1、第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序第第4章章 PC機的總線結構和時序機的總線結構和時序41 8086微處理器的結構微處理器的結構42 8086的引腳信號及工作模式的引腳信號及工作模式43 8088微處理器微處理器第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序本章學習目標本章學習目標 8086/8088CPU的組成、引腳功能和工作模式。的組成、引腳功能和工作模式。時序基本概念。時序基本概念。 微處理器的發展歷程，主流微處理器的發展歷程，主流CPU及其最新技術。及其最新技術。 返回本章首頁返回本章首頁第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時

2、序4.1 8086微處理器的結構微處理器的結構4.1.1 8086的功能結構的功能結構4.1.2 8086的寄存器結構的寄存器結構返回本章首頁返回本章首頁第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序4.1.1 8086的功能結構的功能結構 1總線接口部件總線接口部件 (BIU) 2執行部件執行部件EU 3“流水線流水線”結構結構 4通用寄存器的用法通用寄存器的用法 5標志寄存器標志寄存器第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序圖圖4-1 8086的編程結構圖的編程結構圖第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序1總線接口部件總線接口部件 (

3、BIU) 總線接口部件由下列各部分組成：總線接口部件由下列各部分組成： （1）4個段地址寄存器；個段地址寄存器；CS16位的代碼段寄存器；位的代碼段寄存器； DS16位的數據段寄存器；位的數據段寄存器； ES16位的擴展段寄存器；位的擴展段寄存器； SS16位的堆棧段寄存器；位的堆棧段寄存器； （2）16位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器IP； （3）20位的地址加法器；位的地址加法器； （4）6字節的指令隊列緩沖器。字節的指令隊列緩沖器。第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序執行部件的功能就是負責從指令隊列取指執行部件的功能就是負責從指令隊列取指令并執行。從編程結構圖

4、可見，執行部件令并執行。從編程結構圖可見，執行部件由下列幾個部分組成：由下列幾個部分組成： （1）4個通用寄存器，即個通用寄存器，即AX、BX、CX、DX； （2）4個專用寄存器：個專用寄存器： （3）標志寄存器）標志寄存器FR； （4）算術邏輯單元算術邏輯單元ALU。 2執行部件執行部件EU 第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序3“流水線流水線”結構結構 總線接口部件總線接口部件BIU和執行部件和執行部件EU并不是同步工作并不是同步工作的，兩者的動作管理遵循如下原則：的，兩者的動作管理遵循如下原則： 每當每當8086的指令隊列中有的指令隊列中有2個空字節，個空字節，B

5、IU就會就會自動把指令取到指令隊列中。而同時自動把指令取到指令隊列中。而同時EU從指令從指令隊列取出一條指令，并用幾個時鐘周期去分析、隊列取出一條指令，并用幾個時鐘周期去分析、執行指令。當指令隊列已滿，而且執行指令。當指令隊列已滿，而且EU對對BIU又無又無總線訪問請求時，總線訪問請求時，BIU便進入空閑狀態。在執行便進入空閑狀態。在執行轉移、調用和返回指令時，指令隊列中的原有內轉移、調用和返回指令時，指令隊列中的原有內容被自動清除。容被自動清除。第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序表表4-1 寄存器的隱含用法寄存器的隱含用法4通用寄存器的用法通用寄存器的用法第第4 4

6、章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序圖圖4-2 標志寄存器結構圖標志寄存器結構圖標志寄存器（標志寄存器（Flag Register）共有共有16位，其位，其中中7位未用。標志寄存器內容如圖位未用。標志寄存器內容如圖2-2所示：所示：（1）條件標志）條件標志（2）控制標志）控制標志 5標志寄存器標志寄存器返回本節返回本節第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序38086CPU的引腳信號的引腳信號8086CPU采用雙列直采用雙列直插式的封裝形式，具插式的封裝形式，具有有40條引腳，見圖條引腳，見圖2-5。它采用分時復用。它采用分時復用的地址的地址/數據總線，數據總

