1、11东南大学微机系统与接口微机系统与接口Microcomputer Systems and Interface第1章 微型计算机基础（续）马旭东13809022379/ 2东南大学微机系统与接口微型计算机分类 体系Von NeuMANN / Harvard (外 MEM可流水线作业 ) 功能结构单 /多片机 / (MCU)/MPU)； 组装方式 单 /多板机； TP801 使用方式 DESKTOP/LAPTOP/NOTEBOOK（便携式） -Mobile MP 安装使用 非 （可重装入） /嵌入式 （ EMBBEDED） 指令 CISC/RISC 内核 (标准内核 ), 多核，软核 专用 /通
2、用 MPU DSP， MCU3东南大学微机系统与接口8086/8088微处理器INTEL公司 78年推出（ 79年推出 8088 ）4万多个晶体管 (8088为 2.9万个晶体管 )时钟频率 4.77MHZ数据线 16位（ 8088的数据线 8位）地址线 20位40脚 DIP封装81年 IBM推出 Personal Computer（个人计算机、微机） PCIntel Architecture(IA)-164东南大学微机系统与接口IBM PC B8 64 00 1000:103 ADD AX,100H; 05 00 011000:105 MOV 2000H,AX; F3 00 209东南大学微
3、机系统与接口8088指令执行过程（结构为 8086，复制自郑州大学钱晓捷资料 ) 10东南大学微机系统与接口8086/8088的内部寄存器 (Registers) 14个 16位寄存器： 8通用寄存器 /4段 /2控制寄存器栈操作：16位P20图1.10ADD AX， 100，MOV BH， 1000SUB DX， BXJC 1000MOV CS:SI,AL11东南大学微机系统与接口通用寄存器 (Register)功能 AX， BX， CX， DX， AH， AL， BH，BL， CH， CL， DH， DL（ 16-8） 习惯： AX累加器 Accumulator)/ BX基址 R/ CX(
4、Count)计数 R,循环 -串操作 / DX数据 R（ Data）， I/O port, 双字除（ H16）； SP， BP： Stack Pointer R, Base Pointer基址指针 R 数据 /Pointer SI， DI 变址 R（ Source Index R, Destination Index R） -指针作用例： REP MOVSB指令、数据存储地址12东南大学微机系统与接口段寄存器功能 段寄存器 Segment Register CS,SS,DS,ES Code,Stack,Data,Extra(附加段 )R=Segment Base Address 解决位机兼容问
5、题 MOV AX， 1000H 8086/8088存储器管理： 20 AB1MB, 64KB单位，物理地址 PA，段基地址 SA，偏移地址 EA（ OFFSET）；（ SA， EA逻辑地址）关系：PA=SA*16+EA默认： MOV AX， DS:1000H(DS)=1234H (BX)=8000H 物理地址 1A340H313东南大学微机系统与接口控制寄存器控制寄存器：IP（ Instruction Pointer-预取指令的偏移地址）FLAGS标志（ 6状态 /3控制 -8088/86定义 9位）控制标志位 (3) 六个算术和逻辑运算结果特征 (6)奇偶位 1偶借进位半进位溢出标志跟踪符号
6、位零标志位中断允许 1方向当算术运算的结果超出了带符号数的范围，即溢出时， OF= 1，否则 OF 0。 8位带符号数范围是一128 127， 16位带符号数的范围是 -32768 32767。例 : XXXX1010 11X0X1X114东南大学微机系统与接口标志状态寄存器 Flags(位 ) CF进位标志位 当进行加法或减法运算时，若最高位发生进位或借位则 CF 1，否则 CF 0。 PF奇偶标志位 当逻辑运算结果中 “1”的个数为偶数时 PF 1，为奇数时 PF=0。 AF辅助进位位 在 8（ l6）位加减法操作中，低 4位向高 4位有进位、借位发生 ZF零标志位 当运算结果为零时 ZF
7、 1，否则 ZF 0。 SF符号标志位 当运算结果的最高位 MSB为 1时 SF=1，否则 SF= 0。 OF溢出标志位 当算术运算的结果超出了带符号数的范围，即溢出时， OF= 1，否则 OF 0。 8位 /16位带符号数范围例 : XXXX1010 11X0X1X115东南大学微机系统与接口标志控制寄存器 Flags (位 ) TF 跟踪标志位 TF= 1，使 CPU处于单步执行指令的工作方式。这种方式便于进行程序的调试。每执行一条指令后，自动产生一次内部中断，从而使用户能逐条指令地检查程序。 IF 中断允许标志位 IF= l使 CPU可以响应可屏蔽中断请求。 IF= 0使 CPU禁止响应
