【正文】 微型計算機(jī)系統(tǒng) 8086微處理器的工作模式及引腳特性 2 8086微型計算機(jī)系統(tǒng)的總線時序 4 半導(dǎo)體存儲器的分類 1 8086微處理器的結(jié)構(gòu) 8086微型計算機(jī)系統(tǒng) 3 微處理器結(jié)構(gòu) ? 8086CPU 16位微處理器 ? 8086CPU具有 20 條地址線，可直接尋址 1MB 容量的內(nèi)存空間，在訪問 I/O端口時，使用地址線 16條 ，最多可尋址 64K 個 I/O端口。有 16根數(shù)據(jù)線 ? 8086內(nèi)部結(jié)構(gòu)有兩個功能模塊： – 模塊之一：總線接口單元 BIU， 主要完成 計算物理地址 、從內(nèi)存中取指令、實(shí)現(xiàn)指令規(guī)定的讀 /寫存儲器或外部設(shè)備等信息傳輸類操作。 – 模塊之二：執(zhí)行單元 EU ， 主要負(fù)責(zé)指令譯碼、執(zhí)行和數(shù)據(jù)運(yùn)算，包括計算有效地址 8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)分為哪兩大模塊，各自的主要功能是什么？ 答：總線接口部件（ BIU）功能：根據(jù)執(zhí)行單元 EU的請求完成 CPU與存儲器或 IO設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送。執(zhí)行部件（ EU），作用：從指令對列中取出指令，對指令進(jìn)行譯碼，發(fā)出相應(yīng)的傳送數(shù)據(jù)或算術(shù)的控制信號接受由總線接口部件傳送來的數(shù)據(jù)或把數(shù)據(jù)傳送到總線接口部件進(jìn)行算術(shù)運(yùn)算。 ? 8086指令隊(duì)列的作用是什么？ 答：作用是：在執(zhí)行指令的同時從內(nèi)存中取了一條指令或下幾條指令，取來的指令放在指令隊(duì)列中這樣它就不需要象以往的計算機(jī)那樣讓 CPU輪番進(jìn)行取指和執(zhí)行的工作，從而提高 CPU的利用率。 EU BIU 指令隊(duì)列 8086CPU內(nèi)部寄存器有哪幾種？各自的特點(diǎn)和作用是什么？ 8086CPU有 14個 16位寄存器和 8個 8位寄存器，可分為： 數(shù)據(jù)寄存器；指針和變址寄存器；段寄存器；指令指針寄存器；標(biāo)志寄存器。 圖 25 8086/8088CPU的寄存器結(jié)構(gòu) ? 數(shù)據(jù)寄存器主要用來存放操作數(shù)或中間結(jié)果，以減少訪問存儲器的次數(shù)。有： – 4個 16位的寄存器： AX、 BX、 CX、 DX； – 8個 8位的寄存器： AH、 AL、 BH、 BL、 CH、 CL、DH、 DL； ? 可以存放偏移地址： BX BP SI DI 其中 BX放數(shù)據(jù)段的地址 BP放堆棧段的地址 簡要解釋下列名詞的意義：存儲器，堆棧， IP，SP， BP，段寄存器，狀態(tài)標(biāo)志，控制標(biāo)志 ? 存儲器：是計算機(jī)系統(tǒng)中的記憶元件，用于存儲指令和數(shù)據(jù)。 ? 堆棧：在存儲器中開辟的一個區(qū)域，用來存放需要暫時保存的數(shù)據(jù)。其操作特點(diǎn)是先 進(jìn)后出。 ? IP：指令指針寄存器，用來存放將要執(zhí)行的下一條指令在現(xiàn)行代碼段中的偏移地址。 ? SP：堆棧指針寄存器，用于指向當(dāng)前棧頂單元。 ? BP：基址指針，間接尋址中用于存放基址，隱含段地址為 SS。 ? 段寄存器：用于存放邏輯段的段地址。 ? 狀態(tài)標(biāo)志： SF、 ZF、 OF、 AF、 PF 和 CF，反映運(yùn)算結(jié)果的狀態(tài)特征。 ? 控制標(biāo)志： IF、 DF 和 TF，對可屏蔽中斷、字符串操作指針變換方向和單步運(yùn)行起控制作用。 ? 為了實(shí)現(xiàn)尋址 1MB存儲器空間， 8086CPU將1MB的存儲空間分成若干個邏輯段進(jìn)行管理，4個 16位的段寄存器來存放每一個邏輯段的段起始地址。 ? 已知堆棧段寄存器（ SS） =2400H，堆棧指針（ SP） =1200H，計算該堆棧棧頂?shù)膶?shí)際地址，并畫出堆棧示意圖。 ? （ SS） =2400H，（ SP） =1200H ； PA=（ SS） 10H＋（ SP） = 2400H 10H＋ 1200H = 25200H。 標(biāo)志寄存器 FR ? FR是一個 16位的寄存器。 9個位用作標(biāo)志位： – 狀態(tài)標(biāo)志位 有 6個， 記錄程序中運(yùn)行結(jié)果的狀態(tài)信息 ，是根據(jù)指令的運(yùn)行結(jié)果由 CPU自動設(shè)置的。