1、黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21第第2 2章章 80X8680X86微處理器與系統結構微處理器與系統結構主要內容主要內容 2.1 微處理器性能指標微處理器性能指標2.2 8086微處理器結構微處理器結構2.3 處理器總線時序處理器總線時序2.4 8086存儲器組織存儲器組織80X86黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21本章重點本章重點8086CPU8086CPU結構，原理結構，原理80868086時序時序80868086存儲器組織存儲器組織本章難點本章難點8086CPU8086CPU內部結構內部結構80868086讀寫時序讀寫時序黃玉清制作黃玉清制作2022-3-212.1 微處理器的

2、性能指標微處理器的性能指標字長字長指微處理器在存儲、處理、交換二進制信息指微處理器在存儲、處理、交換二進制信息時，一次能操作的最大二進制數位。時，一次能操作的最大二進制數位。 數據線寬度：決定微處理器與外部存儲器、輸入數據線寬度：決定微處理器與外部存儲器、輸入/輸出部件之間一次交換的二進制數據位數。如輸出部件之間一次交換的二進制數據位數。如8、16、32、64位。位。8086采用采用16位數據總線。位數據總線。2.1 性能指標性能指標黃玉清制作黃玉清制作2022-3-212.1 性能指標性能指標黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 運算速度是計算機完成操作的時間指標，也運算速度是計算機完成操

3、作的時間指標，也是衡量計算機性能的重要指標。是衡量計算機性能的重要指標。2.1 性能指標性能指標黃玉清制作黃玉清制作2022-3-212.1 性能指標性能指標黃玉清制作黃玉清制作2022-3-212.2 Intel 8086微處理器結構（重點）微處理器結構（重點）黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21成兩部分成兩部分:總線接口部件總線接口部件BIU:執行部件執行部件EU:：取指令和執行指令分開進行，提高了速度。取指令和執行指令分開進行，提高了速度。2.2 8086 的內部結構的內部結構黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21四個專用寄存器四個專用寄存器SPSP：堆棧指針：堆棧指針BPBP：基址指

4、針：基址指針：SI: SI: 源變址寄存器源變址寄存器DI:DI:目的源變址寄存器目的源變址寄存器 通用寄存器通用寄存器算術邏輯單元算術邏輯單元ALUALU：主要是加法器。大部分指令主要是加法器。大部分指令的執行由加法器完成。的執行由加法器完成。標志寄存器：標志寄存器：16位字利用了9位。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-212020位地址加法器位地址加法器四個段寄存器：四個段寄存器：CSCS、DSDS、SSSS、ESESCSCS管理代碼段管理代碼段;DS;DS管理數據段管理數據段SSSS管理堆棧段管理堆棧段;ES;ES管理附加段管理附加段. .1616位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器IP

5、IP：IPIP中的內容是下一條指令中的內容是下一條指令對現行代碼段基地址的偏移量，對現行代碼段基地址的偏移量，6 6字節的指令隊列字節的指令隊列總線接口部件總線接口部件BIUBIU從內存從內存取指令取指令, ,取來的總是放在取來的總是放在指令隊列中指令隊列中; ;執行部件執行部件EUEU從指令隊列取指令從指令隊列取指令, ,并執行。并執行。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-212.1.1 8086CPU2.1.1 8086CPU結構特點結構特點1.流水線流水線傳統計算機：取指令傳統計算機：取指令-執行指令，串行方式執行指令，串行方式8086特點：指令預取與執行指令重疊并行進行稱為流特點：指令預

6、取與執行指令重疊并行進行稱為流水線機制。水線機制。2.存儲器分段尋址存儲器分段尋址16位寄存器，地址為位寄存器，地址為20位，如何處理？位，如何處理？分段分段尋址：尋址：216=64K用段寄存器，定位位置用段寄存器，定位位置=64K3.I/O空間尋址空間尋址 8086采用獨立尋址方式解決采用獨立尋址方式解決I/O尋址。尋址。使用使用16位地址，可尋址位地址，可尋址64 K黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21段寄存器段寄存器2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-2120位地址產生器位地址產生器 u邏輯地址邏輯地址: :u物理地址物理地址: :

