 • 微处理器的内部寄存器 • 微处理器的引脚功能 • 微处理器的存储器组织 • 最大模式和最小模式 • 微处理器的时序

  41. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 • 什么是时序??? 时序是计算机操作运行的时间顺序。 • 为什么要研究时序??? • 进一步了解在微机系统的工作过程中,CPU各引脚上信号之间的相对时间关系; • 深入了解指令的执行过程; • 在程序设计时,选择合适的指令或指令序列,以尽量缩短程序代码的长度及程序的运行时间; • 对于学习各功能部件与系统总线的连接及硬件系统的调试,都十分有意义,因为CPU与存储器、I/O端口协调工作时,存在一个时序上的配合问题; • 更好地处理微机用于过程控制及解决实时控制的题。

  42. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 几个基本概念 • 指令周期:一条指令从其代码被从内存单元中取出到其所规定的操作执行完毕,所用的时间,称为相应指令的指令周期。 • 总线周期:是指CPU与存储器或外设进行一次数据传送所需要的时间。 • 时钟周期:又称为T状态,是一个时钟脉冲的重复周期,是CPU处理动作的基本时间单位。它是由主频来确定,如8086的主频为5MHz,则一个时钟周期为200ns。 • 等待周期:是在一个总线周期的T3和T4之间,CPU根据Ready信号来确定是否插入TW,插入几个TW。 • 空闲周期:是指在二个总线周期之间的时间间隔(总线处在空闲状态)。若为3个时钟周期,则空闲周期为3个Ti。 • 时钟周期(T)作为基本时间单位,一个等待周期TW=T;一个空闲周期Ti=T;一个总线周期通常由四个T组成,分别称为T1T2T3T4 ;一个指令周期由一到几个总线周期组成。

  43. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的8086/8088总线周期序列 T1状态,发地址信息; T2状态,总线的高4位输出状态信息; T3状态,高4位状态信息,低16位数据信息; T3之后,可能插入TW; 在T4状态,结束。

  44. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 8086/8088微机系统的主要操作 • 系统的复位与启动操作; • 暂停操作; • 总线操作;(I/O读、I/O写、存贮器读、存贮器写) • 中断操作; • 最小模式下的总线保持; • 最大模式下的总线请求/允许。

  45. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的总线时序图——最小模式下的读周期时序

  46. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的总线时序图——最小模式下的写周期时序

  47. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的总线时序图——最大模式下的读周期时序

  48. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的总线时序图——最大模式下的写周期时序

  49. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的总线时序图——中断响应周期时序

  50. 8086/8088微处理器——微处理器的时序 典型的总线时序图——系统复位时序 • RESET是外部引入CPU的信号,高电平有效,脉冲宽度不低于4个时钟周期。每当RESET有效时,CPU便结束当前的操作,使系统回到初始状态,即: (a)使所有的三态输出线被置成高阻状态,输出控制信号失效; (b)除CS=FFFFH外,指令队列和其他所有的寄存器被清零; (c)CPU从FFFF0H单元读取指令,执行操作; (d)对系统进行测试,引入DOS。

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