【正文】 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 (2) 段寄存器 DS、 ES和 SS的內(nèi)容是用傳送指令送入的，但任何傳送指令都不能向代碼段寄存器 CS送數(shù)。在實(shí)際進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)，絕大部分都屬于這一種情況。它們的基本約定如表 。這些區(qū)域可以通過段寄存器的設(shè)置使之相互獨(dú)立，也可將它們部分或完全重疊。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 2．段寄存器的使用 段寄存器的設(shè)立不僅使 8086(8088)的存儲(chǔ)空間擴(kuò)大到1?MB，而且為信息按特征分段存儲(chǔ)帶來了方便。段內(nèi)的物理地址由 16位的段寄存器內(nèi)容和 16位的地址偏移量來確定。只有做到了這一點(diǎn)，才能正確地組織存儲(chǔ)器和使用存儲(chǔ)器。這些段寄存器的內(nèi)容與有效的地址偏移量一起可確定內(nèi)存的物理地址。當(dāng)該位置 1時(shí)，串操作指令為自動(dòng)減量指令，即從高地址到低地址處理字符串；否則串操作指令為自動(dòng)增量指令。 例如 ， 系統(tǒng)調(diào)試軟件 DEBUG中的 T命令 ， 就是利用它來進(jìn)行程序的單步跟蹤的 。 在每條指令執(zhí)行結(jié)束時(shí) ，CPU總是去測(cè)試 T標(biāo)志位是否為 1。 S— 符號(hào)標(biāo)志位。做加法時(shí)，當(dāng)位 3需向位 4進(jìn)位，或做減法時(shí)位 3需向位 4借位時(shí)，該標(biāo)志位置 1；否則清 0。位移和循環(huán)指令也影響進(jìn)位標(biāo)志。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 圖 狀態(tài)寄存器 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 標(biāo)志寄存器是一個(gè) 16位的寄存器，空著的各位暫未使用。當(dāng)順序執(zhí)行程序時(shí)，CPU每從內(nèi)存取一個(gè)指令字節(jié)， IP自動(dòng)加 1，指向下一個(gè)要讀取的指令。 4) 控制寄存器 8086的控制寄存器有兩個(gè)： IP和 PSW。 BP是基數(shù)指針寄存器，通常用于存放基地址，以使8086的尋址更加靈活。其中 AX為累加器，其他 3個(gè)盡管也可以存放 16位操作數(shù)，但它們的用途都有區(qū)別，具體說明如表 。當(dāng) 4個(gè)字節(jié)的指令隊(duì)列緩沖器滿時(shí)，且執(zhí)行單元又沒有存儲(chǔ)器或 I/O操作請(qǐng)求時(shí)，總線接口單元將進(jìn)入空閑狀態(tài)。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 前面已經(jīng)提到，在 8086微處理器中，取指令和執(zhí)行指令是可以在時(shí)間上重疊的，也就是說，總線接口單元的操作與執(zhí)行單元的操作是完全不同步的。它包括 ALU(運(yùn)算器 )、通用寄存器和狀態(tài)寄存器等，主要進(jìn)行 16位的各種運(yùn)算及有效地址的計(jì)算。要特別強(qiáng)調(diào)的是從工程應(yīng)用來說，為了便于以后硬件連接，構(gòu)成系統(tǒng)，讀者在學(xué)習(xí)任何集成芯片時(shí) (包括這里的 8086CPU)，都必須仔細(xì)弄清它們的引線，以便使用時(shí)順利地連接。對(duì) 8086而言，該引線的狀態(tài)剛好相反，即變?yōu)?M/ 。它與 IO/ 和 DT/ 信號(hào)一起，決定了 8088CPU在最小模式下現(xiàn)行總線周期的狀態(tài)。在進(jìn)行16位數(shù)據(jù)操作時(shí)， 8088CPU一定需要兩個(gè)總線周期才能完成16位數(shù)據(jù)操作，而 8086CPU可能只用一個(gè)總線周期、一次總線操作就可完成。它們有相同的內(nèi)部寄存器和指令系統(tǒng)，在軟件上是互相兼容的。隊(duì)列狀態(tài)在 CLK周期期間有效。 信號(hào)由前綴指令“ LOCK”使其有效，直至下一條指令執(zhí)行完畢。 ● ?總線請(qǐng)求設(shè)備在對(duì)總線操作結(jié)束后，再產(chǎn)生一個(gè)寬度為一個(gè)時(shí)鐘周期的負(fù)向脈沖，通過該引腳送給 CPU，它表示總線請(qǐng)求已結(jié)束。