2010INTERFACE2

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
40 39 38 37 36 35 34 33 32 31 30 29 28 27 26 25 24 23 22 21
V CC +5V ） （ AD 15 A 16 3 /S A17 S 4 / A18/S5 A19/S6 BHE/S MN/MX RD HOLD( RQ/GT0 ) HLDA(RQ/GT1 ) WR(LOCK) M/IO(S 2) DT/R( S1) DEN( S 0) ALE( QS 0) INTA( QS 1) TEST READY RESET
例：
对于8086 当WR=1，RD=0，IO/M=1时，表 示CPU当前正在进行读存储器操作。
中断请求和响应信号
INTR：输入，可屏蔽中断请求输入端。
高：有 高，有
INTR中断请求
NMI：输入，非屏蔽中断请求输入端.低
NMI中断请求
INTA：输出，对INTR信号的响应。
总线保持信号
HOLD：总线保持请求信号输入端。当CPU以外的其他设备
8088/8086 CPU的特点

采用流水线工作方式

对内存空间实行分段管理：

每段大小为16B～64KB 用段地址和段内偏移实现对1MB空间的寻址


设置地址段寄存器指示段的首地址
支持多处理器系统； 片内无浮点运算部件，浮点运算由数学协处理器8087 支持（或用软件模拟）

注：80486DX以后的CPU已将数学协处理器作为标 准部件集成到CPU内部
段寄存器
指令指针
ALU数据总线（16位）
CS DS SS ES IP 内部暂存器
wenku.baidu.com总线控 制逻辑 外部
总线
运算寄存器
EU 控 制系统
指令队列 Q总线 （8位） 总线接口 单元BIU 1 2 3 4 5 6 8088 执行单元 EU 8086
ALU 标志寄存器
1．执行部件EU
执行部件中包含一个16位的算术逻辑单元（ALU），8个16 位的通用寄存器，一个16位的状态标志寄存器，一个数据暂存 寄存器和执行部件的控制电路。 功能：从BIU的指令队列中取出指令代码，经指令译码器 译码后执行指令所规定的全部功能。执行指令所得结果或执行 指令所需的数据，都由EU向BIU发出命令，对存储器或I/O接 口进行读/写操作。
8086CPU中可供编程使用的有14个16位寄存器，按其用 途可分为3类：通用寄存器、段寄存器、指针和标志寄存器， 如所示。
AH BH CH DH AL BL CL DL
累加器 基址寄存器 计数寄存器 数据寄存器
堆栈指针寄存器 基址指针寄存器 源变址寄存器 目的变址寄存器 指令指针寄存器 标志寄存器 代码段寄存器 数据段寄存器 堆栈段寄存器 附加段寄存器
最大模式
如果要构成一个较大的系统，要求有较强的驱动能力。这时 8086 要通过一个总线控制器 8288 来形成各种总线周期，各个控 制信号由 8288 供给。这时，8086 就处在最大组态（模式）。
8086CPU引脚图
每个引脚只传送一种信息（RD等）； 引脚电平的高低不同的信号（IO/M等）；
工作于不同方式有不同的名称和定义（ WR/LOCK 等）；
CPU 分时复用引脚（AD7
～ AD0 等） ；
引脚的输入和输出分别传送不同的信息（RQ/GT等）
。
分类分析这些引脚（属于DB?,AB?,CB?其他 ？）!!!

当把8086的33脚MN/接地时，这时的系统处于最大 工作方式。最大工作方式是相对最小工作方式而言的， 它主要用在中等或大规模的8086系统中。在最大方式系 统中，总是包含有两个或多个微处理器，是多微处理器 系统。其中必有一个主处理器8086，其他的处理器称为 协处理器。

