【正文】 計算機概述 其含義就是把 7這個數(shù)送到 AL里面，然后將 AL中的 7和 10相加，把要獲得的結(jié)果存放在 AL里。這些指令均用二進(jìn)制編碼來表示，微型計算機可以直接識別和執(zhí)行。但直接用這種二進(jìn)制代碼編程序會給程序設(shè)計人員帶來很大的不便。 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。利用助記符加上操作數(shù)來表示指令就方便得多了。當(dāng)順序執(zhí)行上述指令時， AL中就存放著要求的結(jié)果。微型機執(zhí)行程序時，首先通過總線將第一條指令取進(jìn)微處理器并執(zhí)行它，然后取第二條指令，執(zhí)行第二條指令，依次類推。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。有關(guān)這方面的知識，將在下面的章節(jié)中說明。 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)。兩者可以同時進(jìn)行，并行工作。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 2．設(shè)立地址段寄存器 8086(8088)CPU內(nèi)部的地址線只有 16位，因此，能夠由 ALU提供的最大地址空間只能為 64?KB。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 )。 第 2章 微型計算機概述 3．在結(jié)構(gòu)上和指令設(shè)置方面支持多微處理器系統(tǒng) 眾所周知，利用 8086(8088)的指令系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)雜的運算，如多字節(jié)的浮點運算、超越函數(shù)的運算等，往往是很費時間的。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。 第 2章 微型計算機概述 另一方面，為了能用 8086(8088)微處理器構(gòu)成一個共享總線的多微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，以提高微型計算機的性能，同樣，在微處理器的結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)方面也做了統(tǒng)一考慮。 第 2章 微型計算機概述 MX 8086CPU的引線及其功能 8086 CPU是一塊具有 40條引出線的集成電路芯片，其各引出線的定義如圖 。同時，8086CPU上有 MN/ 輸入引線，用以決定 8086CPU工作在哪種工作模式之下。此時，構(gòu)成的微型機中只包括一個 8086CPU，且系統(tǒng)總線由 CPU的引線形成，微型機所用的芯片少。 MXMX第 2章 微型計算機概述 在此模式下，構(gòu)成的微型計算機中除了有 8086CPU之外，還可以接另外的 CPU(如 808 8089等 )，構(gòu)成多微處理器系統(tǒng)。 第 2章 微型計算機概述 1．最小模式下的引線 在最小模式下， 8086CPU的引線如圖 (不包括括號內(nèi)的信號 )。在 8086CPU執(zhí)行指令過程中，某一時刻從這 4條線上送出地址的最高 4位 A16～ A19。這些狀態(tài)信息里， S6始終為低， S5指示狀態(tài)寄存器中的中斷允許標(biāo)志的狀態(tài)，它在每個時鐘周期開始時被更新， S4和 S3用來指示 CPU現(xiàn)在正在使用的段寄存器，其信息編碼如表 。 在一些特殊情況下 (如復(fù)位或 DMA操作時 )，這 4條線還可以處于高阻 (或浮空、或三態(tài) )狀態(tài)。由于 8086微處理器只有 40條引腳，而它的數(shù)據(jù)線為 16位，地址線為 20位，因此引線數(shù)不能滿足信號輸入 /輸出的要求。利用定時信號來區(qū)分是數(shù)據(jù)信號還是地址信號。如果在 CPU外部配置一個地址鎖存器，在這 16條引線出現(xiàn)地址信號的時侯把地址信號鎖存在鎖存器中，利用鎖存器的輸出去選通存儲器的單元或外設(shè)端口，那么在下一個時序間隔中，這 16條引腳就可以作為數(shù)據(jù)線進(jìn)行數(shù)據(jù)的輸入或輸出操作了。若該引腳輸出為低電平，則訪問的是 I/O端口；若該引腳輸出為高電平，則訪問的是存儲器。該引腳輸出為低電平時，表示 CPU正處于寫存儲器或?qū)?I/O端口的狀態(tài)。高電平為發(fā)送方向，即 CPU寫數(shù)據(jù)到內(nèi)存或接口；低電平為接收方向，即 CPU到內(nèi)存或接口讀數(shù)據(jù)。 ：這是 CPU經(jīng)三態(tài)門輸出的控制信號。它在每次訪問內(nèi)存或接口以及在中斷響應(yīng)期間有效。 RDEN第 2章 微型計算機概述 ALE：三態(tài)輸出控制信號，高電平有效。因此，它常作為鎖存控制信號將 A0～ A19鎖存于地址鎖存器的輸出端。當(dāng)其有效時，表示 CPU正在進(jìn)行存儲器或 I/O讀操作。當(dāng)CPU對存儲器或 I/O進(jìn)行操作時，在 T3周期開始采樣READY信號。 第 2章 微型計算機概述 INTR：它是可屏蔽中斷請求輸入信號，高電平有效。這條引腳上的請求信號，可以用軟件復(fù)位內(nèi)部狀態(tài)寄存器中的中斷允許位 (IF)加以屏蔽。當(dāng)該信號有效時， CPU繼續(xù)執(zhí)行程序；否則 CPU就進(jìn)入等待狀態(tài) (空轉(zhuǎn) )。 TEST第 2章 微型計算機概述 NMI：它是屏蔽中斷輸入信號，邊沿觸發(fā)，正跳變有效。 RESET：它是 CPU的復(fù)位輸入信號，高電平有效。復(fù)位后 CPU內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如表 ，各輸出引腳的狀態(tài)如表 。當(dāng) RESET返回低電平時， CPU將重新啟動。在響應(yīng)中斷過程中，由引出端送出兩個負(fù)脈沖，可用做外部中斷源的中斷向量碼的讀選通信號。當(dāng)某一部件要占用系統(tǒng)總線時，可通過這條輸入線向 CPU提出請求。當(dāng) CPU收到有效的 HOLD信號后，就會對其做出響應(yīng)：一方面使 CPU的所有三態(tài)輸出的地址信號、數(shù)據(jù)信號和相應(yīng)的控制信號變?yōu)楦咦锠顟B(tài) (浮動狀態(tài) )；同時還輸出一個有效的 HLDA，表示處理器現(xiàn)在已放棄對總線的控制。 第 2章 微型計算機概述 /S7：它是時間復(fù)用的三態(tài)輸出信號。 CLK：這是時鐘信號輸入端。 8086CPU的標(biāo)準(zhǔn)時鐘頻率為 5?MHz。 GND：它是接地端。此時，除引線 24到 34這幾條引線之外，其他引線與最小模式完全相同。 ， ， ：這是最大模式下由 8086CPU經(jīng)三態(tài)門輸出的狀態(tài)信號。 ， ， 的狀態(tài)編碼表示某時刻 8086CPU的狀態(tài)，其編碼如表 。因此，可以簡單地理解為 8288對這些狀態(tài)進(jìn)行譯碼，產(chǎn)生相應(yīng)的控制信號。 第 2章 微型計算機概述 表 2 .4 0S ～ 2S 的狀態(tài)編碼 2S 1S 0S 性 能 0 0 0 中斷響應(yīng) 0 0 1 讀 I/ O 端口 0 1 0 寫 I/ O 端口 0 1 1 暫停 1 0 0 取指 1 0 1 讀存儲器 1 1 0 寫存儲器 1 1 1 無作用 第 2章 微型計算機概述 / ， / ：它們是總線請求 /允許引腳。但是 / 比 / 具有更高的優(yōu)先權(quán)。正常使用時的工作順序大致如下： ● 由其他的總線控制設(shè)備 (例如數(shù)字協(xié)處理器 8087)產(chǎn)生寬度為一個時鐘周期的負(fù)向的總線請求脈沖，將它送給 RQ/GT引腳，相當(dāng)于 HOLD信號。這樣從下一個時鐘周期開始， CPU就釋放總線，總線請求設(shè)備便可以利用總線完成某種操作。 CPU檢測到該結(jié)束信號后，從下一個時鐘周期開始又重新控制總線，繼續(xù)執(zhí)行剛才因其他總線設(shè)備請求總線而暫時停止的操作。該信號有效時，別的總線控制設(shè)備的總線請求信號將被封鎖，不能獲得對系統(tǒng)總線的控制。 QS1， QS0：它們是 CPU輸出的隊列狀態(tài)信號。QS1， QS0的編碼如表 。 LOCKLOCK第 2章 微型計算機概述 表 QS0， QS1的狀態(tài)編碼 QS 1 QS 0 性 能 0 0 無操作 0 1 隊列中操作碼的第一個字節(jié) 1 0 隊列空 1 1 隊列中非第一個操作碼字節(jié) 第 2章 微型計算機概述 8088CPU的引線及其功能 8086CPU和 8088CPU的內(nèi)部總線及內(nèi)部寄存器均為 16位，是完全相同的。而8086CPU是真正的 16位處理器，每一次傳送數(shù)據(jù)既可以是16位也可以是 8位 (高 8位或低 8位 )的。 8088 CPU的引線如圖 。而 8086則將此 8條線變?yōu)殡p向分時復(fù)用的 AD8～ AD15，即某一時刻送出地址 A8～ A15，而另一時刻則用這 8條線傳送數(shù)據(jù)的高 8位 D8～ D15。