這些引腳內(nèi)部都有上拉電阻，所以在不使用時(shí)可以懸空。 在本章的后面可以看到， 8288總線控制器利用 S2～ S0為構(gòu)成系統(tǒng)總線提供了足夠的控制信號(hào)。這些狀態(tài)信號(hào)加到 Intel公司同時(shí)提供的總線控制器 (8288)上，可以產(chǎn)生系統(tǒng)總線所需要的各種控制信號(hào)。 BHE第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 2．最大模式下的引線 當(dāng) MN/ 加上低電平時(shí)， 8086CPU工作在最大模式之下。由它提供 CPU和總線控制器的定時(shí)信號(hào)。當(dāng) CPU檢測(cè)到 HOLD信號(hào)變低后，就立即使HLDA變低，同時(shí)恢復(fù)對(duì)總線的控制。 HOLD：它是高電平有效的輸入信號(hào)，用于向 CPU提出保持請(qǐng)求。表 (S0)到 各引腳均處于浮動(dòng)狀態(tài)。這條引腳上的信號(hào)不能用軟件復(fù)位內(nèi)部狀態(tài)寄存器中的中斷允許位 (IF)予以屏蔽，所以由低到高的變化將使 CPU在現(xiàn)行指令執(zhí)行結(jié)束后就引起中斷。 ：它是可用 WAIT指令對(duì)該引腳進(jìn)行測(cè)試的輸入信號(hào)，低電平有效。若為高電平，表示存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備已準(zhǔn)備好；若其為低電平，表明被訪問的存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備還未準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，則應(yīng)在 T3周期以后，插入 TWAIT周期 (等待周期 )，然后在 TWAIT周期中再次采樣 READY信號(hào)，直至READY變?yōu)橛行?(高電平 )， TWAIT周期才可以結(jié)束，進(jìn)入T4周期，完成數(shù)據(jù)傳送。 ：它是讀選通三態(tài)輸出信號(hào)，低電平有效。它常用做數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器的片選信號(hào)。該信號(hào)通常用于數(shù)據(jù)總線驅(qū)動(dòng)器 8286/8287(74245)的方向控制。 WR：它是 CPU的三態(tài)輸出控制信號(hào)。通常，CPU在讀 /寫存儲(chǔ)器和外設(shè)時(shí)，總是先給出存儲(chǔ)器單元的地址或外設(shè)的端口地址，然后才讀 /寫數(shù)據(jù)，因而地址和數(shù)據(jù)在時(shí)序上是有先后的。 AD0～ AD15：它們是地址、數(shù)據(jù)時(shí)分復(fù)用的輸入 /輸出信號(hào)線，其信號(hào)是經(jīng)三態(tài)門輸出的。而在另外時(shí)刻，這 4條線送出狀態(tài)S3～ S6。 同時(shí)，這時(shí)的系統(tǒng)總線要由 8086CPU的引線和總線控制器 (8288)共同形成，可以構(gòu)成更大規(guī)模的系統(tǒng)。當(dāng) MN/ =1時(shí)， 8086CPU工作在最小模式之下。 總之， 8086(8088)微處理器不僅將微處理器的內(nèi)部寄存器擴(kuò)充至 16位，從而使尋址能力和算術(shù)邏輯運(yùn)算能力有了進(jìn)一步提高，而且由于采取了上述一些措施，使得微處理器的綜合性能與 8位微處理器相比有了明顯的提高。為了彌補(bǔ)這一缺陷，當(dāng)時(shí)的 CPU設(shè)計(jì)者開發(fā)了專門用于浮點(diǎn)運(yùn)算的協(xié)處理器 8087。為了擴(kuò)大它們的地址寬度，可將存儲(chǔ)器的空間分成若干段，每段為64?KB。 為此， 8086CPU中設(shè)置了一個(gè) 6個(gè)字節(jié)的指令預(yù)取隊(duì)列(8088CPU中的指令預(yù)取隊(duì)列為 4個(gè)字節(jié) )。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 8086(8088)CPU 8086(8088)CPU的特點(diǎn) 8086(8088)CPU較同時(shí)代的其他微處理器具有更高的性能，并在制造過程中采取了一些特殊的技術(shù)措施。