【正文】 將 8086(8088)和 8087結(jié)合起來，就可以組成運算速度很高的處理單元。另外，在微處理器中還設(shè)立了一些段寄存器，用來存放段的起始地址 (16位 )。指令由 BIU從內(nèi)存取出先放在隊列中，而 EU從隊列中取出指令執(zhí)行。 第 2章 微型計算機概述 1．設(shè)置指令預(yù)取隊列 (指令隊列緩沖器 ) 可以形象地想像 8086(8088)CPU集成了兩種功能單元：總線接口單元 (BIU)和指令執(zhí)行單元 (EU)。這里要再次強調(diào)，計算機只能識別機器代碼，不能識別助記符。當(dāng)順序執(zhí)行上述指令時， AL中就存放著要求的結(jié)果。 第 2章 微型計算機概述 為了克服機器代碼帶來的不便，人們用縮寫的英文字母來表示指令，它們既易理解又好記憶。這些指令均用二進制編碼來表示，微型計算機可以直接識別和執(zhí)行。隨著本書的講述，將使讀者對微型計算機的工作原理逐步加深理解。為了完成某種任務(wù)，就需把任務(wù)分解成若干種基本操作，明確完成任務(wù)的基本操作的先后順序，然后用計算機可以識別的指令來編排完成任務(wù)的操作順序?？梢哉f，現(xiàn)代的計算機可以完成人們所能想到的任何工作，這些工作最終就是通過一系列的簡單操作來實現(xiàn)的。當(dāng)這一任務(wù)所有的基本動作都完成時，整個任務(wù)也就完成了。高級語言功能強，且比較接近于人們?nèi)粘Ｉ钣谜Z習(xí)慣，因此比較容易用其編寫程序；而用匯編語言編寫的程序則具有執(zhí)行速度快、對端口操作靈活的特點。 根據(jù)各種應(yīng)用軟件的功能要求，在不同的軟硬件平臺上進行開發(fā)時，可以選用不同的系統(tǒng)軟件支持，例如不同的操作系統(tǒng)、不同的高級語言、不同的數(shù)據(jù)庫等等。 在操作系統(tǒng)平臺下運行的各種高級語言、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、各種功能強大的工具軟件以及本書將要講述的 C語言和匯編語言均是系統(tǒng)軟件的組成部分。 第 2章 微型計算機概述 提到系統(tǒng)軟件，首先就是操作系統(tǒng)。與此比喻相同，一臺微型機，如給它配備簡單的軟件，它只能做簡單的工作；如給它配上功能強大的軟件，它就可以完成復(fù)雜的工作?？梢赃@么說，硬件是系統(tǒng)的軀體，而軟件 (即各種程序的集合 )是整個系統(tǒng)的靈魂。根據(jù)所使用的外部設(shè)備，人們可以選擇適合要求的接口部件與外設(shè)相連。微型計算機與外部世界相連接的各種設(shè)備，統(tǒng)稱外部設(shè)備。為了使計算機與外設(shè)能夠聯(lián)系在一起，相互匹配并有條不紊地工作，就需要在計算機和外部設(shè)備之間接上一個中間部件，以便使計算機正常工作，該部件就叫做輸入 /輸出接口。 微型計算機工作時，通過系統(tǒng)總線將指令讀到 CPU；CPU的數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)總線寫入內(nèi)存單元； CPU將要輸出的數(shù)據(jù)經(jīng)系統(tǒng)總線寫到接口，再由接口通過外總線傳送到外設(shè)；當(dāng)外設(shè)有數(shù)據(jù)時，經(jīng)由外總線傳送到接口，再由 CPU通過內(nèi)總線讀接口讀到 CPU中。人們可以根據(jù)自己的需要，將規(guī)模不一的內(nèi)存和接口接到系統(tǒng)總線上。 第 2章 微型計算機概述 如圖 ，一般情況下， CPU提供的信號經(jīng)過總線形成電路形成系統(tǒng)總線。 第 2章 微型計算機概述 3) 系統(tǒng)總線 目前，微型計算機都采用總線結(jié)構(gòu)。 第 2章 微型計算機概述 如上所述，存儲單元的地址一般用十六進制數(shù)表示，而每一個存儲器地址中又存放著一組二進制 (或用十六進制 )表示的數(shù)，通常稱為該地址的內(nèi)容。我們將要學(xué)習(xí)的這種微型計算機中規(guī)定每個存儲單元存放8位二進制數(shù)， 8位二進制數(shù)定義為一個字節(jié)。 內(nèi)存用來存放微型計算機要執(zhí)行的程序及數(shù)據(jù)。由圖 以看到，內(nèi)存是直接連接在系統(tǒng)總線上的?，F(xiàn)在經(jīng)常見到的 CPU均采用超大規(guī)模集成技術(shù)做成單片集成電路。若將該部分集成在一塊集成電路芯片上，則叫做單片微型計算機，簡稱單片機。