微型计算机原理与接口技术课件(第二版)冯博琴第2章.ppt
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1、1第第2 2章章微处理器与总线2主要内容:n微处理器的一般构成及工作原理;微处理器的一般构成及工作原理;n80888088微处理器的特点、引线及结构;微处理器的特点、引线及结构;n总线的一般概念;总线的一般概念;n* *8038680386微处理器的特点及结构;微处理器的特点及结构;n* *Pentium 4Pentium 4微处理器中的新技术微处理器中的新技术。32.12.1 微型机概述4了解:n微处理器的功能;微处理器的功能;n微处理器的基本组成。微处理器的基本组成。5微处理器的功能n是计算机系统的核心是计算机系统的核心n根据指令实现各种相应的运算根据指令实现各种相应的运算n实现数据的暂存
2、实现数据的暂存n实现与存储器和接口的信息通信实现与存储器和接口的信息通信n .6微处理器的一般构成n运算器运算器n控制器控制器n内部寄存器组内部寄存器组72.2 80882.2 8088微处理器8主要内容:n8088/8086CPU的特点的特点n8088CPU外部引线及功能;外部引线及功能;n8088CPU的内部结构和特点;的内部结构和特点;n各内部寄存器的功能;各内部寄存器的功能;n8088的工作时序。的工作时序。9一、8088/8086CPU的特点n了解:了解:n程序与程序与指令指令n指令执行的一般过程指令执行的一般过程n指令的串行执行与并行流水线执行指令的串行执行与并行流水线执行n808
3、8/8086CPU的主要特点的主要特点101. 程序和指令n程序:程序:n具有一定功能的指令的有序集合具有一定功能的指令的有序集合n指令:指令:n由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。由人向计算机发出的、能够为计算机所识别的命令。112. 指令执行的一般过程 取指令取指令 指令译码指令译码 读取操作数读取操作数 执行指令执行指令 存放结果存放结果123. 串行和并行方式的指令流水线n串行工作方式:串行工作方式: 控制器和运算器交替工作,按顺序完成控制器和运算器交替工作,按顺序完成 上述指令执行过程。上述指令执行过程。n并行工作方式:并行工作方式: 运算器和控制器可同时工作。运算器和控制
4、器可同时工作。13串行工作方式n80888088以前的以前的CPUCPU采用串行工作方式:采用串行工作方式:取指令取指令1执行执行指令指令1分析分析指令指令1CPUBUS忙碌忙碌忙碌忙碌取指令取指令2执行执行指令指令2分析分析指令指令214并行工作方式n8088CPU采用并行工作方式采用并行工作方式BIU EU取指令取指令1执行执行指令指令1分析分析指令指令1CPU取指令取指令2执行执行指令指令2分析分析指令指令2取指令取指令2执行执行指令指令2分析分析指令指令2忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌忙碌154. 8088/8086 CPU的特点n采用并行流水线工作方式采用并行流水线工作方式 通
5、过设置指令预取队列实现通过设置指令预取队列实现n对内存空间实行分段管理对内存空间实行分段管理 将内存分为将内存分为4 4个段并设置地址段寄存器,以实个段并设置地址段寄存器,以实 现对现对1 1MBMB空间的寻址空间的寻址n支持多处理器系统支持多处理器系统CPU内内部结构部结构存储器存储器寻址部寻址部分分工作模工作模式式168088CPU的两种工作模式n8088可工作于两种模式下可工作于两种模式下 最小模式最小模式 最大模式最大模式n最小模式为单处理器模式,控制信号较少,最小模式为单处理器模式,控制信号较少,一般可不必接总线控制器。一般可不必接总线控制器。n最大模式为多处理器模式,控制信号较多,
6、最大模式为多处理器模式,控制信号较多,须通过总线控制器与总线相连。须通过总线控制器与总线相连。17n注意下列几点:注意下列几点:n 8086的数据线和地址线是复用的,的数据线和地址线是复用的,n 8086可用高可用高8位传送位传送1字节,也可用低字节,也可用低8位传位传送送1个字节,还可一次传送个字节,还可一次传送1个字个字n RESET是系统复位信号是系统复位信号18两种工作模式的选择方式n80888088是工作在最小还是最大模式由是工作在最小还是最大模式由MN/MXMN/MX端状端状态决定。态决定。MN/MX=0MN/MX=0工作于最大模式,反之工作工作于最大模式,反之工作于最小模式于最小
