第二部分16位和32位的微处理器.ppt
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1、第二章 16位和32位的微处理器,本章学习重点,8086的编程结构,尤其是寄存器组; 8086标志寄存器各个标志的含义; 8086的读写时序、总线操作和中断机制; Pentium的先进技术; Pentium的工作方式; Pentium的原理结构、寄存器组和描述符; Pentium的主要信号; Pentium的总线状态; Pentium的中断机制和中断描述符表; Pentium的段页两级保护机制。,微处理器的性能描述,字长:指CPU能同时处理的数据位数,也称为数据宽度。字长越长,计算能力越快,速度越快。 主频:CPU的时钟频率,这和CPU的运算速度密切相关,主频越高,运算速度越快。,2.1 16
2、位微处理器8086,2.1.1 8086的编程结构 2.1.2 8086的引脚信号和工作模式 2.1.3 8086的操作和时序 2.1.4 8086的存储器编址和I/O编址,2.1.1 8086的编程结构,8086是Intel系列的16位微处理器,有16根数据线和20根地址线。 编程结构是指从程序员和使用者的角度看到的结构。 从功能上,8086分为两部分: 总线接口部件(BIU):负责与存储器、I/O端口传送数据。 执行部件(EU):负责指令的执行。,微机原理 第二章 IA-32结构的微处理器(6),8086的内部结构,2.2 8086/8088微处理器,总线接口部件 4个段地址寄存器, CS
3、 16位的代码段寄存器 DS 16位的数据段寄存器 ES 16位的附加段寄存器 SS 16位的堆栈段寄存器 16位的指令指针寄存器IP 20位的地址加法器 6字节的指令队列缓冲器,2.1.1 8086的编程结构,2. 执行部件 4个通用寄存器,即AX、BX、CX、DX 4个专用寄存器,即BP、SP、SI、DI 标志寄存器 算术逻辑部件,2.1.1 8086的编程结构,状态标志寄存器F(9个状态标志位) 状态标志:状态标志用来反映EU执行算术和逻辑运算以后的结果特征。,2.1.1 8086的编程结构,控制标志位:控制CPU的操作,2.1.1 8086的编程结构,2.1.1 8086的编程结构,3
4、. 8086的总线周期的概念 CPU是一个复杂的时序数字逻辑,其所有的操作都必须在统一的时钟下完成。由片外输入CLK引脚的时钟脉冲信号,是系统定时的基本脉冲,其频率称为主频,其周期称为时钟周期,有时时钟周期又称为T状态。时钟周期是CPU执行各种操作的最小时钟单位。 总线周期,指的是8086CPU通过总线,执行一次访问存储器或访问IO端口的操作或操作的时间。若执行的是数据输出(从CPU),则称为“写“总线周期;若执行的是数据输入(到CPU),则称为“读“总线周期。,典型的8086总线周期波形图, T2状态,总线的高4位输出状态信息, T1状态,发地址信息, T3状态,高4位状态信息,低16位数据
5、, T3之后,可能插入TW, 在T4状态,结束。,在8086中,一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成, 因此基本总线周期用T1,T2,T3,T4表示,2.1.1 8086的编程结构,2.1 16位微处理器8086,2.1.1 8086的编程结构 2.1.2 8086的引脚信号和工作模式 2.1.3 8086的操作和时序 2.1.4 8086的存储器编址和I/O编址,2.1.2 8086的引脚信号和工作模式,1.最小模式和最大模式的概念 (1)最小模式:在系统中只有一个微处理器。 (2)最大模式:两个或多个微处理器(主处理器、协处理器) 8087:数值运算协处理器,实现多种类的数值操作,如高精
6、度的整数和浮点运算,也可以进行超越函数(如三角函数、对数函数)的计算 8089:输入/输出协处理器,有一套专门用于输入/输出的指令系统,直接为输入/输出设备服务。,2.8086/8088的引脚信号和功能 数据线和地址线复用 有16根数据线 第21脚(RESET)为输入复位信号 第22引脚为“准备好”(READY)信号 高4位地址和状态线复用,2.1.2 8086的引脚信号和工作模式,GND VCC:地和电源,AD15AD0:地址/数据复用,A19/S6A16/S3 地址/状态复用 S6:8086当前与总线相连 S5:IF的值 S4、S3:当前使用的段寄存器,BHE/S7 :高8位数据总线允许/
7、状态复用,NMI:非屏蔽中断输入,INTR:可屏蔽中断请求信号输入,RD:读信号输出,CLK:时钟输入,RESET :复位信号输入,READY :“准备好”信号输入,TEST:测试信号输入,MN/MX:最小和最大模式控制输入,2.1.2 8086的引脚信号和工作模式,INTA:中断响应信号输出,ALE:地址锁存允许信号输出,DEN:数据允许信号,DT/R:数据收发信号输出,3.最小模式,2.1.2 8086的引脚信号和工作模式,M/IO:存储器/输入输出控制信号输出,WR:写信号输出,HOLD:总线保持请求信号输入,HLDA:总线保持响应信号输出,2.1.2 8086的引脚信号和工作模式,80
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