本科微机原理与接口技术课件第2章.pptx

第2章 8086/8088微处理器体系结构与时序,2.1 8086/8088 CPU的结构 2.2 8086/8088的存储器组织 2.3 8086/8088的I/O组织 2.4 8086/8088 CPU的引脚功能和工作方式 2.5 8086/8088的操作及其时序,2.1 8086/8088 CPU的结构,Intel 8088的内部结构是16位，数据总线是8位，是一种准16位CPU由于其具有包括乘法和除法的16位运算指令，所以能处理16位数据，同时也能处理8位数据Intel 8086的内部结构是16位，数据总线也是16位，为16位CPU8086/8088有20条地址线，其直接寻址能力达到1M字节采用40条引线封装，单相时钟，电源为5V2.1.1 8088 CPU的内部结构,从功能上来看，8086/8088 CPU由两部分组成，即总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）和执行部件EU（Execution Unit）图2-1所示是8086/8088 CPU的内部功能结构1.执行部件（EU） 2.总线接口部件（BIU） 3. 8086/8088 BIU的特点 4. BIU与EU的动作协调原则,2.1.2 8086/8088 CPU的寄存器结构,8086/8088 CPU内部有14个16位的寄存器，用来提供运算、控制指令执行和对指令及操作数进行寻址的操作。

图2-2所示为8086/8088 CPU寄存器结构，包括通用寄存器、控制寄存器和段寄存器1.数据寄存器 2.指针寄存器 3.变址寄存器 4.控制寄存器 5.段寄存器 6.处理器状态字PSW,2.2 8086/8088的存储器组织,8086/8088系统中存储器按字节编排地址，由于该系统有20条地址总线，因此可直接寻址的存储器空间为1MB（220=1MB），地址表示范围为00000H～FFFFFH，并且与存储单元逐一对应20位地址，称为存储单元地址2.2.1 存储器的分段及段地址,由于CPU内部的寄存器都是16位的，为了能够提供20位的物理地址，系统中采用了存储器分段的方法并且规定存储器的一个段为64KB，由段寄存器来确定存储单元的段地址，和指令提供该单元相对于相应段起始地址的16位偏移量这样系统的整个存储空间可分为16个互不重叠的逻辑段，如图2-4所示存储器每个段的容量为64KB，并允许在整个存储空间内浮动，即段与段之间可以部分重叠、完全重叠、连续排列，非常灵活，如图2-5所示图2-4存储空间段结构 图2-5分段逻辑结构,2.2.2 物理地址的形成,8086 CPU访问内存单元时使用物理地址，编写程序时使用的是逻辑地址，那么，如何用分段管理的方法形成存储单元的20位物理地址呢？首先要明确两个概念：①偏移地址，交代了主存单元距离段起始位置的偏移量。

它是一个16位的偏移地址，根据指令的不同，它可以来自于8086 CPU中不同的16位寄存器 IP、SP、BP、SI、DI、BX等②段基地址，交代了每段在主存中的起始位置，它来源于段寄存器（CS、DS、ES、SS） 物理地址是由段寄存器与偏移地址共同确定的，如图2-6所示在实际工作中，从段寄存器中取出段基址，将其左移4位，再与16位偏移地址相加，就得到了物理地址，此地址在CPU总线接口部件BIU的20位地址加法器中形成存储器物理地址的产生如图2-7所示物理地址的计算方法为：物理地址=段地址×10H+偏移地址2.2.3 存储器分段组织带来存储器管理的新特点,首先，在程序代码量、数据量不是太大的情况下，可使它们处于同一段内，即使它们在64KB的范围内，这样可以在减少指令长度的同时也能提高指令运行的速度 其次，内存分段为程序的浮动分配创造了条件 再次，物理地址与形式地址并不是逐一对应的，例如：6832H∶1280H，物理地址为695A0H 最后，各个分段之间可以重叠2.2.4 特殊的内存区域,8086/8088系统中，有部分内存区域的作用是固定的，用户不能随便使用，如下所述 中断矢量区：00000H～003FFH共1K字节，用以存放256种中断类型的中断矢量，每个中断矢量占用4个字节，共256×4=1024=1K。

显示缓冲区：B0000H～B0F9FH约4000（25×80×2）字节，是单色显示器的显示缓冲区，存放于文本方式下，屏幕显示字符的ASCII码及属性码；B8000H～BBF3FH约16K字节，是彩色显示器的显示缓冲区，存放在图形方式下，屏幕显示像素的代码 启动区：FFFF0H～FFFFFH共16个单元，用于存放一条无条件转移指令的代码，转移到系统的初始化部分2.3 8086/8088的I/O组织,因为I/O设备的复杂性和多样性，特别是工作速度远远低于CPU，所以不能直接和CPU总线直接连接，而必须通过I/O接口芯片，它们之间才能相互交换信息每个I/O接口芯片都有一个或者几个端口，一个端口往往对应芯片上的一个或一组寄存器，一个I/O端口有唯一的I/O地址与之对应，就像存储单元地址一样 8086用地址总线的低16位作为对8位I/O端口的寻址线，这样8086可以访问的8位I/O端口有65 536个两个编号相邻的8位端口可以组成一个16位端口一个8位的I/O设备既可以连接在数据总线的高8位上，又可以连接在数据总线的低8位上 8086的I/O端口有以下两种编址方式 1.统一编址 2.独立编址,2.4 8086/8088 CPU的引脚功能和工作方式,8086/8088 CPU的引脚分类 2.两种模式下的引脚 3.最小模式下的24～31引脚 4.最大模式下的24～31引脚 5.相关问题的说明 6.两种模式下系统的典型配置,2.5 8086/8088的操作及其时序,1.指令周期、总线周期、T状态 1）指令周期 2）总线周期 3）时钟周期,2.最小模式下的典型时序 1）最小模式下的总线读操作时序 2）最小模式下的总线写操作时序 3）中断响应周期（对可屏蔽中断） 4）系统的复位和启动操作（对最大、小模式都一样） 5）总线占用周期 6）总线空操作,3.最大模式下的典型时序 1）最大模式下的总线读周期 2）最大模式下的总线写周期 3）I/O读/写周期,。