計(jì)算機(jī)就是這樣按照事先編排好的順序，依次執(zhí)行指令。上面的程序可寫成如下形式： MOV AL， 7 ADD AL， 10 HLT 程序中第一條指令將 7放在 AL中；第二條指令將 AL中的 7加上 10并將相加之和放在 AL中；第三條指令是停機(jī)指令。因?yàn)樗鼈儾缓糜洃洠恢庇^，容易出錯(cuò)，而且出了錯(cuò)也不易修改。把它們變成計(jì)算機(jī)直接識(shí)別并執(zhí)行的如下程序： 第二條指令 1 0 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 00000100 00001010 1 1 1 1 0 1 0 0 第三條指令 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 也就是說，上面的問題用 3條指令即可解決。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 下面通過一個(gè)簡(jiǎn)單程序的執(zhí)行過程，對(duì)微型計(jì)算機(jī)的工作過程做簡(jiǎn)要介紹。微處理器在任何一個(gè)時(shí)刻只能進(jìn)行一種操作。 盡管 CPU的每一種基本操作都很簡(jiǎn)單，但幾百、幾千、幾十萬甚至更多的基本操作組合在一起，就可以完成某種非常復(fù)雜的任務(wù)。如果仔細(xì)觀察微型計(jì)算機(jī)的工作過程就會(huì)發(fā)現(xiàn)，微型機(jī)為完成某種任務(wù)，總是將任務(wù)分解成一系列的基本動(dòng)作，然后一個(gè)一個(gè)地去完成每一個(gè)基本動(dòng)作。用戶可以根據(jù)微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的資源配備情況，確定使用何種語言來編寫用戶程序，既可以用高級(jí)語言也可以用匯編語言。例如， Inter網(wǎng)點(diǎn)上的 Web頁、各部門的 MIS程序、 CIMS中的應(yīng)用軟件以及微型機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的各種監(jiān)測(cè)控制程序 等等。在操作系統(tǒng)的支持下，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互；在操作系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)對(duì) CPU、內(nèi)存和外部設(shè)備的管理以及各種任務(wù)的調(diào)度與管理。同時(shí)，系統(tǒng)軟件還為其他程序的開發(fā)、調(diào)試、運(yùn)行提供一個(gè)良好的環(huán)境。一個(gè)嬰兒將來可能成為一個(gè)偉大的科學(xué)家，也可能成為一個(gè)無所事事的人，這主要取決于他本人和社會(huì)如何對(duì)他灌輸知識(shí)和教育。只有軟、硬件相互配合，相輔相成，微型計(jì)算機(jī)才能完成人們所期望的功能。接口部件使用很普遍，目前已經(jīng)系列化和標(biāo)準(zhǔn)化，而且有許多具有可編程序功能，使用方便、靈活，功能也非常強(qiáng)。 在圖 ，虛線方框內(nèi)的部分構(gòu)成了微型計(jì)算機(jī)，方框以外的部分稱為外部世界。同時(shí)，計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間還需要詢問和應(yīng)答信號(hào)，用來通知外設(shè)做什么或告訴計(jì)算機(jī)外設(shè)的情況或狀態(tài)。它的功能就是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與計(jì)算機(jī)或計(jì)算機(jī)與其他外設(shè)的信息傳送?？梢哉J(rèn)為，一臺(tái)微型計(jì)算機(jī)就是以 CPU為核心，其他部件全都 “ 掛接 ” 在與 CPU相連接的系統(tǒng)總線上，這樣的結(jié)構(gòu)為組成一個(gè)微型計(jì)算機(jī)帶來了方便。由于這種總線在微型機(jī)內(nèi)部，故也將系統(tǒng)總線稱為內(nèi)總線。正如一個(gè)是房間號(hào)碼，另一個(gè)是房間里住的人一樣。例如，后面將要介紹的 8086CPU的內(nèi)存地址是 00000H～ FFFFFH，共 1兆個(gè)存儲(chǔ)單元，簡(jiǎn)稱內(nèi)存可達(dá)到 1兆字節(jié) (1?MB)。