7、物理地址物理地址。 圖圖2.3 20位物理地址的產生位物理地址的產生 2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 16位的指令指針寄存器位的指令指針寄存器IP： 20位地址加法器位地址加法器例：例：2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-216字節的指令隊列字節的指令隊列課堂提問：課堂提問：8086的總線接口單元有那幾部分組成的總線接口單元有那幾部分組成?2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21PA =（段首地址（段首地址 16） 偏移地址

8、偏移地址 或或 PA =（段首地址（段首地址 左移左移4位）位） 偏移地址偏移地址 例例1：CS=1000H，IP=501AH 1 0 0 0 0 + 5 0 1 A 1 5 0 1 A 1501AH單元的內容為單元的內容為20H20H12H1501AH2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21例例2 、CS=2000H,最大尋址空間可達多少最大尋址空間可達多少? CS左移四位：左移四位：20000 0H IP的內容：的內容：0 0 0 0 FFFF H 2 0 0 0 0 2 0 0 0 0 + 0 0 0 0 + F F F F 2 0

9、0 0 0 2 F F F F 物理地址：物理地址：2 0 0 0 0 H2 F F F F H 64K2.1.2 8086CPU總線接口單元總線接口單元BIU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 16位通用寄存器組位通用寄存器組AX、BX、CX、DX，每個，每個16位寄存器可作位寄存器可作8位寄存器。位寄存器。 16位位 8位位 8位位 AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL2.1.3 8086CPU執行單元執行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 四個專用寄存器四個專用寄存器二個指針寄存器二個指針寄存器 SP：堆棧指針，其內容與堆棧段寄存器：堆棧

10、指針，其內容與堆棧段寄存器SS的內容相的內容相加，提供堆棧操作地址。加，提供堆棧操作地址。 BP：基址指針：構成段內偏移地址的一部分：基址指針：構成段內偏移地址的一部分.二個變址寄存器二個變址寄存器: SI:（Source Index）：）：SI含有源地址意思含有源地址意思,產生有效地產生有效地址或實際地址的偏移量。址或實際地址的偏移量。 DI:（Destination Index）：）：DI含有目的意思含有目的意思, 產生有產生有效地址或實際地址的偏移量。效地址或實際地址的偏移量。算術邏輯單元算術邏輯單元ALU： 主要是加法器。大部分指令的執行由加法器完成。主要是加法器。大部分指令的執行由加

11、法器完成。2.1.3 8086CPU執行單元執行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21標志寄存器：標志寄存器：16位字利用了位字利用了9位。位。 標志分兩類：狀態標志（狀態標志（6位）：反映剛剛完成的操作結果情況。位）：反映剛剛完成的操作結果情況。控制標志（控制標志（3位）：在某些指令操作中起控制作用。位）：在某些指令操作中起控制作用。OFDF IF TFZFAFSFPFCF15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 02.1.3 8086CPU執行單元執行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21狀態標志位狀態標志位進位標志進位標志CF: 運算結果有進

12、位運算結果有進位,CF=1,否則否則CF=0;奇偶校驗標志奇偶校驗標志PF:操作結果中，操作結果中，1的個數為偶數，則的個數為偶數，則P1輔助進位標志輔助進位標志AF:零標志零標志ZF: 結果為零結果為零,ZF=1;否則否則CF=0;符號標志符號標志SF: 與運算結果的最高位相同與運算結果的最高位相同;溢出標志溢出標志OF:控制標志位控制標志位跟蹤標志跟蹤標志TF: CPU按跟蹤方式執行指令按跟蹤方式執行指令;中斷允許標志中斷允許標志IF: IF=1,允許可屏蔽中斷允許可屏蔽中斷; 方向標志方向標志DF:2.1.3 8086CPU執行單元執行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21例例3

13、：將兩數相加，即：將兩數相加，即08HFCH, 標志標志CF、PF、AF、ZF、SF、OF各為何值各為何值?CF=1, PF=0, AF=1 ，ZF=0, SF=0, OF=0為有符號數為有符號數：8(4)=4，沒有溢出，沒有溢出，OF0為無符號數為無符號數：8252=258255，溢出，溢出，CF10000 1000（8）1111 1100（252）0000 010012.1.3 8086CPU執行單元執行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21課堂提問課堂提問1 1：8086的執行部件有什么功能的執行部件有什么功能?由那幾部分組成由那幾部分組成?8086/8088內部有哪些通用寄存器

