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微機(jī)原理與接口技術(shù)

——第二章:8086/8088微處理器皖西學(xué)院信息工程學(xué)院學(xué)習(xí)重點(diǎn):CPU內(nèi)部的寄存器CPU外部的引腳1左旭坤(zxk78@)第二章:8086/8088微處理器8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086CPU引腳8086CPU的工作時(shí)序2左旭坤(zxk78@)第二章:8086/8088微處理器8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)

8086CPU引腳8086CPU的工作時(shí)序3左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)8086/8088微處理器8086/8088微處理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片,都有16根數(shù)據(jù)線和20根地址線。它們的內(nèi)部結(jié)構(gòu)基本相同,但外部性能有所差異,兩種處理器都封裝在相同的40腳雙列直插組件中。4左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)每個(gè)存儲(chǔ)單元的地址由一個(gè)20位二進(jìn)制數(shù)表示8086CPU可直接訪問(wèn)的存儲(chǔ)空間是220個(gè)字節(jié)由于CPU只有16根數(shù)據(jù)線,所以CPU內(nèi)部的數(shù)據(jù)格式最多不能超過(guò)16位。CPU如何存放20位的地址?20位地址段地址偏移地址16位16位20根地址線16根數(shù)據(jù)線5左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)8086/8088微處理器的編程結(jié)構(gòu)編程結(jié)構(gòu):是指從程序員和使用者的角度看到的結(jié)構(gòu),亦可稱為功能結(jié)構(gòu)。從功能上來(lái)看,8086CPU可分為兩部分,即總線接口部件BIU(BusInterfaceUnit)和執(zhí)行部件EU(ExecutionUnit)。6左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)16位段寄存器DS、CS、ES、SS保存指令/數(shù)據(jù)地址的段地址16位指令指針寄存器IP(保存指令地址的偏移量)6字節(jié)指令隊(duì)列緩沖器(8088為4字節(jié))功能:控制總線,負(fù)責(zé)從內(nèi)存中取指令,送入指令隊(duì)列;實(shí)現(xiàn)CPU與內(nèi)存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送。BIU16位通用寄存器AX、BX、CX、DX保存數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)的地址的偏移量16位專用寄存器(BP、SP、SI、DI)保存數(shù)據(jù)地址的偏移量FLAGS功能:負(fù)責(zé)分析指令和執(zhí)行指令。EU7左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)例:執(zhí)行一次加法操作:ADDAX,BX;其中加法指令的段地址在CS中,偏移量在IP中。8左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)CS和IP的值送20位地址加法器,生成加法指令所在內(nèi)存單元的地址。ADDAX,BX9左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)輸入/輸出控制電路將該地址送地址總線,同時(shí)通過(guò)控制總線向內(nèi)存發(fā)出控制信號(hào)(使能信號(hào)、讀信號(hào))。ADDAX,BX10左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)內(nèi)存接收到控制信號(hào)后,根據(jù)地址總線上的地址,選中存放加法指令的存儲(chǔ)單元;并將加法指令從該存儲(chǔ)單元送往數(shù)據(jù)總線。ADDAX,BX11左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)輸入輸出控制電路從數(shù)據(jù)總線上取得指令,并通過(guò)內(nèi)部總線將指令送入指令隊(duì)列。ADDAX,BX12左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)執(zhí)行部件控制電路通過(guò)內(nèi)部總線從指令隊(duì)列取得指令,并對(duì)指令譯碼。ADDAX,BX13左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)執(zhí)行部件控制電路通過(guò)內(nèi)部總線先后從AX寄存器和BX寄存器取得加數(shù)送運(yùn)算寄存器,再將加數(shù)同時(shí)送ALU(算術(shù)邏輯部件)進(jìn)行加法運(yùn)算。ADDAX,BX14左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)執(zhí)行部件控制電路通過(guò)內(nèi)部總線將運(yùn)算結(jié)果送回AX寄存器,并根據(jù)結(jié)果修改標(biāo)志寄存器的相關(guān)位。ADDAX,BX15左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)BIU和EU的動(dòng)作協(xié)調(diào)原則BIU和EU按以下流水線技術(shù)原則協(xié)調(diào)工作,共同完成所要求的任務(wù):①每當(dāng)8086的指令隊(duì)列中有兩個(gè)空字節(jié),BIU就會(huì)自動(dòng)把指令取到指令隊(duì)列中。其取指的順序是按指令在程序中出現(xiàn)的前后順序。②每當(dāng)EU準(zhǔn)備執(zhí)行一條指令時(shí),它會(huì)從BIU部件的指令隊(duì)列前部取出指令的代碼,然后用幾個(gè)時(shí)鐘周期去執(zhí)行指令。在執(zhí)行指令的過(guò)程中,如果必須訪問(wèn)存儲(chǔ)器或者I/O端口,那么EU就會(huì)請(qǐng)求BIU,進(jìn)入總線周期,完成訪問(wèn)內(nèi)存或者I/O端口的操作;如果此時(shí)BIU正好處于空閑狀態(tài),會(huì)立即響應(yīng)EU的總線請(qǐng)求。如BIU正將某個(gè)指令字節(jié)取到指令隊(duì)列中,則BIU將首先完成這個(gè)取指令的總線周期,然后再去響應(yīng)EU發(fā)出的訪問(wèn)總線的請(qǐng)求。③當(dāng)指令隊(duì)列已滿,且EU又沒(méi)有總線訪問(wèn)請(qǐng)求時(shí),BIU便進(jìn)入空閑狀態(tài)。16左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的結(jié)構(gòu)BIU和EU的動(dòng)作協(xié)調(diào)原則