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 存儲(chǔ)器由許多單元組成，每個(gè)單元存放一組二進(jìn)制數(shù)。這與作為外設(shè) (外部設(shè)備 )的外部存儲(chǔ)器剛好相反，后者容量大而速度慢。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 2) 內(nèi)存 所謂內(nèi)存就是指微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的存儲(chǔ)器。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 1)? CPU CPU是一個(gè)復(fù)雜的電子邏輯元件，它包含了早期計(jì)算機(jī)中的運(yùn)算器、控制器及其他功能，能進(jìn)行算術(shù)、邏輯運(yùn)算及控制操作。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 圖 微型計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)框圖 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 通常，將圖 。第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 8086(8088)CPU 系統(tǒng)總線的形成 習(xí)題 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 微型計(jì)算機(jī)的基本結(jié)構(gòu) 微型計(jì)算機(jī)的組成及各部分的功能 在這里將簡(jiǎn)略地介紹微型計(jì)算機(jī)的組成以及各部分的功能，基本目的在于使讀者在總體上對(duì)微型計(jì)算機(jī)有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 1．硬件系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)如圖 。 微型計(jì)算機(jī)主要由如下幾個(gè)部分組成：微處理器或稱中央處理單元 (CPU)、內(nèi)部存儲(chǔ)器 (簡(jiǎn)稱內(nèi)存 )、輸入 /輸出接口 (簡(jiǎn)稱接口 )及系統(tǒng)總線。后面將詳細(xì)地對(duì)它加以說明。由于內(nèi)存價(jià)格較高，一般其容量較小。這種由內(nèi)存取出的過程稱為讀出內(nèi)存，而將數(shù)據(jù)或程序存放于內(nèi)存的過程則稱為寫入內(nèi)存。內(nèi)存的地址編號(hào)是由 0開始的，地址順序向下編排。前者是存儲(chǔ)單元的編號(hào)，表示存儲(chǔ)器中的一個(gè)位置，而后者表示這個(gè)位置里存放的數(shù)據(jù)。由圖 ,系統(tǒng)總線將構(gòu)成微型機(jī)的各個(gè)部件連接到一起，實(shí)現(xiàn)了微型機(jī)內(nèi)各部件間的信息交換。這些總線提供了微處理器 (CPU)與存儲(chǔ)器、輸入 /輸出接口部件的連接線。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 另外，微型計(jì)算機(jī)與外設(shè) (也包括其他計(jì)算機(jī) )的連接線稱為外總線，也稱為通信總線。它們不僅要求不同的電平、電流，而且要求不同的速率，有時(shí)還要考慮是模擬信號(hào)，還是數(shù)字信號(hào)。 8086(8088)的接口地址可從 0000H到 FFFFH編址，共 64?K。通過接口部件，微型機(jī)與外設(shè)協(xié)調(diào)地工作。但任何微型計(jì)算機(jī)要正常工作，只有硬件是不夠的，必須配上軟件。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 它和剛誕生的嬰兒一樣，只具有有限的基本功能。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 1) 系統(tǒng)軟件 系統(tǒng)軟件用來對(duì)構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)的各部分硬件，如CPU、內(nèi)存、各種外設(shè)等進(jìn)行管理和協(xié)調(diào)，使它們有條不紊、高效率地工作。一旦微型計(jì)算機(jī)接通電源，就進(jìn)入操作系統(tǒng)。 第 2章 微型計(jì)算機(jī)概述 2) 應(yīng)用