8、可屏蔽中断请求。 IF的状态对不可屏蔽中断及内部中断没有影响。 DF 方向标志位 DF= l 使串操作按减地址方式进行。也就是说，从高地址开始，每操作一次地址减小一次。 DF 0使串操作按增地址方式进行。16东南大学微机系统与接口8086 8088的引脚信号P22动态复用 -机器周期至少 4个时钟周期 CLK：T1， T2，T3， T4，Tw)两种工作模式：MAX/MINMAX模式17东南大学微机系统与接口8086 8088引脚分类第一类 每个引脚只传送一种信息。 32P-/RD。第六类 电源 /地 Vcc/Vss（ GND）第五类 引脚的输入和输出分别传送不同的信息，如 RQ# GT0#输入
9、 时传送总线请求， 输出 时传送总线请求允许。第四类 每个引脚可以传送两种信息 (分时复用）。这两种信息在时间上是可以分开的，因此可以用一个引脚在不同时刻传送不同的信息，一般称这类引脚为分时复用线。例如： AD7 AD。第三类 引脚在 8086 8088的两种不同工作方式 最小模式和最大模式下有不同的名称和定义。例如：第 29脚为WR#（ LOCK#）。第二类 每个引脚电平的高低代表不同的信号，例如 IOM#。18东南大学微机系统与接口8086 8088重要引脚信号/ RD（ Read）读信号输出端。读信号是一个低电平有效的输出信号，当 /RD为低电平时，表明 CPU正在对内存或外设进行读操作
10、。/WR（ Write）写信号输出端。写信号是一个低电平有效的输出信号，当 /WR为低电平时，表明 CPU正在对内存或外设进行写操作。（ IORD-IOWR),(IORQ-MENRQ)AD7 AD0（ Address Data Bus）地址、数据复用端，双向工作。A15 A8（ Address）地址输出端 （ A16-A19)RESET系统复位信号 输入端RESET信号高电平有效， 8086 8088要求该信号的有效时间至少为 4个 T状态。 CPU接收到 RESET信号后，立即停止当前操作，完成内部的复位过程，恢复到机器的起始状态并使系统重新启动。复位时各寄存器的状态 : FLAGS=0H，
11、 IP=0， CS=FFFFH，（预取队列空）， DS=ES=SS=0，各 GR=0。 =起始地址 0FFFF:0 （ P23表 1.4）CLK 时钟 输入端接至 8284集成电路的输出端，由 8284提供8088所需的 4 77M， 33占空比（即 1 3周期为高电平， 2 3周期为低电平）的系统时钟信号 T=2.096微秒(完成微机基本功能的基本信号 )419东南大学微机系统与接口8086/8088与 Max/Min模式8088: AD0-AD7:数据 /低 8位地址复用线SS0：状态信号8086: AD0 AD15地址 /数据复用引脚 (双向、三态 )A16/S3 A19/S6地址 /状
12、态复用引脚 (输出、三态 )/BHE/S7总线高位允许 /状态 (输出，三态 ):P25表 1.6)最小模式： 系统只有8086或8088一个微处理器。所有控制信号直接由CPU提供最大模式： 由两个或多个微处理器(主处理器和协处理器)组成中(大)规模系统，CPU并不直接向外界提供全部控制信号，而由S0S1S2通过Intel 8288总线控制器提供(编码信号:P27 表1.8)20东南大学微机系统与接口8086 8088的工作方式 MIN锁存器：74LS373i8282/8283（双向）缓冲器74LS245i8286/8287(P24图 1.13)单 CPU模式21东南大学微机系统与接口8086
13、 8088的工作方式 MAXa锁存器双向总线缓冲器总线控制器 8288-多处理器 /总线模式P26图 1.1422东南大学微机系统与接口8086/8088工作过程（时序）RESET复位 FFFF:0取第一条指令 TCLK控制操作逻辑（不同指令实现不同操作、处理功能：计算、读写寄存器存储器 IO口）典型 BIU时序指令周期23东南大学微机系统与接口时钟周期、总线周期和指令周期每两个时钟脉冲上升（下降）沿之间的时间间隔称为T状态，也称为 时钟周期（ Clock Cycle）TCPU从存储器或输入 /输出端口，存取一个字节（或字）所要花费的时间称为一个 总线周期（ Bus Cycle）执行一条指令所
14、需要的时间称为 指令周期（ Instruction Cycle）MOV AX, BX ;2T MOV AX, 1000H 10T, 1次传送ADD BX, AL ； 16T EA ， 2次传送t24东南大学微机系统与接口8086/8088总线时序例存储器写T1：输出地址； T2：总线转向； T3:存储器访问； T4:结束525东南大学微机系统与接口小结1外部设备一定要通过 I/O接口才能与主机相连；2 CPU内寄存器只能放暂存信息，主要信息放在存储器中；3原始数据（数值数据、非数值数据（如人名等字符）编码压缩数据 （位、半字节、字节、字、双字 ） 信息 /程序4 3的 ASCII码表示， *011 0011B， MSB*=0表示标准 ASCII（西文）， 1扩展 ASCII数据、中文等， GB码 -内码（ GB码 MSB=1）； MIMH（ 64）5 8086数据总线 16位； 8088为 8位；字长 =ALU数据宽度6. 8086/8088硬件工作过程： RESETTCLK控制时序电路； 时钟周期、总线周期和指令周期第二章 指令系统
