微型计算机概述1

执行
取指 执行
取指令和执行指令并行进行； 提高了微处理器的指令执行速度以及总线的利用率。
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2) 设立地址段寄存器 a)8088内部地址线为16位，故由ALU提供的最大地址空 间为64KB。 b)将存储器的空间分成若干段，每段64KB。 c)8088中设立一些段寄存器，存放段的起始地址（16 位）。 d)实际地址等于段地址和CPU提供的16位偏移地址按一 定规律相加而形成的20位地址。
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9）RD ：读信号，三态输出，低电平有效，表
示CPU正在读存贮器或I/O端口。
10）READY：准备就绪输入信号，接收来 自于内存单元或I/O端口向CPU发来的 “准备好”状态信号，表示CPU访问的 存储器或I/O端口已为传送做好准备。若 未准备就绪，则要求CPU插入TWAIT周期， 直至ready有效为止。
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11）INTR：可屏蔽中断请求输入信号，电平触 发， CPU在每条指令执行的最后一个时钟周 期采样该信号，决定是否进入中断响应周期， 该信号可以用软件复位内部的中断允许位进行 屏蔽 12）TEST：测试信号输入引脚，低电平有效， TEST信号与WAIT指令结合起来使用，CPU执 行WAIT指令后，处于等待状态，当TEST引脚 输入低电平时，系统脱离等待状态，继续执行 被暂停执行的指令。 13）NMI：非屏蔽中断输入信号，边沿触发，正 跳变有效。该信号不能被屏蔽，当有效时， CPU在现行指令执行结束后就引起中断。
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1) 建立4字节的指令预取队列 a) 8位微处理器，取指和执行指令顺序进行，总线 利用率低。 取指 执行 取指 执行
b) 在8088中，设置了4字节的指令预取队列。 CPU从队列中取出指令执行； 总线接口单元负责从内存中取出指令来补充队列 （当队列中有两个字节以上的空位时）；
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取指
执行
取指
e)8088的地址空间为1MB。
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3) 在结构上和指令设置方面支持多微处理器系统 a)8088进行复杂运算比较耗费时间。 b)开发了专门用于浮点运算的协处理器。
c)8088中在结构和指令方面已经考虑了能够和8087 相连接，组成运算速度很高的处理单元。
d) 8088中在结构和指令方面已经考虑了能够构成共 享总线的多微处理器系统结构 。
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7）DEN:数据允许信号，用作数据总线驱 动器的片选信号，表示CPU当前准备发 送或接收一项数据。 8）ALE：地址锁存允许信号，CPU通过该 引脚向地址锁存器8282/8283发出地址锁 存允许信号，把当前地址/数据复用总线 上输出的地址信息，锁存到地址锁存器 8282/8283中去。注意：ALE信号不能被 浮空。
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14）RESET：CPU的复位输入信号，高电平有 效，为使CPU完成内部复位，该信号至少保持 4个时钟周期。当RESET返回低电平时，CPU 将重新启动。
复位后的内部寄存器状态
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复位后各引脚的状态 （续）
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15）INTA：CPU输出的中断响应信号，表示 CPU响应了外部输入的INTR信号。 16）HOLD：高电平有效的输入信号，用于向 CPU请求总线。当某一部件要占用系统总线时， 可通过这条输入线向CPU提出请求。 17）HLDA：CPU对HOLD请求的响应信号。 18 ） SS0: 是 一 条 状 态 输 出 线 ， 用 来 与 IO/M 、 DT/R决定8088芯片当前总线周期的读写操作 。
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• CPU包含运算器、控制器及其他功能，能进行算 术、逻辑及控制操作 。 • 内存指微型计算机内部的存贮器。 1）内存存放微型计算机要执行的程序和数据。 2）存储器由若干单元组成，每个单元为一个字 节（8位二进制数）。 3）存储单元的地址为存储单元的编号，地址从0 开始，常用16进制数表示。 • 系统总线是用来传送信息的一组通信线，包括地 址总线、数据总线和控制总线 。
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IO/M、DT/R、 SS0状态编码
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19）CLK：主时钟信号，8088的标准时钟 频率为5MHz。 20）V CC ：5V电源输入引脚。 21）GND：接地端。
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微型计算机概述
微型计算机的发展 微型计算机的基本结构 8088(8086)CPU 系统总线的形成
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微型计算机的发展
第一代（1971~1973）：4位、低档8位 第二代（1974~1978）：中高档8位 第三代（1978~1981）：16位 第四代（1981~1992）：32位 第五代（1993~ ）：64位
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2）A8~A15 :三态输出引线。 CPU寻址内存或接口时，这些引线送出地 址A8~A15。 3）AD0~AD7：分时复用的地址数据线。 传送地址时三态输出。 传送数据时可双向三态输入/输出。 CPU读写数据时，先给出地址再读写数据； 于是地址与数据在时序上存在先后； 在CPU的外部配置地址锁存器；
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• 机器码不便记忆，易出错 • 常用助记符加操作数表示指令 上述程序可写成： MOV AL，7 ADD AL，10 HLT • 机器码表示的程序存放于内存之某一区域中 • 微处理器通过总线依据指令的顺序将指令一条 接一条取进微处理器并执行
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I.