至于各部分的細(xì)節(jié)，則是本書后面章節(jié)的內(nèi)容。 提到微型計算機的組成，讀者應(yīng)立即想到它是由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成的。若在該部分的基礎(chǔ)上，再包括構(gòu)成微型計算機所必需的外設(shè)，則構(gòu)成了微型計算機系統(tǒng)，實際上是指硬件系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)很復(fù)雜、功能很強大。因此，內(nèi)存的存取速度比較快。在微型計算機的工作過程中， CPU從內(nèi)存中取出程序執(zhí)行或取出數(shù)據(jù)進行加工處理。為了區(qū)分各個存儲單元，就給每個存儲單元編上不同的號碼，人們把存儲單元的號碼叫做地址。值得注意的是，存儲單元的地址和地址中的內(nèi)容兩者是不一樣的。所謂總線就是用來傳送信息的一組通信線。概括地說，系統(tǒng)總線包括地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。需要內(nèi)存大、接口多時，可多接一些；需要少時，少接一些，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的微型機。 第 2章 微型計算機概述 4) 接口 微型計算機廣泛地應(yīng)用于各個部門和領(lǐng)域，所連接的外部設(shè)備是各式各樣的。 第 2章 微型計算機概述 為了便于 CPU對接口進行讀寫，就必須為接口編號，稱為接口地址。 第 2章 微型計算機概述 另外，在微型計算機的工程應(yīng)用中所使用的各種開關(guān)、繼電器、步進電機、 A/D及 D/A變換器等均可看做微型計算機的外部設(shè)備 (簡稱外設(shè) )。 第 2章 微型計算機概述 2．軟件系統(tǒng) 在上面的敘述中簡要地說明了構(gòu)成微型計算機的硬件組成部分。不配備任何軟件的微型機，人們稱它為物理機或裸機。 微型計算機軟件系統(tǒng)包括系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件兩大類。它是由廠家研制并配置在微型計算機上的。 在操作系統(tǒng)及其他有關(guān)系統(tǒng)軟件的支持下，微型計算機的用戶可以開發(fā)他們的應(yīng)用軟件。應(yīng)用軟件的開發(fā)，采用軟件工程的技術(shù)途徑進行。在當(dāng)前，人們通常用高級語言和匯編語言混合編程的方法來編寫用戶程序。這是計算機工作的基本思路。 第 2章 微型計算機概述 命令微處理器進行某種操作的代碼叫做指令。計算機按照事先編好的操作步驟，每一步操作都由特定的指令來指定，一步接一步地進行工作，從而達(dá)到預(yù)期的目的。 用微型計算機求解 “ 7?+?10?=??” 這樣一個極為簡單的問題，必須利用指令告訴計算機該做的每一個步驟，先做什么，后做什么。因此，人們常將這種用二進制編碼表示的、 CPU能直接識別并執(zhí)行的指令稱為機器代碼或機器語言。人們把這種縮寫的英文字母叫做助記符。 第 2章 微型計算機概述 微型計算機在工作之前，必須將用機器代碼表示的程序存放在內(nèi)存的某一區(qū)域里。因此，用助記符編寫的程序必須轉(zhuǎn)換為機器代碼才能為計算機所直接識別。前者只管不斷地從內(nèi)存將指令讀到 CPU中，而后者只管執(zhí)行讀來的指令。一旦BIU發(fā)現(xiàn)隊列中空出兩個字節(jié)以上的位置，它就會從內(nèi)存中取指令代碼放到預(yù)取隊列中，從而提高了 CPU執(zhí)行指令的速度。 8086(8088)微處理器的實際物理地址是由段地址和 CPU提供的 16位偏移地址，按一定規(guī)律相加而形成的 20位地址 (A0～ A19)，從而使 8086(8088)微處理器的地址空間擴大到 1?MB。為此，8086(8088)在結(jié)構(gòu)和指令方面都已考慮了能與 8087相連接的措施。為了減少芯片的引線，許多引線都具有雙重定義和功能，采用分時復(fù)用方式工作，即在不同時刻，這些引線上的信號是不同的。當(dāng)MN/ =0時， 8086CPU工作在最大模式之下?，F(xiàn)對各引腳介紹如下： A16～ A19/S3～ S6：這是 4條時間復(fù)用、三態(tài)輸出的引線。 