通用微处理器

第五章 通用微处理器

5.1 8086/8088 CPU 的外特性

一、8086/8088 CPU 的引脚信号

1) 地址线：015AD ~AD ，1619A ~A ，20位地址总线，地址线和数据线分时复用； 2) 数据线：015AD ~AD ，07AD ~AD

3) ALE ：地址锁存信号，高电平时015AD ~AD 为地址信息，输出； 4)

DEN ：数据允许信号，输出；

5) DT /R ：数据收发信号； 6) RD ：读信号，输出；

7)

WR ：写信号，输出；

8) M /IO ：存储器/输入输出控制信号，输出； 9) RESET ：复位信号，输入；

10) NMI ：不可屏蔽中断信号，输入； 11) INTR ：中断信号，输入；

12) READY ：数据准备好，输入； 13) CLK ：时钟信号，输入；

14) MN/MX：最大模式、最小模式控制信号，输入。

二、数据和地址信号线的分时复用

8282：8位地址锁存器，STB锁存信号，需要3片；

8286：8位数据收发器，需要2片。

T=1时，数据由A端输入，B端输出；

T=0时，数据由A端输出，B端输入；

OE：输出允许。

5.2 8086 CPU的内部结构

一、8086 CPU的结构特点

1.两级流水结构；

2.总线分时复用；

3.存储空间分段管理；

4.指令集丰富；

5.寄存器组丰富。

二、寄存器组

1.数据寄存器组：

AX：累加器，BX：基址寄存器，CX：计数器，DX：数据寄存器。

2.指示寄存器和变址寄存器组：

SI：源变址器，DI：目的变址器，SP：堆栈指示器，BP：基础指示器。

3.段寄存器：

CS：代码段寄存器，DS：数据段寄存器，ES：辅助段寄存器，SS：堆栈段寄存器。

4.程序计数器：IP；

5.标志寄存器：IF

进位标志：CF，零标志：ZF，符号标志：SF，溢出标志：OF，辅助进位标志：AF，

奇偶标志：PF，方向标志：DF，中断标志：IF，跟踪标志：TF。

1：偶数0：低→高0：不允许

0：奇数1：高→低1：允许

三、20位地址形成

1.存在的矛盾：8086CPU有20根地址线，寻址能力为1M，而内部的寄存器为16位寄存器，

每个寄存器的寻址能力为64K。

2.解决办法：分段寻址，用两个16位寄存器转换为1个20位地址。

每个地址分为两部分，段地址和偏移地址，称为一个逻辑地址，表示为段地址:偏移地址。

每个段的大小为64K，段地址表示段的起始地址，偏移地址表示段内的地址。

一个真实的内存地址称为物理地址，是每个内存单元的唯一的20位地址。

3.逻辑地址和物理地址的转换公式：

物理地址= 10H*段地址+ 偏移地址。

一个逻辑地址唯一地对应着一个物理地址，而一个物理地址对应于多个逻辑地址。

FFFFH:0 = FFFF0H F000H:FFF0H = FFFF0H

4.偏移地址寄存器与段寄存器之间的默认对应关系：

代码段：CS:IP；

数据段：DS:BX，DS:SI，DS:DI；

堆栈段：SS:SP，SS:BP。

5.段与段之间是有交叠的，相邻段之间相差16Bytes。

DS=1000H, CS=1001H

数据段的物理地址：10000H~1FFFFH

代码段的物理地址：10010H~2000FH

五、数据在存储器中的存放次序

数据在存储器中的存放方式称为字序，8086的存放原则是：低位在前，高位在后。 例如：在20000H 地址存放55AAH

long int a = 0x22334455;

六、堆栈

1. 堆栈的概念

堆栈是由栈顶和栈底构成的，每次对数据的操作都是在栈顶进行的。 堆栈的操作有两种：入栈 – PUSH, 出栈 – POP 。

2. 8086堆栈操作的过程

8086中当前堆栈的栈顶由SS:SP 指示； 入栈过程：PUSH AX 假设：SS=9000H, SP=1000H, AX=55AAH

1) SP-1→SP ：SP=0FFFH ；

2) 将AH →SS:SP 中：[90FFFH]=55H ； 3) SP-1→SP ：SP=0FFEH;

4) 将AL →SS:SP 中：[90FFEH]=AAH 。 出栈操作：POP BX

1) SS:SP →BL ：BL=AAH ；

AAH 55H

20000H 20001H

55H 44H 60000H 60001H 33H 22H

60002H 60003H

…

…

…

10000H

10010H

1FFFFH

2000FH

数据段

代码段

2) SP+1→SP ：SP=0FFFH; 3) SS:SP →BH ：BH=55H 4) SP+1→SP 。

5.3 8086的工作时序

8086CPU 读数据时序

CLK

M/IO 地址输出

A19~A16

地址输出AD15~AD0数据输出

ALE

RD

DT/R

DEN

T 1

T 2

T 3

T 4

采样READY信号

一、T1状态：

M /IO ：置高电平，表示存储器读，一直持续到

T 4状态；

地址：由A 19~A 16和AD 15~AD 0送出地址数据；

ALE ：通知8282对地址数据进行锁存，在ALE 的下降沿锁存地址；

DT /R ：输出低电平，表示总线读周期； DEN ：输出高电平，禁止8286进行数据收发。

AAH 55H

90FFEH 90FFFH

91000H