微型机原理与应用 第 次课

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授　课　内　容

1．知识的回顾与问题的引出

上次课我们学习了80X86系列微处理器的发展及微处理器的主要技术指标，重点学习了16位微处理器8086的内部结构及寄存器结构，我们知道8086的内部由两个部件组成，一个是BIU，负责所有的总线操作，另一个是EU，负责译码和执行指令的操作，这两个部件既相互配合，又相互独立，使得8086的指令可以以流水线的方式执行，提高了指令执行速度。

2．指令周期、总线周期和时钟周期

每条指令的执行由取指令、译码和执行等操作组成，执行一条指令所需的时间称为指令周期，不同指令的指令周期是不等长的。

8086CPU与外部交换信息总是通过总线进行的。CPU的每一个信息输入、输出过程需要的时间称为总线周期，每当CPU要从存储器或输入输出端口存取一个字节或字就需要一个总线周期。一个指令周期由一个或若干个总线周期组成。

而执行指令的一系列操作都是在时钟脉冲CLK的统一控制下一步一步进行的，时钟脉冲的重复周期称为时钟周期。时钟周期是CPU的时间基准，由计算机的主频决定，例如，8086的主频为5MHz，则1个时钟为200ns。

8086CPU的总线周期至少由4个时钟周期组成，分别以T1、T2、T3和T4表示，如图2-12所示，T又称为状态。图2-12 8086CPU的总线周期

一个总线周期完成一次数据传输，至少要有传送地址和传送数据两个过程。在第一个时钟周期T1期间由CPU输出地址，在随后的三个时钟周期(T2、T3和T4)用以传送数据。换言之，数据传送必须在T2～T4这三个周期内完成，否则在T4周期后，总线将作另一次操作，开始下一个总线周期。

在实际应用中，当一些慢速设备在三个T周期内无法完成数据读写时，那么在T4后总线就不能为它们所用，会造成系统读写出错。为此，在总线周期中允许插入等待周期TW。当被选中进行数据读写的存储器或外设无法在三个T周期内完成数据读写时，就由其发出一个请求延长总线周期的信号到8086CPU的READY引脚，8086CPU收到该请求后，就在T3和T4之间插入一个等待周期TW，加入TW的个数与外部请求信号的持续时间长短有关，延长的时间TW也以时钟周期T为单位，在TW期间，总线上的状态一直保持不变。

如果在一个总线周期后不立即执行下一个总线周期，即总线上无数据传输操作，系统总线处于空闲状态，此时执行空闲周期Ti，Ti也以时钟周期T为单位。在空闲周期期间，20条双重总线的高4位A19/S6～A16/S3上，8086CPU仍驱动前一个总线周期的状态信息，而且如果前一个总线周期为写周期，那么，CPU会在总线的低16位AD15～AD0上继续驱动数据信息D15～D0；如果前一个总线周期为读周期，则在空闲周期中，总线的低16位D15～D0处于高阻状态。

基本的周期由4个T周期组成――T1、T2、T3和T4。T1为地址周期。CPU通过地址/数据(或地址/状态)复用总线发出地址信息，指示要寻址的存储器单元或者I/O的地址。T2为缓冲周期。例如，在总线读周期，CPU在T2撤销低16位地址信号，使该组信号线浮空，准备接收存储器或I/O的数据。　　T3为数据周期。数据出现在复用总线的低16位上。　　T4 总线周期结束。当所选中的存储器和外设的存取速度较慢时，则在T3和T4之间插入1个或几个等待周期TW。当8086CPU进行存储器或I/O端口读操作时，总线进入读周期，8086的读周期时序如图2-13所示。

图2-13 8086读周期时序当8086CPU进行存储器或I/O接口写操作时，总线进入写周期，写周期时序如图2-14所示。

图2-14 8086的写周期时序

4．8086的引脚及功能8086CPU具有40条引脚，采用双列直插式封装，如图2-8如示。为了适应各种使用场合，8086CPU可在两种模式下工作(最小模式和最大模式)。在不同模式下工作时，部分引脚(第24～31引脚)会具有不同的功能。图2-8括号中为最大模式时引脚名称。

1) 地址／数据复用总线AD15～AD0

分时复用的地址数据总线，具有双向、三态功能。用于输出低16位地址A15～A0和输入输出数据D15～D0。在总线周期的第一个时钟周期Tl用来输出要访问的存储器单元或I／O端口的低16位地址A15～A0，而在总线周期的其它(T2～T3)时钟周期，对于读周期来说是处于悬浮(高阻)状态，对于写周期来说则是传送数据。为了减少芯片上的引脚数目，8086CPU采用了分时复用的地址数据总线。2) 地址/状态复用总线A19/S6～A16/S3

分时复用的地址状态线，具有输出、三态功能。在总线周期的第一个时钟周期T1用来输出要访问的存储器的20位物理地址的最高4位地址(A19～A16)，与A15～A