微型计算机及接口技术-第二章（8086微处理器）

LaughingDangZi
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考核大纲

一、学习目的和要求

本章主要介绍8086微处理器的内部结构、引脚信号、基本执行环境以及基本时序。

二、课程内容

  1. 8086的内部结构。
  2. 8086的基本执行环境。
  3. 8086的引脚信号。
  4. 8086的基本时序。

三、考核知识点与考核要求

  1. 8086的内部结构
  2. 识记:8086的执行部件与总线接口部件。
  3. 8086的基本执行环境
  4. 领会:寄存器结构，内存组织方式，逻辑地址的概念，物理地址的形成。
  5. 8086的引脚信号
  6. 领会:8086的引脚信号定义。
  7. 综合应用:最小方式下引脚的功能。
  8. 8086 的基本时序
  9. 领会;时钟周期、总线周期和指令周期，8086 基本时序。

四、本章重点、难点

  1. 8086 的基本执行环境。
  2. 8086的信，其是口有信号。
  3. 8086 的基本时序。
  4. 本章的难点包括;
  5. 8086，其口信号。
  6. 8086的基本时序。

知识点汇总

第一节 8086的内部结构

一、8086微处理器内部结构

  1. 按照功能分为：总线结构单元(BIU)和执行单元(EU)。
  2. 总线接口单元包括：4个段寄存器、一个指令寄存器、一个与EU通信的内部暂存器、先入先出的指令队列、总线控制逻辑和一个用于计算20位实际物理单元地址的加法器。
  3. BIU主要功能是负责与存储器及I/O接口传送信息。
  4. 执行单元由：8个通用寄存器和1个标志寄存器、算数逻辑单元ALU和EU控制系统电路组成。
  5. EU从指令队列中取出指令代码，将其译码，及发出相应的控制信号。

二、8086和8088的主要区别

  1. 8086的指令队列有6个字节，而8088的指令队列只有4个字节。
  2. 8086的指令队列空出2个字节的时候，BIU执行一次取指令周期，而8088是空出1个字节执行一次。
  3. 尽管8086和8088内部数据总线都是16位的，但是与8086的BIU相连接的CPU外部的数据总线依然是16位，而与8088的BIU相连的CPU外部的数据总线只有8位，因此8088也称为准16位机。

第二节 8086的基本执行环境

一、8086的内部寄存器

  1. 8086由14个16位寄存器组成，分为四类：通用寄存器、段寄存器、指令寄存器和标志寄存器。
  2. 通用寄存器包括：数据寄存器、地址指针寄存器、变址寄存器。
  3. 数据寄存器分为：AX、BX、CX、DX都是16位的，他们又可以分为高8位AH BH CH DH和低8位AL BL CL DL。
  4. AX累加器运用在字乘法、字除法和字I/O中。
  5. BX基址寄存器，主要用于查表转换和间接寻址时存放基址。
  6. CX计数寄存器，多用于在传操作和循环中的计数器。
  7. DX数据寄存器，在寄存器简介寻址的I/O中存放I/O端口号。
  8. 地址指针寄存器SP和BP，栈指针寄存器SP在栈操作时确定栈顶在内存中的位置。栈的实际位置由SP和SS一起确定。BP用来存放当前栈段的一个数据区的基地址。
  9. 变址寄存器SI和DI，SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器。常常用于变址寻址中存放变址地址。

段寄存器CS SS DS和ES

  1. CS代码段寄存器，存放的是当前代码段的基址
  2. SS堆栈段寄存器，存放的是当前堆栈段的基址
  3. DS数据段寄存器，存放的是当前数据段的基址
  4. ES附加数据段寄存器，存放的是当前数据段的基址
  5. 指令指针寄存器IP，用以存放预期指令在当前代码段中的偏移地址。所谓偏移地址也成为有效地址(EA)。

标志寄存器FLAGS

  1. CF-进位标志位，做高位发生进位或借位，CF=1。
  2. PF-奇偶标志位，当最低字节有偶数个1时，PF=1。
  3. AF-辅助进位位，D3向D4进位或借位时，AF=1。
  4. ZF-零位标志，当运算结果位0，ZF=1。
  5. SF-符号标志位，当有符号运算结果最高位为1时，SF=1。
  6. OF-溢出标志位，运算超出有符号数据的范围，OF=1，
  7. TF-跟踪标志位，用于单步调试
  8. IF-中断允许标志位，IF=1时，CPU可以响应可屏蔽中断请求，IF=0禁止响应可屏蔽中断请求。
  9. DF-方向标志位，=1，数据串操作按地址递减方式进行，从高位开始。

二、8086存储器管理

物理地址=段基址*10H+偏移地址

第三节 8086的引脚信号

1.8086的工作方式

  1. 最小工作方式：指在系统中只有8086一个微处理器，系统中所有的总线控制信号都直接由8086产生，因此整个系统中的控制线路最简单。
  2. 最大工作方式：指系统中含有两个或两个以上的总线主设备，其中一个就是8086，它为主处理器，其他都是协处理器，在8086系统中与其配合的协处理器有数据运算协处理器8087和输入/输出协处理器8089。
  3. 当MN/MX（这里用中划线代表低电平）接高电平工作在最小工作方式。

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  1. AD15~AD0为地址/数据复用线
  2. A19/S6~A16/S3为地址/状态复用输出线
  3. NMI为非屏蔽中断申请输入线
  4. INTR为可屏蔽中断申请输入线
  5. CLK为时钟输入线
  6. REST为系统复位信号输入线，8086要求该信号有效期间至少维持4个时钟周期。CS:IP=0FFFFFH:00000H。
  7. READY为“准备好”信号输入线
  8. TEST为测试信号输入线，每隔5个时钟周期对TEST引脚进行一次测试
  9. RD为读信号输出线
  10. MX/MX为最小/最大方式控制信号输入线
  11. BHE/S7为总线高允许/S7状态输出
BHE/S7AD0操作
00从偶地址读/写一个字
10从偶地址读/写一个字节
01从奇地址读/写一个字节
01从奇地址读/写一个字
10从奇地址读/写一个字

第四节 8086的基本时序

  1. 时钟周期：计算机是在时钟脉冲CLK的统一控制下，一个节拍一个节拍地工作。这个时钟脉冲有时钟振荡器产生，每两个时钟的上升沿之间的时间间隔称为T状态，也称为时钟周期。
  2. 总线周期：CPU通过总线与存储器或输入输出端口进行一次数据传输所要花费的时间。
  3. 8086中每个总线周期包含4个时钟周期
  4. 指令周期：执行一条指令所需要的时间。

总线周期时序图

  1. T1周期20位地址输出，同时ALE发出锁存信号锁存20位地址，M/IO输出正确状态。
  2. T2周期地址高4位输出状态编码，WR和RD输出正确状态。
  3. T3周期地址数据复用线上出现16位数据。
  4. T4周期下降沿CPU获取数据之后，所有信号撤除。如果I/O接口或存储器来不及处理数据，可以在T3周期之后插入一个等待周期TW，然后CPU通过检查READY信号。

结尾

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