8088(8086)CPU
概述 8088的指令以字节为基础，具有如下特点： 1）建立4字节的指令预取队列 2）设立地址段寄存器 3）在结构上和指令设置方面支持多微处理 器系统
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微型计算机的基本结构
微型计算机的组成及各部分的功能： 微型计算机系统由硬件系统和软件 系统两大部分组成 外设 (a)硬件系统
内存
内存 系统总线
接口
C
P
U
总 线 形 成
接口
பைடு நூலகம்接口
接口
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• • •
•
图中虚线中的部分称为微型计算机； 若集成在一块集成电路芯片上，则称为 单片微型计算机，简称单片机； 若再包括构成构成微型计算机所必须的 外设，则称为微型计算机系统； 微型计算机的主要组成部分： 1）微处理器或中央处理单元（CPU） 2）内部存储器（简称内存） 3）输入输出接口（简称接口） 4）系统总线
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II. 8088 CPU引线及其功能
a)8088 CPU有40条引线 b)许多引线具有双重功 能，分时复用工作。 c)具有MN/MX输入引 线，为1时，8088 CPU 工作于最小模式，为0 时工作于最大模式。
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d) 8086/8088CPU的两种工作模式
最小模式:系统中只有一个8088/8086微处理器， 所有总线控制信号均直接由8088/8086CPU产生， 系统中的总线控制逻辑电路被减到最少，适用 于规模较小的微机应用系统 。
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例：求解“7+10=?” 解：具体步骤包括： 7→AL ，AL+10→AL 含义：把7送到AL； 将AL中的7和10相加； 将获得的结果存入AL；
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变成计算机能够直接识别程序 10110000 00000111 第一条指令 00000100 00001010 第二条指令 11110100 第三条指令
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S6始终为低； S5指示状态寄存器中的中断允许标志的状态； S4、S3如下表：
S4 S3 所代表段寄存器 0 0 数据段寄存器 0 1 1 1 0 1 堆栈段寄存器 代码段寄存器或不使用 附加段寄存器
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当CPU访问I/O端口时，不使用这4位地 址，这4条线的输出均为低电平。 在一些特殊情形，这4条线还可处于高 阻状态。
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• 接口是介于计算机和外部设备之间的一个 中间部件 (b)软件系统 由系统软件和应用软件组成
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微型计算机的工作过程 • 微型计算机将任务分解成一些列基本动作 • CPU的基本动作（ CPU的操作）： 1）简单的算术运算或逻辑运算 2）从存贮器取数、存数 3）由接口取数、送数 • 通知微处理器进行某种操作的代码称为指令 • 微处理器在一个时刻只能完成一种操作 • 完成某种任务的一组指令称为程序，计算机 的工作就是执行程序
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8089协处理器有一套专门用于输入/输出操作 的指令系统，可以直接为输入/输出设备服务 ，使主处理器不再承担这类工作。在系统中 增加8089协处理器之后，会明显提高主处理 器的效率，尤其是在输入/输出操作比较频繁 的系统中。
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最小模式下的引线 最小模式下，8088 CPU的引线如图 (不包括括号内的信号)。 1）A16~A19/S3~S6:分时复用、三态输出。 在CPU执行指令的过程中， 某一时刻输出A16~A19（地址的最高4位）。 另一时刻输出状态信息S3~S6。
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最大模式：系统至少包含两个微处理器， 其中一个为主处理器，即8086/8086CPU， 其它的称之为协处理器，即协助主处理器 工作。 与8088/8086CPU配合工作的协处理器有两类， 一类是数值协处理器8087，另一类是输入/输出 协处理器8089。 8087专用于数值运算，能实现多种类型的数值 运算，如高精度的整型和浮点型数值运算，超越 函数（三角函数、对数函数）的计算等。
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4）IO/M (IO/Memory):存储器或I/O端口访问 信号。 5）WR:写信号，三态输出，低电平有效，表 示CPU正在写存贮器或I/O端口。 6）DT/R :数据发出/接收控制信号， 控制数据总线驱动器8286/8287的数据传 送方向，当该信号为高电平时，表示数据 由CPU经总线收发器8286/8287输出，否则， 数据传送方向相反。