14、？內部有哪些通用寄存器？2.1.3 8086CPU執行單元執行單元EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-211、當、當8086的指令隊列有兩個空字節，的指令隊列有兩個空字節，BIU自動取指令到指令自動取指令到指令隊列中；隊列中；2、執行部件、執行部件EU準備執行一條指令時，它從準備執行一條指令時，它從BIU的指令隊列取的指令隊列取指令，然后執行；指令，然后執行；3、指令隊列已滿，、指令隊列已滿，BIU與與EU又無總線請求時又無總線請求時,總線接口部件進總線接口部件進入空閑狀態。入空閑狀態。4、執行轉移指令、調用指令、返回指令時執行轉移指令、調用指令、返回指令時，BIU自動清除指自動清除指令隊令

15、隊 列，然后從新地址取指令，并立即送給列，然后從新地址取指令，并立即送給EU，然后再從，然后再從新單元開始，從新填滿隊列機構。新單元開始，從新填滿隊列機構。8086CPU的特點：的特點：BIU與與EU是分開的，取指令與執行指令可是分開的，取指令與執行指令可以重疊。提高執行速度。以重疊。提高執行速度。 2.1.4 8086CPU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21課堂提問：課堂提問：80868086執行轉移指令時，指令隊列怎樣變化？執行轉移指令時，指令隊列怎樣變化？8086/80888086/8088和傳統的計算機相比在執行指令方面有和傳統的計算機相比在執行指令方面有什么不同什么不同? ?這樣

16、的設計思想有什么優點這樣的設計思想有什么優點? ?2. 1 8086CPU內部結構內部結構黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21思考題思考題2 2：存儲器的邏輯地址由哪幾部分組成？存儲器的物理存儲器的邏輯地址由哪幾部分組成？存儲器的物理地址是怎樣形成的？地址是怎樣形成的？一個具有一個具有20位地址線的位地址線的CPU，其最大物理地址為多，其最大物理地址為多少？少？ 在在 8088/8086中，邏輯地址中，邏輯地址2000H0001H, 1FFFH0011H0011H的物理地址分別是多少？的物理地址分別是多少？ PA=2000H16+0001H=20001H PA=1FFFH16+0011H=

17、20001H問題：一個物理地址可以有多個邏輯地址與之對應嗎？問題：一個物理地址可以有多個邏輯地址與之對應嗎？2.1 8086CPU執行部件執行部件EU黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21學習外部特性學習外部特性,首先了解其引腳信號，關注以首先了解其引腳信號，關注以下幾個方面：下幾個方面：引腳的功能引腳的功能信號的流向信號的流向有效電平有效電平三態能力三態能力輸出正常的低電平、高電平外，還可以輸出高阻的第三態信號從芯片向外輸出，還是從外部輸入芯片，或者是雙向的黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21地址地址/數據線數據線地址地址/狀態線狀態線非屏蔽中斷非屏蔽

18、中斷可屏蔽中斷請求可屏蔽中斷請求最小最大模式控制最小最大模式控制MN/MX=1,最小模式最小模式MN/MX=0,最大模式最大模式讀信號讀信號總線保持請求信號總線保持請求信號總線保持響應信號總線保持響應信號寫信號寫信號存儲器存儲器/IO控制信號控制信號M/IO=1,選中存儲器選中存儲器M/IO=0,選中選中IO接口接口數據發送數據發送/接收信號接收信號DT/R=1,發送發送DT/R=0,接收接收數據允許信號數據允許信號地址允許信號地址允許信號中斷響應信號中斷響應信號測試信號測試信號:執行執行WAIT指令，指令，CPU處于空轉等待處于空轉等待; TEST有效時有效時,結束等待狀態。結束等待狀態。準