將8086/8088CPU分成二個(gè)獨(dú)立的功能部件使二者能夠并行工作,把取指令工作和分析指令、執(zhí)行指令工作重疊進(jìn)行,從而提高CPU的工作效力,加快指令的執(zhí)行速度。指令隊(duì)列可以被看成是一個(gè)特殊的存儲(chǔ)器,它的工作原理是“先進(jìn)先出”,最新寫(xiě)入的指令存放在隊(duì)列尾,讀出的指令是隊(duì)列頭存放的指令。EU和BIU之間就是通過(guò)指令隊(duì)列聯(lián)系起來(lái),多數(shù)情況下,BIU在不停地向隊(duì)列寫(xiě)入指令,而EU每執(zhí)行完一條指令后,就向隊(duì)列讀取下一條指令。二者的動(dòng)作既獨(dú)立,又協(xié)調(diào)。17左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的內(nèi)部寄存器一.段寄存器

系統(tǒng)中共有4個(gè)16位段寄存器,即代碼段寄存器CS、數(shù)據(jù)段寄存器DS、堆棧段寄存器SS和附加段寄存器ES。這些段寄存器的內(nèi)容與偏移地址一起,可確定內(nèi)存的物理地址。通常CS被規(guī)定并控制程序區(qū),DS和ES控制數(shù)據(jù)區(qū),SS控制堆棧區(qū)。用于存放當(dāng)前正在運(yùn)行的指令的段地址用于存放程序中用到的數(shù)據(jù)的段地址堆棧的段地址附加的數(shù)據(jù)的段地址堆棧:

在內(nèi)存中開(kāi)辟的專用存儲(chǔ)區(qū),由若干個(gè)連續(xù)的內(nèi)存單元組成,用來(lái)來(lái)臨時(shí)存放一些數(shù)據(jù)或地址。18左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的內(nèi)部寄存器

