哈尔滨工程大学微机原理与接口技术第2-3讲.ppt

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第1章 计算机接口基本知识1.1 8086CPU编程结构常用引脚工作模式操作时序存储器与I/O组织 80x86微处理器简介型号发布年份字长/位集成度主频/MHz内DB/位外DB/位AB/位寻址空间高速缓冲存储器80861978162.94.771616201M无80881979准162.94.77168201M无8028619821613.46~2016162416M无8038619853227.512.5~333232324G有80486199032120~16025~1003232324G8K586199364310~33060~1663264324G8K+8KP II199764750233~33331643664G32K，512K地址加法器 AH AL BH BL CH CL DH DL SP BP SI DI通用寄存器暂存寄存器ALU标志EU控制系统执行部件(EU)8086ALU数据总线(16位)1 2 3 4 5 6指令队列总线接口部件 (BIU)CSDSSSESIP内部通信寄存器8086总线总线控制逻辑数据总线(16位)Σ地址总线(20位)1.1.1 8086编程结构8086CPU中有14个16位的寄存器，其结构如下图。 8086寄存器结构标志寄存器FLAGS8086CPU中设立一个两字节的标志寄存器FLAGS(又称PSW、FR)，有9个标志位:6个状态标志位，表示运算结果的状态，包括CF、PF、AF、ZF、SF和OF；3个控制标志位，用来控制CPU的操作，包括IF、DF和TF。 D15 D14 D13 D12 D11 D10 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 × × × × OF DF IF TF SF ZF ×AF × PF × CF1、8086的两种工作方式 最小模式： 系统中只有8086一个处理器，所有的控制信号都 是由8086CPU产生。 最大模式： 系统中可包含一个以上的处理器，比如包含协处 理器8087。在系统规模比较大的情况下，系统控 制信号不是由8086直接产生，而是通过与8086配 套的总线控制器等形成。1.1.2 常用引脚与工作模式 2. 8086引脚(1)引脚信号设计特点地址线、数据线、状态线复用 分时复用方式，即在不同时间传送不同的信息； AD0~AD15分时复用，双向工作 A19/S6~A16/S3一些引脚的功能因CPU的工作方式(最小方式/最大方式)的不同而不同。 与工作方式有关的控制线(最小方式) 8086的MN/MX引脚接+5V时，CPU处于最小工作方式，其基本配置如下图所示。 ___74LS37374LS245与工作方式有关的控制线(最大方式) 8086的MN/MX引脚接地时，CPU处于最大工作方式，其基本配置如下图所示时序1.总线周期的概念指令指令周期完成一条指令所需要的时间，是由一个或多个总线周期组成CPU能够识别并执行的命令CPU执行各种操作的时间先后顺序1.1.3 8086微处理器的操作时序 8086CPU内部的逻辑操作以及与外部存储器和I/O交换数据进行的总线操作全部由CPU的时钟来定时的。CPU的基本定时单位称为时钟周期或者状态周期。假设8086的主频为10MHz，一个时钟周期为100ns。机器周期(总线周期)T状态(时钟周期) CPU为了读取指令或传送数据，需要通过总线接口部件BIU与存储器或I/O接口进行信息交互，执行对总线的操作。进行一次数据传送的总线操作定义为一个总线周期。典型总线周期示意图 2. 8086微机系统的主要操作 ①系统的复位与启动操作； ②暂停操作； ③总线操作；(I/O读、I/O写、存贮器读、存贮器写) ④中断操作； ⑤最小模式下的总线保持； ⑥最大模式下的总线请求/允许。3. 最小模式下典型的时序分析 (1)最小方式下的总线读操作写总线周期示意图(最小模式)4. 中断响应周期(对可屏蔽中断) 5. 系统的复位和启动操作 内部寄存器(除CS)清0标志寄存器清0指令队列清0将FFFFH送CS(1)存储器的分段1. 8086存储器组织1.1.4 8086存储器和I/O组织段的起始地址必须能被16整除若CS=1055H、DS=250AH、ES=8FFBH和SS=0EFF0H，存储器中分布情况如下。每个段可以独立地占用64K存储区。 各个逻辑段允许重叠若程序占有8KB(2000H)存储区，数据段占有2KB(800H)存储区，堆栈段占有256个字节的存储区注意：这里所谓的重叠只是指每个区段的大小允许根据实际情况分配，而不一定非要占有64KB的最大段空间。(2) 逻辑地址和物理地址 任何一个存储单元对应一个20位的物理地址，它由逻辑地址变换得来，地址运算如下： 物理地址(PA)=段地址×16+偏移地址(EA) 由BIU中地址加法器中完成的(3) 8086的I/O组织 *I/O端口的地址编排有两种方式： 1. I/O端口独立编址(I/O映射方式)2. I/O端口与存储器单元统一编址——存储器映射方式 I/O端口地址空间与存储器地址空间两者相互独立，CPU采用不同的指令分别访问I/O端口和存储器,如80X86系统 ；优点：译码电路相对简单；单独指令，易懂； 缺点：指令相对较少I/O端口地址空间在存储器地址空间内统一编址，CPU象访问存储器单元一样来访问I/O端口；优点：无需额外指令；指令操作丰富； 缺点：存储空间减少；程序不易读地址总线的低16位对I/O寻址 64K8位的I/O设备与16位DB的连接 低8位：A0=0 偶地址 高8位：A0=1 奇地址 奇偶地址都可：A0和BHE结合实现 关 键 词： 接口 大学 微机 工程 原理 技术 哈尔滨

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