19、備好信號準備好信號:表示內存表示內存或或I/O設備準備好，設備準備好，可以進行數據傳輸。可以進行數據傳輸。復位信號復位信號黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21MN/MX接接+5VMN/MX接地。接地。需要總線控制器來變換和組合控制信號。需要總線控制器來變換和組合控制信號。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21數值運算協處理器數值運算協處理器8087：由硬件實現高精度由硬件實現高精度整數浮點段運算。整數浮點段運算。 輸入輸出協處理器輸入輸出協處理器8089：相當兩個相當兩個DMA通道通道的處理器。的處理器。 增加協處理器，不再占用增加協處理器，不再占用8086時間，大大時間，大大提高系統的運算

20、速度效率。提高系統的運算速度效率。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 ：最小：最小/最大模式控制（輸入，最大模式控制（輸入，33腳）腳） 接接+5V，最小模式，最小模式；接地，最大模式接地，最大模式。 AD15-AD0（第（第2-16，39腳）腳）地址地址/數據線數據線：分時復用，雙向，三態。：分時復用，雙向，三態。T1狀態：狀態：AD15AD0為地址信號；為地址信號；T3、TW、T4狀態：數據信號狀態：數據信號.MN/MX如何實現數據與地址如何實現數據與地址的分時復用？的分時復用？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21A19/S6A16/S3（35-38腳）腳）地址地址/狀態信號狀態信號

21、，輸出，三態輸出，三態T1狀態：狀態：A19A16為地址的高四位，為地址的高四位，T2、T3、TW、T4狀態，為狀態信號。狀態，為狀態信號。狀態信號狀態信號S6S3 S6=0，8086CPU連在總線上連在總線上 S5：中斷允許標志設置：中斷允許標志設置 S5=0，允許可屏蔽中斷請求，允許可屏蔽中斷請求 S5=1，禁止可屏蔽中斷請求，禁止可屏蔽中斷請求 S4, S3：段寄存器使用狀態段寄存器使用狀態S4S300使用使用ES01使用使用SS10使用使用CS11使用使用DS若設置若設置IF=1黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21ALE（25腳）：腳）：地址鎖存允許信號地址鎖存允許信號，輸出、三態、

22、高電平有效。，輸出、三態、高電平有效。ALE引腳有效時，表示復用引腳：引腳有效時，表示復用引腳：AD7 AD0和和A19/S6 A16/S3正在傳送地址信息正在傳送地址信息由于地址信息在這些復用引腳上出現的時間很短暫，由于地址信息在這些復用引腳上出現的時間很短暫，可以利用可以利用ALE引腳將地址鎖存起來引腳將地址鎖存起來M/IO（8086CPU,28腳）腳）： I/O或存儲器訪問或存儲器訪問，輸出、三態，輸出、三態該引腳輸出高電平時，該引腳輸出高電平時，M/IO=1，對存儲器訪問；，對存儲器訪問；該引腳輸出低電平時，該引腳輸出低電平時，M/IO=0，對，對I/O口訪問。口訪問。執行執行MOV

23、AL,1000H執行執行IN AL,20H引腳信號輸出？引腳信號輸出？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21WR(29腳腳)：寫控制寫控制，輸出，三態，輸出，三態WR=0有效，有效，CPU正在對內存或正在對內存或I/O設備進行寫操作。設備進行寫操作。RD（ 32腳）：腳）：讀控制讀控制，輸出、三態、低電平有效，輸出、三態、低電平有效有效時，表示有效時，表示CPU正在從存儲器或正在從存儲器或I/O端口讀入數據端口讀入數據執行執行MOV AL,1000H執行執行IN 1000H,AL引腳信號輸出？引腳信號輸出？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21READY （22腳）：腳）：存儲器或存儲器或I/

24、O口就緒口就緒，輸入、高電平有效，輸入、高電平有效總線操作周期中，總線操作周期中，CPU會測試該引腳會測試該引腳如果測到如果測到高有效高有效，CPU直接進入下一步直接進入下一步如果測到無效，如果測到無效，CPU將插入等待周期將插入等待周期等待周期中仍然要監測等待周期中仍然要監測READY信號，確定是否繼續插信號，確定是否繼續插入等待周期入等待周期NMI（Non-Maskable Interrupt） （17腳）腳）不可屏蔽中斷請求不可屏蔽中斷請求，輸入、上升沿有效，輸入、上升沿有效有效表示外界向有效表示外界向CPU申請不可屏蔽中斷申請不可屏蔽中斷該中斷請求不能被該中斷請求不能被CPU屏蔽，所以

