微型計算機原理

及接口技術

授課教師：

80X86CPU

本章主要內容:

1、16位微處理器8086/8088CPU的內部編程結構

2、內部寄存器的功能

3、CPU外部管腳的作用

4、系統對存儲器的分段管理

5、IBMPC/XT系統主機板的配置

6、高檔的80X86和pentium系列微處理器的功能結構、主要特點介紹。

1M______________分析直接尋址

64K?準40條引腳雙列直插的范圍，可訪

、…429000個晶體，有工66問的輸入/輸出

接口地址范圍

工作頻隹8086為5M",8086-2為8z

■工為

808610MHz

8088CPU與8086異同：準工6位微處理器，其內部寄存

器、內部運算器以及內部操作都與8086基本二）同，不同

之處是外部的區別，8088外部數據總線為8位。

推出8088原因：兼容已有的一整套intel外圍設備接口

芯片。o

2.1.18088/8086CPU的內部編程結熟

?重點：分為哪兩個部件？各部件的組成和功能如何？

?8088/8086CPU從功能上分：

(1)總線接口部件(BIU)：功能，負責CPU與存儲器、I/O端口傳

送數據。即從內存取指令，送指令隊列緩沖器。

(2)執行部件(EU)：功能，負責指令的譯碼、執行指令。

CPU執行指令時，總線接口部件要配合執行部件從指定的內存單

元或外設端口中取數據，將數據傳送給執行部件，或把執行部件執行

的結果傳送給指定的內存單元或外設端口中。

20位物理地址加法器

AHAL

BHBL

CHCL

DHDL

SP

BP

執行單元DI

(EU)SI

總㈡DB

線

控AB

制=

ALU數據總線(16位)ES

IP邏

輻

內部通信nC

《寄存器寄存器

EUhh=|l|2|3|4|5|6ldJ

控制單元

隊列總指令隊列

狀態標志寄存器線8位

圖2-18086的內部編程結構

20位物理地址加法器

總

線口DB

控

制Z=>AB

邏

輻

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令隊列

20位物理地址加法器

總

線口DB

控

制Z=>AB

邏

輻

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令隊列

20位物理地址加法器

總

線口DB

控

制Z=>AB

邏

輻

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令隊列

20位物理地址加法器

總

線口DB

控

制Z=>AB

邏

輻

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令隊列

20位物理地址加法器

總

線口DB

控

制Z=>AB

邏

輻

=>CB

l|2|3|4[5|6]dJ

指令隊列

8088的內部結構

輸入/輸出

控制電路

外

部

總

線

1234

8位

指令隊列

回

返

執行部件(EU)總線接口部件(BIU)

2.1.28088/8086CPU的內部寄存器

（一）8086/8088的內部寄存器：內部有14個16位寄存器。

D15D0

AX累加器

BX基址寄存器

?數據寄存器

CX計數寄存器

DX數據寄存器

堆棧指針寄存通用寄存器

-指針寄存器

基址指針寄存舞

源變址寄存器-

-變址寄存器

目的變址寄存卷

指令指針「

-控制寄存器

狀態標志寄存器

代碼段寄存器-

數據段寄存器

?段寄存器

堆棧段寄存器

擴展段寄存器_

圖L118086/8088內部寄存器

FLAGS16位標志寄存器

標志寄存器：用來存放指令執行過程的結果和特征，以便控制程序的走向。

狀態標志位：反映記錄算術或邏輯運算的結果或特征，有6個位，計算機根

據運算的結果自動把相應的位置1或0。

控制標志位：用指令來設置，用來控制CPU的操作，由程序設置或清除。

FLAGS16位標志寄存器

［例2.1］設AL=(H111110B,BL=00101000B求AL+BL=?