因此， 8086的速度較 8088要快一些。這是一條狀態(tài)輸出線。它們的不同電平所表示的處理器操作情況如表 。 (3) ?8088的引線 28是 IO/ ，即 CPU訪問內(nèi)存時該引線輸出低電平；訪問接口時則輸出高電平。 當(dāng)然，兩者內(nèi)部的指令預(yù)取隊列長度不一樣，這在前面已經(jīng)提到， 8088CPU為 4個字節(jié)而 8086CPU為 6個字節(jié)。 MIO第 2章 微型計算機概述 8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 上面已經(jīng)說明了關(guān)于 8086CPU的引線及功能。至于芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，由于芯片集成度的提高，讀者不可能也不必要弄清其結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，只要對它們有最低限度的了解，滿足以后工程應(yīng)用的需要也就足夠了。 第 2章 微型計算機概述 圖 8086(8088)微處理器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 第 2章 微型計算機概述 EU負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行。 BIU負(fù)責(zé)與存儲器和 I/O設(shè)備的接口。地址加法器將段和偏移地址相加，生成 20位的物理地址。通常，由 BIU將指令先讀入到指令隊列緩沖器中。只要指令隊列緩沖器不滿，而且執(zhí)行單元沒有存儲器或 I/O操作要求， BIU總是要到存儲器中去取后續(xù)的指令。在執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用、返回指令時，指令隊列緩沖器的內(nèi)容將被清除。 第 2章 微型計算機概述 圖 8086CPU內(nèi)部寄存器 第 2章 微型計算機概述 1) 數(shù)據(jù)寄存器 8086有 4個 16位的數(shù)據(jù)寄存器，可以存放 16位的操作數(shù)。 第 2章 微型計算機概述 表 數(shù)據(jù)寄存器的一些專門用途 寄存器 用 途 AX 字乘法，字除法，字 I / O AL 字節(jié)乘，字節(jié)除，字節(jié) I / O ，轉(zhuǎn)移，十進(jìn)制算術(shù)運算 AH 字節(jié)乘法，字節(jié)除法 BX 轉(zhuǎn)移 CX 串操作，循環(huán)次數(shù) CL 變量移位或循環(huán)控制 DX 字乘法，字除法，間接 I / O 第 2章 微型計算機概述 從圖 ， 4個 16位的寄存器在需要時，可分為 8個 8位寄存器來用，這樣就大大增加了使用的靈活性。 SP是堆棧指針寄存器，由它和堆棧段寄存器一起來確定堆棧在內(nèi)存中的位置。 第 2章 微型計算機概述 3) 變址寄存器 8086的變址寄存器有兩個： SI和 DI。顧名思義， SI通常指向源操作數(shù)， DI通常指向目的操作數(shù)。 IP是指令指針寄存器，用來控制 CPU的指令執(zhí)行順序。 CPU執(zhí)行程序的地址總是為 CS? ?16?+?IP。 第 2章 微型計算機概述 當(dāng) CS不變、 IP單獨改變時，會發(fā)生段內(nèi)程序轉(zhuǎn)移；當(dāng) CS和 IP同時改變時，會發(fā)生段間程序轉(zhuǎn)移。 PSW各位標(biāo)志如圖 。 8086中所用的 9位對了解 8086CPU的工作和用匯編語言編寫程序是很重要的。做加法時出現(xiàn)進(jìn)位或做減法時出現(xiàn)借位，該標(biāo)志位置 1；否則清 0。 P— 奇偶標(biāo)志位。 第 2章 微型計算機概述 A— 半加標(biāo)志位。該標(biāo)志位通常用于對 BCD算術(shù)運算結(jié)果的調(diào)整。運算結(jié)果所有位均為 0時，該標(biāo)志位置 1；否則清 0。當(dāng)運算結(jié)果的最高位為 1時，該標(biāo)志位置 1；否則清 0。 當(dāng)該位置 1時 ， 將使8086執(zhí)行單步指令工作方式 。 如果為 1， 那么在本指令執(zhí)行后將產(chǎn)生陷阱中斷 ， 從而執(zhí)行陷阱中斷處理程序 。 該標(biāo)志位通常用于程序的調(diào)試 。 第 2章 微型計算機概述 I— 中斷允許標(biāo)志位。 D— 方向標(biāo)志位。 O— 溢出標(biāo)志位。 第 2章 微型計算機概述 5) 段寄存器