1、第五章 通用微处理器5.1 8086/8088 CPU 的外特性一、8086/8088 CPU 的引脚信号1) 地址线： ， ，20 位地址总线，地址线和数据线分时复用；015AD619A2) 数据线： ， 07D3) ALE：地址锁存信号，高电平时 为地址信息，输出；154) ：数据允许信号，输出；DEN5) ：数据收发信号；T/R6) ：读信号，输出；7) ：写信号，输出；W8) ：存储器/输入输出控制信号，输出；MIO9) RESET：复位信号，输入；10) NMI：不可屏蔽中断信号，输入；11) INTR：中断信号，输入；12) READY：数据准备好，输入；13) CLK：时钟信号，
2、输入；14) ：最大模式、最小模式控制信号，输入。MN/X二、数据和地址信号线的分时复用8282：8 位地址锁存器，STB 锁存信号，需要 3 片；8286：8 位数据收发器，需要 2 片。T=1 时，数据由 A 端输入，B 端输出；T=0 时，数据由 A 端输出，B 端输入；：输出允许。OEA L EA 1 9 A 1 6A D 1 5 A D 08 0 8 6D E ND T / RS T B8 2 8 2AO E B8 2 8 6T5.2 8086 CPU 的内部结构A H A LB H B LC H C LD H D LS PB PD IS IA XB XC XD X运 算寄存器A L
3、 U标志执 行部分控 制电路1 2 3 4 5 6指 令队列I PE SS SD SC S内 部暂存器输 入输出控 制电路段寄存器2 0 位1 6 位1 6 位1 6 位执行 部件E U 总线接口 部件B I U外部总线通用寄存 器组一、8086 CPU 的结构特点1. 两级流水结构；2. 总线分时复用；3. 存储空间分段管理；4. 指令集丰富；5. 寄存器组丰富。二、寄存器组1. 数据寄存器组：AX：累加器，BX：基址寄存器，CX：计数器，DX：数据寄存器。2. 指示寄存器和变址寄存器组：SI：源变址器，DI：目的变址器， SP：堆栈指示器，BP：基础指示器。3. 段寄存器：CS：代码段寄存
4、器，DS：数据段寄存器，ES：辅助段寄存器，SS：堆栈段寄存器。4. 程序计数器：IP；5. 标志寄存器：IF进位标志：CF，零标志：ZF ，符号标志：SF，溢出标志：OF，辅助进位标志：AF，奇偶标志：PF，方向标志：DF，中断标志：IF，跟踪标志：TF。1：偶数 0：低高 0：不允许0：奇数 1：高低 1：允许三、20 位地址形成1. 存在的矛盾：8086CPU 有 20 根地址线，寻址能力为 1M，而内部的寄存器为 16 位寄存器，每个寄存器的寻址能力为 64K。2. 解决办法：分段寻址，用两个 16 位寄存器转换为 1 个 20 位地址。每个地址分为两部分，段地址和偏移地址，称为一个逻
5、辑地址，表示为段地址:偏移地址。每个段的大小为 64K，段地址表示段的起始地址，偏移地址表示段内的地址。一个真实的内存地址称为物理地址，是每个内存单元的唯一的 20 位地址。3. 逻辑地址和物理地址的转换公式：物理地址 = 10H*段地址 + 偏移地址。一个逻辑地址唯一地对应着一个物理地址，而一个物理地址对应于多个逻辑地址。FFFFH:0 = FFFF0H F000H:FFF0H = FFFF0H4. 偏移地址寄存器与段寄存器之间的默认对应关系：代码段：CS:IP；数据段：DS:BX，DS:SI，DS:DI ；堆栈段：SS:SP，SS:BP。5. 段与段之间是有交叠的，相邻段之间相差 16By
6、tes。DS=1000H, CS=1001H数据段的物理地址：10000H1FFFFH代码段的物理地址：10010H2000FH10000H10010H1FFFFH2000FH数据段代码段五、数据在存储器中的存放次序数据在存储器中的存放方式称为字序，8086 的存放原则是：低位在前，高位在后。例如 ：在 20000H 地址存放 55AAHlong int a = 0x22334455;AAH55H20000H20001H55H44H60000H60001H33H22H60002H60003H六、堆栈1. 堆栈的概念堆栈是由栈顶和栈底构成的，每次对数据的操作都是在栈顶进行的。堆栈的操作有两种：入
7、栈 PUSH, 出栈 POP。2. 8086 堆栈操作的过程8086 中当前堆栈的栈顶由 SS:SP 指示；入栈过程：PUSH AX假设：SS=9000H, SP=1000H, AX=55AAH1) SP-1SP：SP=0FFFH；2) 将 AHSS:SP 中：90FFFH=55H；3) SP-1SP：SP=0FFEH;4) 将 ALSS:SP 中：90FFEH=AAH。出栈操作：POP BX1) SS:SPBL：BL=AAH ；2) SP+1SP：SP=0FFFH;3) SS:SPBH：BH=55H4) SP+1SP。入栈 出栈栈顶栈底 1ana AAH55H90FFEH90FFFH9100
8、0H5.3 8086 的工作时序8086CPU 读数据时序C L KM / I O地 址输出A 1 9 A 1 6地 址输出A D 1 5 A D 0 数 据输出A L ER DD T / RD E NT1T2T3T4采样R E A D Y 信 号一、T1 状态：置高电平，表示存储器读，一直持续到 T4 状态；M/IO地址：由 A19A16 和 AD15AD0 送出地址数据；ALE：通知 8282 对地址数据进行锁存，在 ALE 的下降沿锁存地址；：输出低电平，表示总线读周期；DT/R：输出高电平，禁止 8286 进行数据收发。EN二、T2 状态：地址线：撤销地址输出，变为高阻态；：变为低电平
9、，指示 8282 数据流的方向为输入；DEN：输出低电平，给出读信号。R三、T3 状态：AD15AD0：存储器将数据送到数据总线上。四、T4 状态：AD15AD0：CPU 在 T3 状态和 T4 状态之间的下降沿获取数据；五、Tw 状态：当存储器速度比较慢时，在 T3 状态无法给出数据信号，需要在 T3 状态和 T4 状态之间插入等待状态 Tw。由外部电路产生一个 READY 信号输入 CPU，CPU 在 T3 的前沿( 下降沿)采样 READY，若为高电平，则在 T3 状态和 T4 状态之间插入 Tw 状态。在每个 Tw 状态的前沿继续采样READY 信号，直到 READY 信号为低电平为止。在 Tw 状态中，CPU 等待存储器的数据。5.4 IBM PC 计算机的工作原理一、结构图二、8086 的初始状态1. 除 CS 之外的所有寄存器清零；2. CS=0FFFFH；3. PC 机在逻辑地址 0FFFF0H 设置一条转移指令，转移到 ROM BIOS 中的初始化程序运行。