這些狀態(tài)信息通常作為后續(xù)轉(zhuǎn)移指令的轉(zhuǎn)移控制條件，所以也稱為條件碼。 – 控制標(biāo)志位 有 3個，可以編程設(shè)置， 用于控制處理器執(zhí)行指令的方式 ?？刂茦?biāo)志設(shè)置之后，可對后面的操作產(chǎn)生控制作用。 ? 未標(biāo)明的位在 8086中不用。 OF 11 15 12 DF 10 IF 9 TF 8 SF 7 ZF 6 5 AF 4 3 PF 2 1 CF 0 例 ? 8086的標(biāo)志寄存器分為 6 個 狀態(tài) 標(biāo)志位和 3 個 控制 標(biāo)志位，它們各自的含義和作用是什么 OF 11 15 12 DF 10 IF 9 TF 8 SF 7 ZF 6 5 AF 4 3 PF 2 1 CF 0 要完成下述運(yùn)算或控制，用什么標(biāo)志位判別？其值是什么？ ? （ 1）比較兩數(shù)是否相等 （ 2）兩數(shù)運(yùn)算后結(jié)果是正數(shù)還是負(fù)數(shù) ? （ 3）兩數(shù)相加后是否溢出 （ 4）采用偶校驗(yàn)方式，判定是否要補(bǔ) 1 ? （ 5）兩數(shù)相減后比較大小 （ 6）中斷信號能否允許 答：（ 1） ZF，兩數(shù)相減，若 ZF=1，則相等 。 ? （ 2） SF， SF=1 則為負(fù)，否則為正 ? （ 3）對有符號數(shù)： OF， OF=1 為溢出；對無符號數(shù)： CF， CF=1 為溢出 ? （ 4） PF， PF=1，不補(bǔ) 1 ? （ 5）對有符號數(shù)：無溢出時（ OF=0），如 ZF=1，則兩數(shù)相等；如 ZF=0 且 SF=0，則被減數(shù)大；如 ZF=0 且 SF=1，則減數(shù)大； 有溢出時（ OF=1），如 SF=1，則被減數(shù)大；如 F=0，則減數(shù)大； 對無符號數(shù)：如 ZF=1，則兩數(shù)相等；如 CF=0，則被減數(shù)大；如 CF=1，則減數(shù)大 ? （ 6） IF， IF=1，允許中斷 存儲器組織與段寄存器 ? 寄存器是微處理器內(nèi)部暫存數(shù)據(jù)的存儲單元，以名稱表示 ? 存儲器則是微處理器外部存放程序及其數(shù)據(jù)的空間 ? 主存需要利用地址區(qū)別 數(shù)據(jù)的存儲格式 D7 D0 字節(jié) D15 D0 字 D31 D0 雙字 D7 D0 00006H 78H 00005H 56H 00004H 12H 00003H 34H 00002H 00001H 00000H 低地址 存儲單元及其存儲內(nèi)容 ? 每個存儲單元都有一個編號；被稱為存儲器地址 ? 每個存儲單元存放一個字節(jié)的內(nèi)容 ? 0002H單元存放有一個數(shù)據(jù) 34H 表達(dá)為 [0002H]＝ 34H 多字節(jié)數(shù)據(jù)存放方式 ? 圖中 2號 “ 字 ” 單元的內(nèi)容為： ?[0002H] = 1234H ? 2號 “ 雙字 ” 單元的內(nèi)容為： ?[0002H] = 78561234H ?8086的存儲器空間最大可以為多少？怎樣用 16位寄存器實(shí)現(xiàn)對 20位地址的尋址？完成邏輯地址到物理地址轉(zhuǎn)換的部件是什么？ 答： 8086的存儲器空間最大可以為 220（ 1MB）；8086計算機(jī)引入了分段管理機(jī)制，當(dāng) CPU尋址某個存儲單元時，先將段寄存器內(nèi)的內(nèi)容左移 4位，然后加上指令中提供的 16位偏移地址形成 20位物理地址。 物理地址：指存儲器中存儲單元的實(shí)際地址編碼，是一種絕對地址，是 CPU 訪問存儲器的實(shí)際尋址地址，對于 8086 系統(tǒng)，地址范圍為 00000H～ FFFFFH。 邏輯地址：由段基址和偏移地址組成，均為無符號的 16 位二進(jìn)制數(shù)，程序設(shè)計時采用邏輯地址，可由邏輯地址變換為物理地址，物理地址 =段基址 16+偏移地址。 偏移地址 ：是某一存儲單元距離所在邏輯段的開始地址的字節(jié)個數(shù)。 有效地址 ：是指令中計算出的要訪問的存儲單元的偏移地址。 物理地址計算公式： 物理地址 = 段地址 10H＋有效地址（或偏移地址） 簡要解釋下列名詞的意義：物理地址，邏輯地址 ： ? 8086系統(tǒng)中的存儲器分為幾個邏輯段？各段之間的關(guān)系如何？每個段寄存器的作用是什么 ? 8086CPU將 1MB的存儲空間分成邏輯段來進(jìn)行管理：最多可分成 64K個段；每個邏輯段最大為 64KB。