二.通用寄存器

8086/8088有4個(gè)16位的通用寄存器(AX、BX、CX、DX),可以存放16位的操作數(shù);也可分為8個(gè)8位的寄存器(AL、AH;BL、BH;CL、CH;DL、DH)來(lái)使用。其中AX稱為累加器,BX稱為基址寄存器,CX稱為計(jì)數(shù)寄存器,DX稱為數(shù)據(jù)寄存器,這些寄存器主要用于存放參與運(yùn)算的數(shù)據(jù)或數(shù)據(jù)地址的偏移量,在具體使用上有一定的差別。19左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的內(nèi)部寄存器三.專用寄存器①指針寄存器系統(tǒng)中有兩個(gè)16位的指針寄存器SP和BP,其中SP是堆棧指針寄存器,用于存放堆棧頂部的偏移地址,因此要與堆棧段寄存器配合使用;BP是基址指針寄存器,也可以存放堆棧頂部的偏移地址或其它內(nèi)存單元的偏移地址甚至數(shù)據(jù),具體由指令而定。②變址寄存器系統(tǒng)中有兩個(gè)16位的變址寄存器SI和DI,其中SI是源變址寄存器,DI是目的變址寄存器,都可以存放內(nèi)存單元的偏移地址,常用于串操作指令;也可以存放數(shù)據(jù)。20左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的內(nèi)部寄存器四.控制寄存器

IP和狀態(tài)FLAGS(PSW)是系統(tǒng)中的兩個(gè)16位控制寄存器,

IP是指令指針寄存器,用來(lái)控制CPU的指令執(zhí)行順序,它和代碼段寄存器CS一起可以確定當(dāng)前所要取的指令的在內(nèi)存中的地址。

FLAGS(PSW)是狀態(tài)標(biāo)志寄存器,用來(lái)存放8086CPU在工作過(guò)程中的狀態(tài)。21左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的內(nèi)部寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器共有9個(gè)標(biāo)志位。可分成兩類:一類為狀態(tài)標(biāo)志,一類為控制標(biāo)志。其中狀態(tài)標(biāo)志表示前一步操作(如加、減等)執(zhí)行以后,CPU所處的狀態(tài),后續(xù)操作可以根據(jù)這些狀態(tài)標(biāo)志進(jìn)行判斷,實(shí)現(xiàn)程序轉(zhuǎn)移;控制標(biāo)志則可以通過(guò)指令人為設(shè)置,用以對(duì)某一種特定的功能起控制作用(如中斷屏蔽等),反映了人們對(duì)微機(jī)系統(tǒng)工作方式的可控制性。狀態(tài)標(biāo)志位:CF—進(jìn)位標(biāo)志位,做加法時(shí)最高位出現(xiàn)進(jìn)位或做減法時(shí)最高位出現(xiàn)借位,該位置1,反之為0。PF—奇偶標(biāo)志位,當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的低8位中l(wèi)的個(gè)數(shù)為偶數(shù)時(shí),則該位置1,反之為0。AF—半進(jìn)位標(biāo)志位,做字節(jié)加法時(shí),當(dāng)?shù)退奈挥邢蚋咚奈坏倪M(jìn)位,或在做減法時(shí),低四位有向高四位的借位時(shí),該標(biāo)志位就置1。例:11011000+10101110=110000110——運(yùn)算結(jié)束后:CF=1,PF=0,AF=122左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的內(nèi)部寄存器標(biāo)志寄存器

狀態(tài)標(biāo)志位:ZF—零標(biāo)志位,運(yùn)算結(jié)果為0時(shí),該標(biāo)志位置1,否則清0。SF—符號(hào)標(biāo)志位,當(dāng)運(yùn)算結(jié)果的最高位為1,該標(biāo)志位置1,否則清0。即與運(yùn)算結(jié)果的最高位相同。OF—溢出標(biāo)志位,反映運(yùn)算結(jié)果是否超出了8位(-128~127)或16位(-32767~32768)帶符號(hào)數(shù)所能表達(dá)的范圍??刂茦?biāo)志位:TF—陷阱標(biāo)志位(單步標(biāo)志位、跟蹤標(biāo)志)。當(dāng)該位置1時(shí),將使8086/8088進(jìn)入單步工作方式,通常用于程序的調(diào)試。IF—中斷允許標(biāo)志位,若該位置1,則處理器可以響應(yīng)可屏蔽中斷,否則就不能響應(yīng)可屏蔽中斷。DF—方向標(biāo)志位,若該位置1,則串操作指令的地址修改為自動(dòng)減量方向,反之,為自動(dòng)增量方向。23左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織存儲(chǔ)器分段