第 2章 微型計算機概述 圖 8086CPU的引線 第 2章 微型計算機概述 表 S S3的狀態(tài)編碼 S 4 S 3 所代表的段寄存器 0 0 數(shù)據(jù)段寄存器 0 1 堆棧段寄存器 1 0 代碼段寄存器或不使用 1 1 附加段寄存器 第 2章 微型計算機概述 在 CPU進行輸入 /輸出操作時，不使用這 4位地址，故在送出接口地址的時間里，這 4條線的輸出均為低電平。 第 2章 微型計算機概述 于是在 CPU內(nèi)部就采用時分多路開關(guān)，將 16位地址信號和 16位數(shù)據(jù)信號綜合后，通過這 16條引腳輸出 (或輸入 )。 第 2章 微型計算機概述 M/IO：它是 CPU的三態(tài)輸出控制信號，用來區(qū)分當(dāng)前操作是訪問存儲器還是訪問 I/O端口。 第 2章 微型計算機概述 DT/ ：該引腳是 CPU的三態(tài)輸出控制信號，用于確定數(shù)據(jù)傳送的方向。該信號有效時，表示數(shù)據(jù)總線上有有效的數(shù)據(jù)。當(dāng)它有效時，表明 CPU經(jīng)其引線送出有效的地址信號。 RD第 2章 微型計算機概述 READY：它是準(zhǔn)備就緒輸入信號，高電平有效。CPU在每條指令執(zhí)行的最后一個 T狀態(tài)采樣該信號，以決定是否進入中斷響應(yīng)周期。這個信號在每個時鐘周期的上升沿由內(nèi)部電路進行同步。為使 CPU完成內(nèi)部復(fù)位過程，該信號至少要在 4個時鐘周期內(nèi)保持有效。 INTADEN第 2章 微型計算機概述 表 復(fù)位后的內(nèi)部寄存器狀態(tài) 內(nèi)部寄存器 內(nèi) 容 內(nèi)部寄存器 內(nèi) 容 狀態(tài)寄存器 清除 SS 寄存器 0000H IP 0000H ES 寄存器 0000H CS 寄存器 F F F F H 指令隊列寄存器 清除 DS 寄存器 0000H 第 2章 微型計算機概述 表 復(fù)位后各引腳的狀態(tài) 引腳名 狀 態(tài) 引腳名 狀 態(tài) AD0～ AD7 浮動 RD 輸出高電平后浮動 A D8～ A D15 浮動 IN T A 輸出高電平后浮動 A16 / S3～ A19 / S6 浮動 A L E 低電平 7S/B H E 高電平 H L D A 低電平 D E N ( 0S ) 輸出高電平后浮動 RQ /0GT 高電平 D T / R ( 1S ) 輸出高電平后浮動 RQ /1GT 高電平 M / IO ( 2S ) 輸出高電平后浮動 QS0 低電平 WR ( L O C K ) 輸出高電平后浮動 QS1 低電平 第 2章 微型計算機概述 ：它是 CPU輸出的中斷響應(yīng)信號，是 CPU對外部輸入的 INTR中斷請求信號的響應(yīng)。 INTA第 2章 微型計算機概述 HLDA：這是 CPU對 HOLD請求的響應(yīng)信號，是高電平有效的輸出信號。該信號有效，用于讀 /寫數(shù)據(jù)的高字節(jié) (D8～ D15)，用以保證 8086可以一次讀 /寫一個字節(jié) (高字節(jié)或低字節(jié) )或者讀 /寫一個字 (16位 )。 VCC：它是 ?+5?V電源輸入引腳。如圖 ，圖中括號內(nèi)的信號就是最大模式下重新定義的信號。 MX1S2S 0S1S2S 0S第 2章 微型計算機概述 從表 ，當(dāng) 8086CPU進行不同操作時，其輸出的 S2～ S0的狀態(tài)是不一樣的。每一個引腳都具有雙向功能，既是總線請求輸入也是總線響應(yīng)輸出。 RQ 0GT RQ 1GTRQ 0GT RQ 1GT第 2章 微型計算機概述 ● ?CPU檢測到這個請求后，在下一個 T4或 T1期間，在同一個引腳輸出寬度為一個時鐘周期的負(fù)向脈沖給請求總線的設(shè)備，作為總線響應(yīng)信號，相當(dāng)于 HLDA信號。 第 2章 微型計算機概述 ：它是一個總線封鎖信號，低電平有效。根據(jù)該狀態(tài)信號輸出，從外部可以跟蹤 CPU內(nèi)部的指令隊列。但是， 8088CPU的外部數(shù)據(jù)線是 8位的，即 AD0～ AD7，每一次傳送數(shù)據(jù)只能是 8位。 第 2章 微型計算機概述 圖 8088CPU引線 第 2章 微型計算機概述 對照圖 ，可以發(fā)現(xiàn)它們之間的主要不同表現(xiàn)在引線上： (1) 由于 8088 CPU外部一次只傳送 8位數(shù)據(jù)，因此其引線 A8～ A15僅用于輸出地址信號。 第 2章 微型計算機概述 (2) ?8086CPU上的 /S7信號在 8088上變?yōu)? (HIGH)信號。 BHE 0SSM R第 2章 微型計算機概述 表 2 . 6 I O