25、優先級別高于屏蔽，所以優先級別高于INTR（可屏蔽中斷）（可屏蔽中斷）黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21DEN（26腳）：腳）：數據允許信號數據允許信號，輸出，三態，低電平有效。，輸出，三態，低電平有效。有效時，表示當前數據總線上正在傳送數據，可利用他有效時，表示當前數據總線上正在傳送數據，可利用他來控制對數據總線的驅動來控制對數據總線的驅動 DT/ R（27腳）：腳）：數據發送數據發送/接收接收，輸出、三態，輸出、三態該信號表明當前總線上數據的流向該信號表明當前總線上數據的流向DT/R=0，低電平時數據輸入，低電平時數據輸入CPU（接收）（接收）DT/R=1,高電平時數據自高電平時數據自

26、CPU輸出（發送）輸出（發送）執行MOV AL,1000H執行IN 1000H,AL引腳信號輸出？2626與與2727腳與哪種芯片腳與哪種芯片連接，連接，如何連接如何連接？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21INTA（Interrupt Acknowledge） （24腳）腳）可屏蔽中斷響應可屏蔽中斷響應，輸出、低電平有效，輸出、低電平有效有效時，表示來自有效時，表示來自INTR引腳的中斷請求已被引腳的中斷請求已被CPU響響應，應，CPU進入中斷響應周期進入中斷響應周期INTR（Interrupt Request） （18腳）腳）可屏蔽中斷請求可屏蔽中斷請求，輸入、高電平有效，輸入、高電平有

27、效有效時，表示請求設備向有效時，表示請求設備向CPU申請可屏蔽中斷申請可屏蔽中斷該中斷請求是否響應受控于該中斷請求是否響應受控于IF（中斷允許標志）、可（中斷允許標志）、可以被屏蔽掉以被屏蔽掉黃玉清制作黃玉清制作2022-3-218086的的第第34腳腳為為BHE/S7 BHE用來區分是傳送字節、還是字用來區分是傳送字節、還是字BHE和和A0區分數據格式：區分數據格式：BHE A0 操作操作 數據引腳數據引腳 0 0 從偶地址寫一個字從偶地址寫一個字 AD15AD0 1 0 從偶地址讀從偶地址讀/寫一個字節寫一個字節 A D7AD0 0 1 從奇地址讀從奇地址讀/寫一個字節寫一個字節 AD15

28、AD8 0 1 從奇地址讀從奇地址讀/寫一個字寫一個字 AD15AD8 1 0 AD7AD0 執行執行MOV AL,1000H引腳引腳A0=?,BHE=?黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21MN/MX（33引腳）引線接地時，處于最大模式。引腳）引線接地時，處于最大模式。QS1、QS2（25、24引腳）：隊列狀態信號。引腳）：隊列狀態信號。 0 0 無無 操作操作 0 1 取走指令隊列第一個字節取走指令隊列第一個字節 1 0 隊列空隊列空 1 1 取走指令隊列后續字節代碼取走指令隊列后續字節代碼 黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 S2、 S1、 S0 ：輸出（：輸出（28、27、26引腳

29、）引腳） S2S1S0總線周期總線周期控制信號控制信號000中斷響應中斷響應INTA001讀讀I/O口口IORC010寫寫I/O口口IOWC011暫停暫停無無100取指令取指令MRDC101讀存儲器讀存儲器MRDC110寫存儲器寫存儲器MWTC111無源狀態無源狀態無無黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21思考題思考題3 3：從引腿信號上看從引腿信號上看,8086和和8088有什么不同有什么不同 ?8086/8088 CPU 有有40條引腳，請按功能對條引腳，請按功能對它們進行分類？它們進行分類？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21“ “引腳引腳”小結小結CPU引腳是系統總線的基本信號引腳是