7、線，所以有一部分引腳具所以有一部分引腳具有雙重功能，即在不有雙重功能，即在不同時鐘周期內，引腳同時鐘周期內，引腳的作用不同。的作用不同。3-5 8086的引腳信號（括號中的引腳信號（括號中為最大模式下的名稱）為最大模式下的名稱）返回本節返回本節第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序1最小工作模式最小工作模式 由圖由圖2-3可知，在可知，在8086的最小模式中，硬件連接上有的最小模式中，硬件連接上有如下幾個特點：如下幾個特點：（1）MN/ 引腳接引腳接+5V，決定了決定了8086工作在最小工作在最小模式。模式。（2）有一片）有一片8234A，作為時鐘發生器。作為時鐘發生器。

8、（3）有三片）有三片8282或或74LS373，用來作為地址鎖存器。用來作為地址鎖存器。（4）當系統中所連接的存儲器和外設比較多時，需）當系統中所連接的存儲器和外設比較多時，需要增加系統數據總線的驅動能力，這時，可選用兩要增加系統數據總線的驅動能力，這時，可選用兩片片8286或或74LS245作為總線收發器。作為總線收發器。MX第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序圖圖3-3 8086CPU最小模式下的典型配置最小模式下的典型配置第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序2最大工作模式最大工作模式 由圖由圖2-4可知，可知，最大模式配置最大模式配置和最小

9、模式配和最小模式配置有一個主要置有一個主要的差別：的差別： 最大最大模式下多了模式下多了8288總線控制總線控制器。器。 圖圖3-4 8086CPU最大工作最大工作模式下的典型配置模式下的典型配置第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序18086的存儲體結構的存儲體結構 表表3-3 BHE和和A0的意義的意義第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序圖圖4-6 8086系統的存儲結構系統的存儲結構第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序28086存儲器的分段結構存儲器的分段結構 8086 CPU中有四個段寄中有四個段寄存器：存器：CS，

10、DS，SS和和ES，這四個段寄存器存放了這四個段寄存器存放了CPU當前可以尋址的四個當前可以尋址的四個段的基值，也即可以從這段的基值，也即可以從這四個段寄存器規定的邏輯四個段寄存器規定的邏輯段中存取指令代碼和數據。段中存取指令代碼和數據。一旦這四個段寄存器的內一旦這四個段寄存器的內容被設定，就規定了容被設定，就規定了CPU當前可尋址的段，如圖當前可尋址的段，如圖2-7所示。所示。圖圖4-7 當前可尋址的存儲器當前可尋址的存儲器段（堆棧段和附加段重疊）段（堆棧段和附加段重疊）第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序38086存儲器的邏輯地址與物理存儲器的邏輯地址與物理8086

11、 CPU中的每個存中的每個存儲元在存儲體中的位置儲元在存儲體中的位置都可以使用實際地址和都可以使用實際地址和邏輯地址來表示。邏輯地址來表示。CPU訪問存儲器時，要訪問存儲器時，要形成形成20位的物理地址，位的物理地址，即先找到某段，再找到即先找到某段，再找到該段內的偏移量。換句該段內的偏移量。換句話說，話說，CPU是以物理地是以物理地址訪問存儲器的，如圖址訪問存儲器的，如圖2-8所示。所示。圖圖4-8 邏輯地址與物理地址的關系邏輯地址與物理地址的關系第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序48086存儲器存儲器20位物理地址的形成位物理地址的形成 在存儲段劃分時，段內地址是

12、連續的，段與段之在存儲段劃分時，段內地址是連續的，段與段之間是相互獨立的。每個段的起始地址稱段的基址，間是相互獨立的。每個段的起始地址稱段的基址，段基址必須是能被段基址必須是能被16整除的那些地址，即整除的那些地址，即20位的位的段基址的低四位應當是段基址的低四位應當是0000。由于段起始地址的。由于段起始地址的低四位為低四位為0，所以可用，所以可用20位地址的高位地址的高16位表示段位表示段的基址，存放在段基址寄存器中。段基址寄存器的基址，存放在段基址寄存器中。段基址寄存器共四個：共四個：CS、DS、ES、SS。返回本節返回本節第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序4.2.4 8086的總線時序的總線時序1讀周期的時序讀周期的時序 2寫周期的時序寫周期的時序 第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和時序1讀周期的時序（圖讀周期的時序（圖3-9） 圖圖4-9 8086讀總線周期讀總線周期第第4 4章章 PCPC機的總線結構和時序機的總線結構和