GND AD 14 AD 13 AD 12 AD 11 AD 10 AD 9 AD 8 AD 7 AD 6 AD 5 AD 4 AD 3 AD 2 AD 1 AD 0 NMI INTR CLK GND
通用寄存器的特定用法
寄存 器 AX AL AH 操作 字乘，字除，字I/O 寄存器 CL 操作 变量移位，循 环移位 字乘，字除， 间接I/O 堆栈操作 数据串操作指 令 数据串操作指 令
字节乘，字节除，字节I/O，查表转 DX 换，十进制运算 字节乘，字节除 SP
BX
CX
查表转换
数据串操作指令，循环指令
要求占用总线时，通过该引脚向CPU发出请求。
HLDA：输出，对HOLD信号的响应。为高电平时，表示
CPU已放弃总线控制权，所有三态信号线均变为高阻状 态。
READY信号(输入)： 用于协调CPU与存储器、I/O接口之间的速度差异 READY信号由存储器或I/O接口发出。
READY=0时，CPU就在T3后插入TW周期，插入 的TW个数取决于READY何时变为高电平。
最小模式下（主要引脚）
8086是工作在最小还是最大模式由引脚MN/MX端状 态决定：MN/MX=0时工作于最大模式，反之工作于最 小模式。
数据信号线(DB)与地址信号线(AB)：
AD7～AD0：三态，地址/数据复用线。ALE有效时为地
址的低8位。地址信号有效时为输出，传送数据信号时 为双向。
A19～A16：三态，输出。高4位地址信号，与状态信
作为状态信息时，这些线的作用是：S6 为低电平，表示当前 使用的 CPU 是 8086（ S6 为高电平，则表示 CPU 是 8088）； S5 表明中断允许标志的当前设置，在每一个时钟周期开始时被 修改；S4 和 S3 用来指示当前操作正在使用是哪一个段寄存器， 其编码如表所示。在 DMA 方式时，这些线浮空。
2.2 8086CPU的外部引脚特性
8088CPU的两种工作模式
8088可工作于两种模式： 最小模式和最大模式

最小模式为单处理机模式，控制信号较少，一般 可不必外接总线控制器。

最大模式为多处理机模式，控制信号较多，CPU 必须通过总线控制器与总线相连。
最小工作方式，就是系统中只有8086一个微处理器， 是一个单微处理器系统。在这种系统中，所有的总线控 制信号都直接由8086CPU产生，系统中的总线控制逻辑 电路被减到最少。把8086的33脚MN/接+5V时，8086 CPU就处于最小工作方式了 。
S4，S3 的含义
S4
0（低） 0 1（高） 1
S3
0 1 0 1
含
当前正在使用 ES 当前正在使用 SS
义
当前正在使用 CS 或未用任何段寄存器 当前正在使用 DS
控制和状态信号
WR： 三态，输出。写命令信号；
RD： 三态，输出。读命令信号； IO/M：三态，输出。指出当前访问的是存储器还是I/O接
（2）控制标志 ：控制标志是用来控制CPU的工作方式或工 作状态 。
TF：陷阱标志或单步操作标志 ：IF：中断允许标志
DF：方向标志 3．段寄存器 8086CPU共有4个16位的段寄存器，用来存放每一个逻 辑段的段起始地址。 （1）代码段寄存器CS （3）堆栈段寄存器SS （2）数据段寄存器DS （4）附加段寄存器ES
微处理器工作时序、存储器和I/O组织
教学难点：8086微处理器的工作时序、存储器和I/O组织
2.1 8086微处理器的内部结构
微型计算机是由具有不同功能的一些部件组成的，包含运 算器和控制器电路的大规模集成电路，称为微处理器 (Mirocomputerter)，其职能是执行算术/逻辑运算，并负责 控制整个计算机系统，使之能自动协调地完成各种操作。 2.1.1 基本性能指标 16位微处理器； 采用高速运算性能的HMOS工艺制造，芯片上集成了2.9万 只晶体管； 使用单一的+5V电源，40条引脚双列直插式封装； 时钟频率为5MHz~10MHz，基本指令执行时间为.3ms~0.6ms 16根数据线和20根地址线，可寻址的地址空间达1MB 8086可以和浮点运算器、I/O处理器或其他处理器组成多处 理器系统，从而极大地提高了系统的数据吞吐能力和数据处 理能力。
数据寄存器
SP BP SI DI
IP
通用寄存器
地址指针和 变址寄存器
FLAGS
CS DS SS ES
控制寄存器
段寄存器
8086CPU内部寄存器结构
1．通用寄存器 (复习)
通用寄存器分为数据寄存器与指针和变址寄存器两组。 数据寄存器包括4个16位的寄存器AX、BX、CX和DX，一 般用来存放16位数据，故称为数据寄存器。其中的每一个又 可根据需要将高8位和低8位分成独立的两个8位寄存器来使 用，即AH、BH、CH、DH和AL、BL、CL、DL两组，用于存放8 位数据，它们均可独立寻址、独立使用。 指针和变址寄存器包括指针寄存器SP、BP和变址寄存器 SI、DI，都是16位寄存器, ，一般用来存放地址的偏移量。 这8个16位通用寄存器都具有通用性，从而提高了指令 系统的灵活性。但在有些指令中，这些通用寄存器还各自有 特定的用法 ，见下表。