整個(gè)存儲(chǔ)器分為若干段,每一段有64K個(gè)存儲(chǔ)單元,每個(gè)單元的地址分為16位的段地址和16位的偏移地址兩部分。段地址:0000H段地址:0000H;偏移地址:0000H段地址:0000H;偏移地址:0001H段地址:0000H;偏移地址:0002H段地址:0000H;偏移地址:FFFFH64K個(gè)單元......24左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織與存儲(chǔ)單元地址相關(guān)的幾個(gè)概念物理地址:一個(gè)存儲(chǔ)單元的實(shí)際地址(20位)。物理地址與存儲(chǔ)單元是一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。(20202H)段地址:是指一個(gè)段的起始地址(16位),一般將其存放在某個(gè)段寄存器中。(2000H)偏移地址:段內(nèi)存儲(chǔ)單元相對(duì)段內(nèi)首單元的距離(16位)。同一個(gè)段內(nèi),各個(gè)存儲(chǔ)單元的段地址是相同的,偏移地址是不同的。(0202H)邏輯地址:是一種地址表示形式(段地址:偏移地址)。一個(gè)邏輯地址只能對(duì)應(yīng)一個(gè)物理地址,而一個(gè)物理地址可以對(duì)應(yīng)多個(gè)邏輯地址。(2000:0202H)物理地址的計(jì)算方法物理地址=段地址×10H

+偏移地址如:某存儲(chǔ)單元,段地址=2000H;偏移地址=0202H,則它的物理地址為?25左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——系統(tǒng)中的存儲(chǔ)器組織注意事項(xiàng):1.物理地址與邏輯地址并不是一一對(duì)應(yīng)的;

邏輯地址為:2000:0202H

物理地址是:20202H

2010:0102H20202H2.匯編語(yǔ)言程序是按段編寫(xiě)的,存儲(chǔ)器也分為四類段:數(shù)據(jù)段、代碼段、堆棧段和附加數(shù)據(jù)段;每個(gè)段的段地址都由指定的段寄存器存放。 代碼段CS 數(shù)據(jù)段DS 堆棧段SS 附加段ES26左旭坤(zxk78@)第二章:8086/8088微處理器8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086CPU引腳8086CPU的工作時(shí)序27左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的引腳功能8086引腳結(jié)構(gòu)圖學(xué)習(xí)方法:記住重要引腳的有效電平;信號(hào)流向;信號(hào)功能。28左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的引腳功能8086引腳結(jié)構(gòu)VCC(40)、GND(1、20):電源、接地引腳,8086CPU采用單一的+5V電源,但有兩個(gè)接地引腳。CLK/(Clock,19):時(shí)鐘信號(hào)輸入引腳,時(shí)鐘信號(hào)是占空比約為33%的方波信號(hào),即1/3周期為高電平,2/3周期為低電平,8086的時(shí)鐘信號(hào)頻率(又稱為主頻)為5MHz,即從該引腳輸入的時(shí)鐘信號(hào)的頻率為5MHz,該信號(hào)為CPU提供計(jì)時(shí)基準(zhǔn)。RESET(Reset,21):復(fù)位信號(hào)輸入引腳,高電平有效。8086CPU要求復(fù)位信號(hào)至少維持4個(gè)時(shí)鐘(信號(hào))周期才能起到復(fù)位的效果,復(fù)位信號(hào)輸入之后,CPU結(jié)束當(dāng)前操作,并對(duì)處理器的標(biāo)志寄存器、IP、DS、SS、ES寄存器及指令隊(duì)列進(jìn)行清零操作,而將CS設(shè)置為0FFFFH。