ADDAL,BL；AL-AL+BL

1、最高位沒有產生進位，CF=O

2、AF=101111110

3、PF=1

4、D6CF=1+00101000

5、OF=D@CF=1

6CF10100110

這些位計算機自動完成。

2.28086/8088引腳信號與工作模式

2.2.18086/8088引腳信號

GND——140——VCC40條引腳線按功能「

239------A15

A14可以分為5類：

A13338Ais/Sa

A12-----437-----A17/S4

An-----536------Ais/Ss一、地址/數據總線

635

Aio-----Aig/SG二、地址/狀態線

As------734——SSo/(HICH)

As------833------MN/MX三、控制總線

AD?——932------RD_______

AD&------1031____HOLD(RQ/GTo)四、電源線,

AD5------1130——HLDA(RQ/GTi)

AD4——1229——而(LOCK)和地線GND

AD3——1328——IO/1(芨)

AD2——1427——DT點（芨）

ADi——1526——DEN?

ADo-----1625——ALE(QSo)

NMI——1724——INTA(QSi)

INTR——1823TEST

CLK——1922——READY

GND——2021------RESET

括號為最大模式引腳名

I腳信號與工作模式

GND一fc(+5V)

叫一?AD152.2.18086/8088引腳信號

AD13--A16/S3

AD12一■"^17/S440條引腳線按功能

ADn--Ai8/S5可以分為5類：

AD10—-A[9/Sg

ADp*"

-BHE/S7一、地址/數據總線

ADg.-MN/MX

AD7一-RD二、地址/狀態線

ADg-8086-HOLD(RQ/GT)

0三、控制總線

■■^LDACRQ/GIi)

-WR(LOCK)四、電源線,

AD3-M/IO(S^)

AD2一-DT/R(S[)和地線GND

AD[—-DEN(%)

ADL-ALE(QS0)

NM1--INTA(QSi)

INTf^—-TEST

CLK—-READY

GNX—RESET

圖L208086的引腳信號括號為最大模式引腳名

140—voc

A14-239—Ais一、地址/數據總線AD15—ADO

A13--338—Au/Ss(AddressDataBus)

A12--437-An/S4

AH—536—Ais/Ss8086：這是分時復用的地址數據總線,

Aio—635-AB/SS傳送地址時，三態輸出；傳送數據時，

734—SSo/(HIGH)

As—雙向三態輸入/輸出。

As—833一吵麻

32

AD；—9-RD_____8088：AD7—ADO：分時復用，

1031_HOLD(RQ/GT^

AD6—AD8—AD15,只用來輸出地址。

AD51130—HLDAWGTQ

AD41229—而血

優點：分時復用的方法才能使40條引

AD尬31328—IO九&)

1427腳實現20位地址，16位數據及眾多控

AD1—DTA&)

1526—DEN?制信號和狀態信號的傳輸，節省了弓I腳。

ADo—1625—ALE(QSo)

NMI—1724—m(QSi)

INTR—1823—TEST

CLK—1922-READY

GND—2021-RESET

二、地址/狀態A19/s6—A16/s3(Address/

Status)

CND140—voc

A14一239分時復用的地址狀態總線，三態輸出；

A13—338—Aie/Ss

A12—437A17/S4在總線周期T1狀態，做為地址總線的高4位；

An—536—Ais/Ss

其它狀態，作為狀態信號：

Aio—635-"AH/SG

7

As—34—SSo/(HIGH)S6恒等0,表示CPU當前連在總線上；

As—833一刪麻

AD7—932-RD____S5表示中斷允許標志位的狀態，S5=0表示CPU可

1031HOLD(RQ/GTo)以響應可屏蔽中斷的請求，S5=l,表示CPU禁止

1130_HLDA(RQ/(m)一切可屏蔽中斷。

ADA—1229—W(LOG0

ADq1328—10髓)S4,S3的組合表明當前正在使用的段寄存器。

27

Alt141一DT法閭

AU11526一D麗曲S4S3狀態

ADO-----1625—ALE(QSo)00正在使用ES擴展段寄存器

NM----1724—iNTA(QSi)