30、系統總線的基本信號可以可以分成三類信號分成三類信號：16位數據線：位數據線：D0D1520位地址線：位地址線：A0A19控制線：控制線：ALE、IO/M*、WR*、RD*、READYINTR、INTA*、NMI，HOLD、HLDARESET、CLK、Vcc、GND黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21地址地址/數據復用特性數據復用特性時間分隔技術時間分隔技術地址鎖存技術地址鎖存技術控制總線分類特性控制總線分類特性最小模式：控制總線由最小模式：控制總線由8086CPU本身產生本身產生最大模式：由最大模式：由8086CPU的的S1,S2,S3引腳經總線控制器引腳經總線控制器8288組合，控制總線由

31、組合，控制總線由8288芯片提供芯片提供黃玉清制作黃玉清制作2022-3-218086有有16位數據線，與地址線位數據線，與地址線A0-A15兼用；兼用；20位地址線位地址線,尋址空間達到尋址空間達到1MB；8088有有8位數據線，位數據線，與地址線與地址線A0-A7兼用；兼用；8086與與8088CPU引腳引腳28信號相反信號相反M/IO,IO/M)8086指令隊列：指令隊列：6個字節；個字節；8088指令隊列：指令隊列：4個個字節字節引腳引腳34信號，功能與信號，功能與8086稍有不同。稍有不同。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21DT/Rl 需要哪些芯片構成最小模式系統？這些芯片與CP

32、U的主要連接關系是怎樣的？l 8086引腳ALE、 的特性分別是什么？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21最小模式：系統中只有系統中只有8086一個微處理器，所有一個微處理器，所有的總線控制信號均為的總線控制信號均為8086產生，系統中的總線控產生，系統中的總線控制邏輯電路，減少到最少。制邏輯電路，減少到最少。最大模式：用于大型（中型）用于大型（中型）8086/8088系統中。系統中。系統總是包含有兩個或多個微處理器，其中一個主系統總是包含有兩個或多個微處理器，其中一個主處理器就是處理器就是8086或或8088，其它的處理器稱協處理，其它的處理器稱協處理器，協助主處理器工作。器，協助主處理器

33、工作。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21三態門的作用：功率放大、三態門的作用：功率放大、導通開關導通開關單向單向三態緩沖器三態緩沖器E A B0 0/1 高阻狀態高阻狀態1 0/1 0/1EAB單向三態緩沖器單向三態緩沖器74LS244黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21雙向三態門具有雙向雙向三態門具有雙向導通和三態的特性導通和三態的特性OEOE0 0，導通，導通T T1 AB1 ABT T0 AB0 ABOEOE1 1，不導通，不導通雙向三態緩沖器雙向三態緩沖器黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21T=1，發送，發送，ABT=0，接收，接收，ABO

34、E=0，允許接受或發送，允許接受或發送OE=1，A, B均為高阻狀態均為高阻狀態黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21STB:選通信號選通信號，有效時，輸出等于輸入有效時，輸出等于輸入DO=DIOE:輸出允許輸出允許，有效時，輸出有效；無效時，輸出呈高阻有效時，輸出有效；無效時，輸出呈高阻黃玉清制作黃玉清制作2022-3-2180868086芯片組芯片組地址鎖存器地址鎖存器8282數據收發器數據收發器8286總線控制器總線控制器8288現代微機的芯片組你了解嗎？現代微機的芯片組你了解嗎？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21總線的形成：總線的形成： 1、MN/MX接接+5V；2、一片、一片82

35、84,作為時鐘發生器作為時鐘發生器;3、三片、三片8282或或74LS373,作地址鎖存器作地址鎖存器;4、二片、二片8286/8287,作總線驅動器作總線驅動器;系統結構系統結構黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21最小模式下的系統是如何總線形成的？最小模式下的系統是如何總線形成的？控制總線控制總線:8088CPU直接產生的。直接產生的。 若若8088CPU驅動能力不夠，可以加上驅動能力不夠，可以加上74LS244進行驅動。進行驅動。地址總線：鎖存器地址總線：鎖存器8282鎖存地址鎖存地址數據總線：數據收發器數據總線：數據收發器8286控制數據收發控制數據收發黃玉清制作黃玉清制作2022-3