READY(Ready,22):“準(zhǔn)備好”狀態(tài)信號(hào)輸入引腳,高電平有效,“Ready”輸入引腳接收來(lái)自于內(nèi)存單元或I/O接口向CPU發(fā)來(lái)的“準(zhǔn)備好”狀態(tài)信號(hào),表明內(nèi)存單元或I/O接口已經(jīng)準(zhǔn)備好進(jìn)行讀寫(xiě)操作。該信號(hào)是協(xié)調(diào)CPU與內(nèi)存單元或I/O接口之間進(jìn)行信息傳送的聯(lián)絡(luò)信號(hào)。TEST(Test,23):測(cè)試信號(hào)輸入引腳,低電平有效。TEST信號(hào)與WAIT指令結(jié)合起來(lái)使用,CPU執(zhí)行WAIT指令后,處于等待狀態(tài),當(dāng)TEST引腳輸入低電平時(shí),系統(tǒng)脫離等待狀態(tài),繼續(xù)執(zhí)行被暫停執(zhí)行的指令。RD(Read,32,三態(tài)):讀控制輸出信號(hào)引腳,低電平有效,用以指明要執(zhí)行一個(gè)對(duì)內(nèi)存單元或I/O接口的讀操作,具體是讀內(nèi)存單元還是I/O接口,取決于其它信號(hào)。29左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的引腳功能8086引腳結(jié)構(gòu)NMI(Non-MaskableInterrupt,17)、INTR(InterruptRequest,18):中斷請(qǐng)求信號(hào)輸入引腳,高電平有效,引入中斷源向CPU提出的中斷請(qǐng)求信號(hào),前者為非屏蔽中斷請(qǐng)求,后者為可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào)。AD15—AD0(AddressDataBus,2—16,三態(tài)):地址/數(shù)據(jù)復(fù)用信號(hào)輸入/輸出引腳,分時(shí)輸出低16位地址信號(hào)及進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的輸入/輸出。A19/S6—A16/S3(AddressStatusBus,35—38,三態(tài)):地址/狀態(tài)復(fù)用信號(hào)輸出引腳,分時(shí)輸出地址的高4位及狀態(tài)信息,其中S6為0;S5為1表明8086CPU可以響應(yīng)可屏蔽中斷;S4、S3共有四個(gè)組合狀態(tài),用以指明當(dāng)前使用的段寄存器,00—ES,01—SS,10—CS,11—DS。BHE/S7

(BusHighEnable/Status,34,三態(tài)):高8位數(shù)據(jù)允許/狀態(tài)復(fù)用信號(hào)輸出引腳。分時(shí)輸出BHE和S7信號(hào),BHE為低電平表示高8位數(shù)據(jù)線D15—D8上的數(shù)據(jù)有效;與A0配合控制數(shù)據(jù)傳遞情況。S7未定義任何實(shí)際意義。8086總線分時(shí)復(fù)用含義和特點(diǎn)所謂總線分時(shí)復(fù)用就是同一總線在不同時(shí)間傳輸?shù)氖遣煌男盘?hào),這些信號(hào)的作用是不同的。采用總線分時(shí)復(fù)用方法在不影響CPU功能的情況下,減少了CPU的引腳數(shù),使系統(tǒng)得到簡(jiǎn)化。缺點(diǎn):CPU不能同時(shí)輸出數(shù)據(jù)、地址和狀態(tài)信息。30左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的引腳功能8086引腳結(jié)構(gòu)MN/MX(Minimum/MaximumModelControl,33):最小/最大模式設(shè)置信號(hào)輸入引腳,該輸入引腳電平的高、低決定了CPU工作在最小模式還是最大模式,當(dāng)該引腳接+5V時(shí),CPU工作于最小模式下,當(dāng)該引腳接地時(shí),CPU工作于最大模式下。INTA(InterruptAcknowledge,24,三態(tài)):中斷響應(yīng)信號(hào)輸出引腳,低電平有效,該引腳是CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求后,向中斷源發(fā)出的認(rèn)可信號(hào),用以通知中斷源。ALE(AddressLockEnable,25):地址鎖存允許輸出信號(hào)引腳,高電平有效,CPU通過(guò)該引腳向地址鎖存器發(fā)出地址鎖存允許信號(hào),把當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線上輸出的地址信息,鎖存到地址鎖存器中去。ALE信號(hào)不能被空置。最小/大模式31左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的引腳功能思考題:1、什么是總線分時(shí)復(fù)用?如何利用ALE引腳信號(hào)解決8086CPU的數(shù)據(jù)地址信息分時(shí)復(fù)用問(wèn)題?2、簡(jiǎn)單介紹8086CPU的READY引腳功能。3、8086CPU的時(shí)鐘信號(hào)從哪個(gè)引腳輸入,對(duì)時(shí)鐘信號(hào)有什么要求?4、8086CPU的復(fù)位信號(hào)從哪個(gè)引腳輸入?對(duì)復(fù)位信號(hào)有什么要求?CPU復(fù)位后對(duì)寄存器有什么影響?5、8086CPU的中斷請(qǐng)求信號(hào)有幾種?分別從哪些引腳輸入?6、簡(jiǎn)述INTA引腳的功能。32左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的引腳功能8086引腳結(jié)構(gòu)M/IO(Memory/Input&Output,28,三態(tài)):