NIK—1823—TEST01正在使用SS堆棧段寄存器

ULK----1922

—READY10正在使用CS或位米用任何段寄存器

GND—2021-RESET

11正在使用DS擴展段寄存器

三、控制總線（ControlBus）

1、NMI：非屏蔽中斷引腳（輸入），

140

TOC不受IF影響，不能用軟件屏蔽，只要此

Au------239

An--338—Ais/Ss信號出現，就在執行完當前的指令后，

An--437A17/S4引起中斷。

Ati------536—Ais/Ss

2、INTR：可屏蔽中斷請求信號弓I腳。

A10------635"AB/SB

As—134—SSo/(HIGH)（輸入，高電平有效），IF=1,CPU響

As—833一期施應中斷，停止執行的指令序列，轉向中

AD7—932-RD_____斷服務子程序。

ADG—10808831_HOLD奧她

俄—11CPU30_HLDA(RQ/GTi)3、RESET：系統復位信號引腳（輸入

AD4—1229—W(LOO0高電平有效）

Al)3—1328—10械

股——1427一DT4閭復位后內部寄存器狀態

ADi—1526—Dl?DS、SS、ES、IP、FLAGS者覆0000H

ADo—1625-ALE(QSo)

1

皿一1724—麗(QSi)指令隊列：清除

INTR—1823

-TESTCS：FFFFH

CLK—1922——READY

GND—2021一RESET

三、控制總線（ControlBus）

44、CLK：系統時鐘，輸入：通常與8284

GND—140—VCC

239---A15集成電路的時鐘發生器相連，為系統提供

A14-時鐘信號。

A13—338—Au/Ss

437

A12—-A17/S45、"RD：讀控制信號三態輸出，低電平有

An—536—Ais/Ss

效，表示CPU將要執行一個存儲器或I/O端

Aio—35-AIS/SB

As—734—SSo/(HIGH)口的讀操作。

833

As—一HN麻6、READY：準備好（輸入）READY高

也一932-RD____

/Au1JYb10OUOO31HOLD(RQ/GTo)電平是表示存儲器、外部設備已準備好，

AD5—11CPU30_HLDA(RQ/GTOCPU可以傳送數據，當為低電平時，CPU

ADi—1229―根血采集到后，進入等待狀態。

ADa—1328一10九⑤）

啦一1427一D怵⑤7、TEST：測試信號引腳（輸入），

ADi—1526—DEN?

ADo—1625-ALE(QSo)它用于多處理器系統，且只有在執行

NHI—17」24-SA(QSi)WAIT指令是才使用，當CPU執行WAIT指

INTR—1823—T^T令時，每隔5個時鐘周期對該線進行測試。

CLK—1922——READY若為高電平，仍等待，若為低電平等待結

GND—2021-RESET束。

三、控制總線（ControlBus）

4

GND—14UTCC

A14一239--A15

8、BHE/S7：高8位數超總線允許/狀態復

A13—338—Au/Ss用引腳（三態輸出）麗記在總線周期的

A12—437-A17/S4

An—536—Ais/SsT1狀態輸出，當有信號時，表示總線高8

Aio,■635A19/S6位上數據有效；S7在T2—T4時輸出。

As—734—SSo/(HIGH)

As—833—HN/MX

研一932——RD____9、MN/MX：最大/最小模式控制引腳

AD&—10佩31_HOLD(皿迪MN亦為高電平時工作在最小模式，

心—1130_HLDA(RQ/GTi)

AD4—1229—W(LM)MN/而天為低電平時工作在最大模式

ADs—1328—10/i?

四、V電源引腳

尬——1427—DTA&)cc：

ADi—1526—DEN?GND：接地（2條）

ADo—1625-ALE(QSo)

NHI—17?24一叵(QSi)

INTR—1823—TEST

CLK—1922-READY

GND—2021-RESET

I

READY

8284時釗1

RESET

2.2J發生器

EESET3片

REAL>YBHE

1m/記2

ALESTB鎖存器DOQ—DO7

KTE地址總線

DIQ

Ajp-A168282

OEA19AO

AD0—

PI7

?片

8086/I

收發器\j/數據總線

DEH8286

DT/RD15DO

M/IO

WR

HOLD控制總線

HLDA

HTTP

INTA

&ES復位torn

2.2.28086/8088的工作模式

DI7DO7

--------?