36、-218282鎖存器與8086的連接黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21T=1,發送發送;T=0,接收接收數據收發器數據收發器 8286與與8088的連接的連接黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21地地5V讀寫控讀寫控制制讀寫讀寫控制控制讀寫讀寫控制控制 CSRAM8284時鐘時鐘發生器發生器/RESRDYCBD15 D0DB CSROMCSI/O接口接口ABA0 A19 STB OE8282鎖存器鎖存器8086CPUMN/MX INTA RD CLK WRREADY M/IORESETALEBHE A19-A16

37、AD15-AD0DEN DT/R TOE 8286 收發器收發器D15D0黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21提問提問1 1：8086/8088 有兩種工作方式，它們是通過什么有兩種工作方式，它們是通過什么方法來實現？在最小方式下其控制信號怎樣產方法來實現？在最小方式下其控制信號怎樣產生？生？ 8086CPU的的ALE信號在與地址鎖存器連接的作信號在與地址鎖存器連接的作用？用？黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21MN/MX（33引腳引腳）引線接地時，處于最大模式。）引線接地時，處于最大模式。特點特點：需要總線控制器來變換和組合控制信號。：需要總線控制器來變換和組合控制信號。8086在最大模

38、式下的典型配置：在最大模式下的典型配置：1、MN/MX接地；接地；2、一片、一片8284，作系統時鐘，作系統時鐘3、三片、三片8282或或74LS373，作鎖存器，作鎖存器4、二片、二片8286/8287，作數據收發器，作數據收發器5、一片、一片8288，作總線控制器，作總線控制器6、一片、一片8259黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21S2,S1,S0與控制信號與控制信號S2S1S0總線周期總線周期控制信號控制信號000中斷響應中斷響應INTA001讀讀I/O口口IORC010寫寫I/O口口IOWC011暫停暫停無無100取指令取指令MRDC101讀存儲器讀存儲器MRDC110寫存儲器寫存

39、儲器MWTC111無源狀態無源狀態無無黃玉清制作黃玉清制作2022-3-218086CPU兩種組態兩種組態黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21PC/XT微型機總線的形成：微型機總線的形成：選用選用8088CPU，工作在最大模式，工作在最大模式黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 8086：20條地址線，直接訪問條地址線，直接訪問1MB的存的存 儲空間。儲空間。物理地址為：物理地址為：00000HFFFFFH。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21 1MB空間分為兩個空間分為兩個512KB的存儲體：的存儲體：偶地址存儲體：連接偶地址存儲體：連接D7D0，A0=0 時選通；時選通；奇地址存儲體

40、：連接奇地址存儲體：連接D15D8，BHE=0時選通。時選通。 8086可以傳送一個字節，也可以傳送二個字節。可以傳送一個字節，也可以傳送二個字節。由由BHE與與 A0確定奇偶存儲體的選通確定奇偶存儲體的選通BHE A00 0 D15D0 ， 傳送一個字傳送一個字0 1 D15D8， 傳送一個字節傳送一個字節 0 D7D0 ， 傳送一個字節傳送一個字節11 1 無操作無操作黃玉清制作黃玉清制作2022-3-218086奇偶庫（存儲器）與總線的連接SEL A19A1 高8位 512KB8 D7D0SEL A19A1 低8位 512 KB 8 D7D0A19A1A0BHED15D8D7D0黃玉清制

41、作黃玉清制作2022-3-212.4 8086CPU2.4 8086CPU的時序的時序2.4.1 8086CPU的時序概念的時序概念2.4.2 總線操作總線操作存儲器讀周期、存儲器寫周期存儲器讀周期、存儲器寫周期I/O讀周期、讀周期、I/O寫周期寫周期空轉周期空轉周期中斷響應周期中斷響應周期2.4.3 系統復位與啟動系統復位與啟動黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21執行一條指令的時間執行一條指令的時間CPU從存儲器或從存儲器或I/O端口讀寫一個字節端口讀寫一個字節（字）的時間。（字）的時間。CPU的基本時間單位。的基本時間單位。一個基本時鐘周期又稱一個基本時鐘周期又稱T狀態。狀態。黃玉清制作