2.1.2 8086/8088微处理器 内部结构组成
通 AH BH CH DH SP BP DI SI AL BL CL DL AX BX CX DX
20位地址线
地址总线 20位 数据总线 8088:8位 8086:16位
8/16位 外部 数据 线
16位内 部数据 线
用 寄 存 器
SI
DI
2．控制寄存器
指令指针寄存器IP
：是一个16位的寄存器，存放EU要执
行的下一条指令的偏移地址（段内偏移），用以控制程序 中指令的执行顺序，实现对代码段指令的跟踪 。 标志寄存器F ：是一个16位的寄存器，共9个标志，其中6
个用作状态标志，3个用作控制标志。
（1）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。 CF：进位标志 ；PF：奇偶标志 ；AF：辅助进位标志 ZF：零标志 ；SF：符号标志 ；OF：溢出标志
• 两个单元独立，并行工作，使指令的读取与执行部分 重叠，提高了指令的执行速度—— 指令流水线结构
取指 执行 取指 执行 取指 执行 非流水执行方式 BIU EU 取指 取指 执行 取指 执行 取指 取指 执行 执行 时间 取指 执行 时间
8086/8088 流水线执行方式
2.1.3 8086CPU的寄存器结构(复习)
ALE： 三态，输出。高：AB地址有效； DT/ R：三态，输出。数据传送方向，高：CPU输出， 低：CPU输入 BHE／S7（输出，复用信号）
在总线周期的 T1 状态，如果 BHE／S7 引脚输出低电平 的 BHE 信号，则表示高 8 位数据线 AD15 ～ AD8 上的数据有 效；在 T2、T3、T4 及 TW 状态，BHE／S7 引脚输出状态信 号 S7 。
口。高：内存 ，低： I/O接口
DEN：三态，输出。低电平时，表示DB上的数据有效； RESET：输入，为高时，CPU执行复位; 本信号的输入会引起 CPU立即结束当前操作。这个信号必须保持至少 4 个时钟周期 的有效（高电平）状态，以使 CPU 完成内部复位过程。复位使 ES,DS,SS,FR,IP及队列清0,CS=FFFFH.当本信号返回低电平时， CPU 立即开始重新启动过程；
2．总线接口部件BIU
总线接口部件BIU内部设有四个16位段地址寄存器：代码 段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄 存器ES，一个16位指令指针寄存器IP，一个6字节指令队列缓 冲器，20位地址加法器和总线控制电路。 主要功能：根据执行部件EU的请求，负责完成CPU与存 储器或I/O设备之间的数据传送。
第2章 微处理器外部特性
本章主要教学内容（教材p2-23）

8086微处理器的内部结构
8086微处理器的外部引脚特性 8086微处理器的存储器和 I/O组织 8086的时钟和总线概念及其最小/最大工作方式


教学内容：8086微处理器结构，8086存储器结构， 8086总线结构和总线周期 教学重点：8086微处理器的组成外部引脚特性 ； 8086
号S6-S3分时复用。
A15～A8
：三态，输出。输出8位地址信号。
强调：
A19／S6～A16／S3（Address／Status ，输出三态）
这些引线也是多路开关的输出。在存储器操作总线周期 的 T1 状态时，这些线是地址线的最高 4 位；在 I／O 操作 时，不用这些地址线（只需 16 位），所以在 T1 状态时，他 们低电平。在存储器或 I／O 操作的 T2、T3、TW 状态时， 这些线用来表示 CPU 当前的状态。