各段的起始位置由程序員指出，可以彼此分離，也可以首尾相連、重疊或部分重疊。 ? 4個 16位的段寄存器用來存放每一個邏輯段的“ 段基地址 ” （段起始地址地高 16位） ： CS中為代碼段的起始地址； DS中為數(shù)據(jù)段的起始地址； SS中為堆棧段的起始地址； ES中為附加段的起始地址。 ? 段寄存器裝入如下數(shù)據(jù)，寫出每段的起始和結(jié)束地址。 （ 1） 1000H （ 2） 1234H （ 3） 2300H （ 4）E000H （ 5） AB00H ? 答：（ 1） 10000H~1FFFFH ? （ 2） 12340H~2233FH ? （ 3） 23000H~32FFFH ? （ 4） E0000H~EFFFFH ? （ 5） AB000H~BAFFFH 10550H 250A0H 2EF00H 8FF00H CS SS DS ES 解： 各段分布及段首址見右圖所示。 操作數(shù)的物理地址為： 250AH 10H+0204H = 252A4H 已知 CS=1055H， DS=250AH，ES=2EF0H， SS=8FF0H， DS段有一操作數(shù)，其偏移地址=0204H， 1)畫出各段在內(nèi)存中的分布 2)指出各段首地址 3)該操作數(shù)的物理地址 =？ 例 ?段寄存器 CS＝ 1200H，指令指針寄存器IP=FF00H，此時，指令的物理地址為多少 ?指向這一物理地址的 CS值和 IP值是唯一的嗎 ? 答：指令的物理地址為 21F00H； CS值和 IP值不是唯一的，例如： CS=2100H， IP=0F00H。 若當(dāng)前 SS=3500H， SP=0800H，說明堆棧段在存儲器中的物理地址，若此時入棧10 個字節(jié)， SP 內(nèi)容是什么？若再出棧 6 個字節(jié)， SP 為什么值？ 答：物理地址： 35000H～ 35800H。入棧 10 個字節(jié)后 SP 為 7F6H。再出棧 6 個字節(jié)后 SP 為 7FCH。 8086CPU 重新啟動后，從何處開始執(zhí)行指令？ ? 答：重新啟動后， CS=FFFFH， IP=0000H，故從物理地址為 FFFF0H 的位置開始執(zhí)行指令。 8086 系統(tǒng)中存儲器采用什么結(jié)構(gòu)？用什么信號來選中存儲體？ ? 答： 8086 系統(tǒng)中，存儲器采用分體結(jié)構(gòu)， 1MB 的存儲空間分成兩個存儲體：偶地址存儲體和奇地址存儲體，各為 512KB。 ? 使用 A0 和 BHE 來區(qū)分兩個存儲體。當(dāng) A0=0 時，選中偶地址存儲體，與數(shù)據(jù)總線低 8位相連，從低 8 位數(shù)據(jù)總線讀 /寫一個字節(jié)。當(dāng) BHE =0 時，選中奇地址存儲體，與數(shù)據(jù)總線高 8 位相連，從高 8 位數(shù)據(jù)總線讀 /寫一個字節(jié)。 ? 當(dāng) A0=0， BHE =0 時，同時選中兩個存儲體，讀 /寫一個字。 8086微型計算機(jī)系統(tǒng) 微型計算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖 存 儲 器 I/O 接 口 輸 入 設(shè) 備 I/O 接 口 數(shù)據(jù)總線 DB 控制總線 CB 地址總線 AB 輸 出 設(shè) 備 CPU ? 什么是微機(jī)的總線，分為哪三組？ ? 答：是傳遞信息的一組公用導(dǎo)線。分三組：地址總線，數(shù)據(jù)總線，控制總線 8086微處理器的工作模式及引腳特性 8086的工作模式 ? 8086CPU具有兩種不同的工作模式來適應(yīng)不同的應(yīng)用場合： –最小模式 系統(tǒng)的控制總線就直接由 CPU的控制線供給 –最大模式 ： 8086通過一個總線控制器 8288來形成各種總線周期，控制信號由 8288供給。 ? 8086的工作模式由硬件設(shè)計決定： – 引腳連電源 （＋ 5V），則 8086處在最小模式； – 引腳接地，則 8086處在最大模式。 MN /MX MN/MX 說明 8086 系統(tǒng)中 “最小模式 ”和 “最大模式”兩種工作方式的主要區(qū)別是什么？ 答：為了便于組成不同規(guī)模的系統(tǒng)，在 8086 芯片中設(shè)計了兩種工作模式，即最小模式和最大模式。最小模式用于單機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)中所需要的控制信號全部由 8086 直接提供；最大模式用于多處理機(jī)系統(tǒng)，系統(tǒng)中所需要的控制信號由總線控制器 8288 提供。 VC CR E SVC CA D1 5~ A D0R E S E TA L ER E A D YI N T R