42、黃玉清制作2022-3-214個個T狀態狀態 A19A0上是地址信息，出現上是地址信息，出現ALE信號后，將信號后，將地址鎖存到地址鎖存器（地址鎖存到地址鎖存器（8282）。）。地址信息地址信息，A19-A16從地址信息變為狀態從地址信息變為狀態信息信息S6-S3。T3狀態狀態：AD0AD15上出現數據。上出現數據。T4狀態狀態，CPU采樣數據，結束一個總線周期采樣數據，結束一個總線周期 由四個時鐘周期構成由四個時鐘周期構成, 分別稱為分別稱為 T1、T2、T3、T4 等待周期等待周期 Tw, 插入插入 T3、T4 之間，數量不限之間，數量不限, 由控制線由控制線 READY = L 控制控制

43、 空閑周期空閑周期 Ti, 插入插入 T4 之后，數量不限之后，數量不限, 由控制線由控制線 /TEST = H 控控制制黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21T3狀態：AD0AD15上出現數據。TW狀態：若存儲器式外設的工作速度較慢，不能滿足基本時序要求，使用一個產生READY的電路，以使在T3狀態之后，插入一個等待周期TW。T4狀態：結束一個總線周期。黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21課堂提問課堂提問4:4:總線周期的含義是什么總線周期的含義是什么?8086/8088的基本總線的基本總線周期由幾個時鐘組成周期由幾個時鐘組成?如果一個如果一個CPU的

44、時鐘頻率為的時鐘頻率為24MHz,那么那么,它的一它的一個時鐘周期為多少個時鐘周期為多少?一個基本總線周期為多少一個基本總線周期為多少?如如主頻為主頻為15MHz呢呢?黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21總線操作是指總線操作是指CPU通過總線通過總線對外的各種操作對外的各種操作8088的總線操作主要有：的總線操作主要有：存儲器讀、存儲器寫操作存儲器讀、存儲器寫操作I/O讀操作、讀操作、I/O寫操作寫操作中斷響應操作中斷響應操作總線請求及響應操作總線請求及響應操作空閑狀態空閑狀態Ti復位復位黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21總線操作中實現時序同步是關鍵總線操作中實現時序同步是關鍵CPU總線

45、周期采用總線周期采用同步時序同步時序各部件都以各部件都以系統時鐘系統時鐘信號為基準信號為基準當相互不能配合時，快速部件（當相互不能配合時，快速部件（CPU）插入）插入等待狀態等待慢速部件（等待狀態等待慢速部件（I/O和存儲器）和存儲器）CPU與外設接口常采用與外設接口常采用異步時序異步時序它們通過它們通過應答聯絡信號應答聯絡信號實現同步操作實現同步操作黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21例：例：MOV AL,1000H ;M/IO=1T1狀態狀態：A19A0上是地址信息，出現上是地址信息，出現ALE信號后，將地址信號后，將地址鎖存到地址鎖存器（鎖存到地址鎖存器（8282）。）。T2狀態狀態：

46、地址信息消失，：地址信息消失，A19-A16從地址信息變為狀態信息從地址信息變為狀態信息S6-S3。數據允許信號。數據允許信號DEN在在T2狀態有效。狀態有效。T3狀態狀態：AD0AD15上出現數據。上出現數據。 RD信號有效信號有效 TW狀態狀態：若存儲器或外設的工作：若存儲器或外設的工作速度較慢速度較慢，不能滿足基本，不能滿足基本時序要求，使用一個產生時序要求，使用一個產生READY的電路，以使在的電路，以使在T3狀態之狀態之后，插入一個后，插入一個等待周期等待周期TW。T4狀態狀態，CPU采樣數據，結束一個總線周期。采樣數據，結束一個總線周期。一、最小模式下的存貯器讀周期一、最小模式下的存貯器讀周期黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21黃玉清制作黃玉清制作2022-3-21二、存儲器寫周期時序二、存儲器寫周期時序例：例：MOV 1000H, AL ;M/IO=1T1狀態狀態：A19A0上是地址信息，出現上是地址信息，出現ALE信號后，將地址信號后，將地址鎖存到地址鎖存器（鎖存到地址鎖存器（8282）。）。T2狀態：狀態：地址信息