DO6

DI6-----------?

-------------?

DO5

DI5、-----------?

------------?

鎖DO4

DI4-----------?

------------?

DO3

DI3-----------?

-------------?存

DO2r

----D---I--2----?

希DO1

DI1-----------?

-------------?

8282（或74LS373）是帶有三態DOO

DI0-----------?

門的八位鎖存器。2個控制信號。-------------?

O

STB

OE

8282

2.2.28086/8088的工作模式

DI7DO7

當控制選通信號STB由高變低時，滿足DI6DO6

建立時間要求的輸入數據被輸入到鎖存器

DI5DO5

中。

°當控制信號線0E為低電平時，三態門DI4鎖DO4

處于導通狀態，允許輸出，數據出現在輸DI3存DO3

出端上，當0E端為高電平時，輸出三態門DO2

斷開，輸出緩沖器處于高阻抗。DI2r

DI1DOlr

DOO

DIOr

OE

ALE

8282

2.2.28086/8088的工作模式

jj、雙向總線驅動器（總線收發器）

由于數據CPU與存儲器或I/O接口之間

的傳送是雙向的，所以要求總線驅動器

是雙向的。

8286是一種三態輸出的8位同相雙向總線

驅動器，用于數據的雙向傳送，緩沖、

驅動。

輸入控制引腳T：方向控制器，T為高電

平時A到B傳送數據，T為低電平時B到A

傳送數據。

門控端6E：低電平有效，灰=1A組B組處

于高阻狀態

HIH

READY

叵f8284時鐘

RDYRESET

發生器

、最小模式

RESET3片

READYBHE

+5V

當8086的蹩3蠅---------?

ALESTB鎖存器D0()—DO7

引腳MN/而醞地址總線

A]p-A/D為8282A19?A0

固定接到+5V4I5E

D0-ADbDI7

時，就處于最2片

小工作模式。8086Mg/I

峰器\f數據總線

既單處理器系DEMOE8286

DT/RTD15?D0

統方式，它適M/IO

W

合較小規模的瓦

HOLD控制總線

應用。HLDM

INTE■

INTA

RDY獻

-----融復位El

Hlh地址鎖存信號ALE控制8282的

READY用鎖存器產生地址總

盧5284喃STB,8282

RDYRESEl

L發生器線。

82§6產生緩沖的數據總線，8086

的證N為低電平允許數據經8286

傳送,百欣數據收發控制方向，

地址總線

接到8286的T引腳，D17R=0時，

A19?AOCPU接收來自數據總線上的數據，

DT/R=1時，CPU向數據總線發送

數據，控制總線負載輕，不用驅動,

數據總線直接從CPU引腳引出。

D15?DO

在最小工作模式下，CPU提供了所

有的控制信號。

控制總線系統總線類型分為：地址總線、數

據總線、控制與狀態總線、中斷與

DMA信號。

而復位m

最小方式：系統只有一個微處

CUD-^―140TCC

Ai4一239---A15理器，產生全部控制信號。

338

A13——AIG/SSINTA：中斷響應信號（輸出）

A12—437-A17/S4

An—536—Ais/SsALE：地址鎖存允許信號（輸

Aio—635AB/SB出

As—734—SSo/(HIGH)

As—833J\地址總線DEN：數據允許信號

心一932-RD____/Al9?AO

ADs—10蜘831_HOLDWGT^DT/R：數據接收/發送（輸出）

心—11CPU30—HLDA(RQ/GTQ

AD4—1229—W(LM)M/IO：存儲器/輸入輸出控制信

AD3—1328—10用⑤)；）數據總線號（輸出）

尬——1427—DTA&)

ADi一1526—DEN?D15?DOWR：寫信號（