存儲(chǔ)器或I/O端口選擇信號(hào)輸出引腳,這是CPU區(qū)分進(jìn)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)還是I/O訪問(wèn)的輸出控制信號(hào)。WR

(Write,29,三態(tài)):寫(xiě)控制信號(hào)輸出引腳,低電平有效,與M/IO配合實(shí)現(xiàn)對(duì)存儲(chǔ)單元、I/O端口所進(jìn)行的寫(xiě)操作控制。

例:簡(jiǎn)述M/IO、RD和WR引腳在不同讀寫(xiě)操作時(shí)的信號(hào)組合。讀內(nèi)存:M/IO=1RD=0WR=1寫(xiě)內(nèi)存:M/IO=1RD=1WR=0讀外設(shè):M/IO=0RD=0WR=1寫(xiě)外設(shè):M/IO=0RD=1WR=033左旭坤(zxk78@)第二章:8086/8088微處理器8086CPU內(nèi)部結(jié)構(gòu)8086CPU引腳8086CPU的工作時(shí)序

34左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的時(shí)序什么是時(shí)序???——時(shí)序是計(jì)算機(jī)執(zhí)行某項(xiàng)工作時(shí),各引腳的有效信號(hào)及時(shí)間順序。

為什么要研究時(shí)序???——合理設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟硬件。35左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的時(shí)序幾個(gè)關(guān)于時(shí)間的基本概念指令周期:執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間。不同指令的指令周期是不同的。總線周期:是指CPU與存儲(chǔ)器或外設(shè)進(jìn)行一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送所需要的時(shí)間。時(shí)鐘周期:又稱為T(mén)狀態(tài),是一個(gè)時(shí)鐘脈沖的重復(fù)周期,是CPU處理動(dòng)作的基本時(shí)間單位。它是由主頻來(lái)確定,如8086的主頻為5MHz,則一個(gè)時(shí)鐘周期為200ns。例:最短指令:寄←寄,只需要2個(gè)時(shí)鐘周期.

最長(zhǎng)指令:16位乘、除,約需200個(gè)時(shí)鐘周期.每個(gè)總線周期至少包含4個(gè)T狀態(tài)(4個(gè)時(shí)鐘周期),分別記做:T1、T2、T3、和T4;一個(gè)指令周期由一到幾個(gè)總線周期組成。一個(gè)T狀態(tài)就是一個(gè)時(shí)鐘周期,是CPU處理動(dòng)作的最小單位。36左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的時(shí)序幾個(gè)基本概念等待周期TW:是在一個(gè)總線周期的T3和T4之間,CPU根據(jù)Ready信號(hào)來(lái)確定是否插入TW,插入幾個(gè)TW(一個(gè)Tw=T)。空閑周期Ti

:即兩次總線周期的時(shí)間間隔。當(dāng)CPU的指令隊(duì)列已滿,且EU無(wú)讀寫(xiě)總線操作,此時(shí)進(jìn)入空閑周期,直至下一次總線周期到來(lái)(一個(gè)Ti=T)

。37左旭坤(zxk78@)8086/8088微處理器——微處理器的時(shí)序8086微機(jī)系統(tǒng)的主要操作(最小模式)系統(tǒng)讀/寫(xiě)操作(總線操作);8086CPU讀操作時(shí)需要用到的引腳:M/IOA19/S6~A16/S3AD15~AD0BHE/S7存儲(chǔ)器或I/O端口選擇信號(hào)輸出引腳,這是CPU區(qū)分進(jìn)行存儲(chǔ)器訪問(wèn)還是I/O訪問(wèn)的輸出控制信號(hào)。地址/狀態(tài)復(fù)用信號(hào)輸出引腳,分時(shí)輸出地址的高4位及狀態(tài)信息,地址/數(shù)據(jù)復(fù)用信號(hào)輸入/輸出引腳,分時(shí)輸出低16位地址及進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入/輸出。高8位數(shù)據(jù)允許/狀態(tài)復(fù)用信號(hào)輸出引腳。分時(shí)輸出BHE和S7信號(hào),BHE=0表示高8為數(shù)據(jù)線D15—D8上的數(shù)據(jù)有效;38左旭坤(zxk78@)最小模式下的8086時(shí)序8086的讀周期時(shí)序8086CPU讀操作時(shí)需要用到的引腳:ALERD地址鎖存允許輸出信號(hào)引腳,高電平有效,CPU通過(guò)該引腳向地址鎖存器發(fā)出地址鎖存允許信號(hào),把當(dāng)前地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線上輸出的地址信息,鎖存到地址鎖存器中去。讀控制輸出信號(hào)引腳,低電平有效,用以指明要執(zhí)行一個(gè)對(duì)內(nèi)存單元或I/O端口的讀操作,具體是讀內(nèi)存單元還是I/O端口,取決于控制信號(hào)。READYCPU與內(nèi)存或I/O進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞時(shí),如果內(nèi)存或I/O速度較慢,則向CPU的READY引腳發(fā)送一個(gè)低電平,讓CPU等待一段時(shí)間。當(dāng)內(nèi)存或I/O完成工作后,再重新向READY引腳發(fā)送一個(gè)高電平,告訴CPU已“準(zhǔn)備好”39左旭坤(zxk78@)①②②③④T1狀態(tài)(時(shí)間):②AD15~AD0輸出數(shù)據(jù)地址低16位②A19/S6~A16/S3輸出數(shù)據(jù)地址高4位③ALE輸出正脈沖,當(dāng)ALE由高變低(下降沿)時(shí),鎖存器將復(fù)用線上的地址鎖存④

BHE/S7變低,與A0一起控制數(shù)據(jù)從高/低位傳遞①M(fèi)/IO變高表示讀存儲(chǔ)器,變低表示讀I/O8086的讀周期時(shí)序(CPU外設(shè)/內(nèi)存)40左旭坤(zxk78@)①②③T2狀態(tài)(時(shí)間):②AD15~AD0轉(zhuǎn)為高阻,為傳送數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備③RD變低,CPU向外設(shè)/內(nèi)存發(fā)出讀數(shù)據(jù)信號(hào)①A19/S6~A16/S3

輸出狀態(tài)信號(hào)S6~S38086的讀周期時(shí)序41左旭坤(zxk78@)①T3狀態(tài)(時(shí)間):①

AD15~AD0內(nèi)存或外設(shè)開(kāi)始向CPU總線發(fā)送數(shù)據(jù)8086的讀周期時(shí)序42左旭坤(zxk78@)Tw狀態(tài)(時(shí)間):如果外設(shè)或速度比較慢,在T3狀態(tài)不能完成數(shù)據(jù)傳遞工作,則需要向CPU的READY引腳發(fā)出一個(gè)低電平,讓CPU等待。8086的讀周期時(shí)序當(dāng)CPU在T3狀態(tài)檢測(cè)到READY引腳上的低電平時(shí),就會(huì)插入一個(gè)或多個(gè)Tw狀態(tài),等待外設(shè)或外設(shè)完成全部數(shù)據(jù)傳送。43左旭坤(zxk78@)T4狀態(tài)(時(shí)間):①READY變高說(shuō)明內(nèi)存或外設(shè)已完成數(shù)據(jù)發(fā)送工作,數(shù)據(jù)已出現(xiàn)在數(shù)據(jù)總線上①②②

AD15~AD0CPU接收到READY引腳上的高電平信號(hào),則開(kāi)始從總線上接收數(shù)據(jù)。8086的讀周期時(shí)序44左旭坤(zxk78@)808

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