7、模式19二、二、8088CPU的引线及功能n引脚定义的方法可大致分为:引脚定义的方法可大致分为:n每个引脚只传送一种信息(每个引脚只传送一种信息(RDRD等);等);n引脚电平的高低不同的信号(引脚电平的高低不同的信号(IO/MIO/M等);等);nCPUCPU工作于不同方式有不同的名称和定义(工作于不同方式有不同的名称和定义(WR/LOCK WR/LOCK 等);等);n分时复用引脚(分时复用引脚(ADAD7 7ADAD0 0 等)等) ;n引脚的输入和输出分别传送不同的信息(引脚的输入和输出分别传送不同的信息(RQ/GTRQ/GT)20主要引线(最小模式下)n地址线和数据线:地址线和数据线
8、:nADAD7 7-AD-AD0 0:低低8 8位地址和数据信号分时复用。位地址和数据信号分时复用。在传在传送地址信号时为单向,传送数据信号时为双向。送地址信号时为单向,传送数据信号时为双向。nA A1919-A-A1616:高高4 4位地址信号,分时复用。位地址信号,分时复用。nA A1515-A-A8 8 :输出输出8 8位地址信号。位地址信号。21主要的控制和状态信号nWRWR: 写信号;写信号;nRDRD: 读信号;读信号;nIO/MIO/M:为为“0”“0”表示访问内存,表示访问内存, 为为“1”“1”表示访问接口;表示访问接口;nDENDEN: 低电平有效时,允许进行读低电平有效时
9、,允许进行读/ /写操作;写操作;nRESETRESET:复位信号。复位信号。22例:n当当WR=1WR=1,RD=0RD=0,IO/M=0IO/M=0时,时, 表示表示CPUCPU当前正在进行当前正在进行读存储器读存储器操作操作23READY信号T T1 1T T2 2T T3 3TwaitTwaitT T4 424中断请求和响应信号nINTR:可屏蔽中断请求输入端可屏蔽中断请求输入端nNMI:非屏蔽中断请求输入端非屏蔽中断请求输入端nINTA:中断响应输出端中断响应输出端25总线保持信号nHOLD:总线保持请求信号输入端。当总线保持请求信号输入端。当CPU 以外的其他设备要求占用总线时,以
10、外的其他设备要求占用总线时, 通过该引脚向通过该引脚向CPU发出请求。发出请求。nHLDA:总线保持响应信号输出端。总线保持响应信号输出端。CPU对对 HOLD信号的响应信号信号的响应信号。2627三、三、8088CPU的内部结构n8088内部由两部分组成:内部由两部分组成: 执行单元(执行单元(EU) 总线接口单元(总线接口单元(BIU)28执行单元包括 运算器运算器 8个通用寄存器个通用寄存器 1个标志寄存器个标志寄存器 EU部分控制电路部分控制电路教材第教材第46页页图图2-6图图29执行单元n功能功能n指令译码指令译码n指令执行指令执行n暂存中间运算结果暂存中间运算结果n保存运算结果特
11、征保存运算结果特征指令的执行指令的执行在标志寄存器在标志寄存器FLAGS中中在在ALU中完成中完成在通用寄存器中在通用寄存器中30总线接口单元功能:功能:n从内存中取指令到指令预取队列从内存中取指令到指令预取队列n负责与内存或输入负责与内存或输入/输出接口之间的数据传送输出接口之间的数据传送n在执行转移程序时,在执行转移程序时,BIU使指令预取队列复位,从使指令预取队列复位,从指定的新地址取指令,并立即传给执行单元执行。指定的新地址取指令,并立即传给执行单元执行。31结论n指令预取队列的存在使指令预取队列的存在使EU和和BIU两个两个部分可同时进行工作,从而部分可同时进行工作,从而n提高了提高
12、了CPU的效率;的效率;n降低了对存储器存取速度的要求降低了对存储器存取速度的要求328088的内部寄存器n含含14个个16位寄存器,按功能可分为三类位寄存器,按功能可分为三类 8个通用寄存器个通用寄存器 4个段寄存器个段寄存器 2个控制寄存器个控制寄存器深入理解:每个寄存器中数据的含义深入理解:每个寄存器中数据的含义33通用寄存器 数据寄存器(数据寄存器(AX,BX,CX,DX) 地址指针寄存器(地址指针寄存器(SP,BP) 变址寄存器(变址寄存器(SI,DI)34数据寄存器n8088含含4个个16位数据寄存器,它位数据寄存器,它们又可分为们又可分为8个个8位寄存器,即:位寄存器,即:nAX
13、nBXnCXnDXAH,ALCH,CLBH,BLDH,DL35数据寄存器特有的习惯用法nAX:累加器。所有累加器。所有I/O指令都通过指令都通过AX与接口传送与接口传送 信息,中间运算结果也多放于信息,中间运算结果也多放于AX中;中;nBX:基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址;基址寄存器。在间接寻址中用于存放基地址;nCX:计数寄存器。用于在循环或串操作指令计数寄存器。用于在循环或串操作指令 中存放计数值;中存放计数值;nDX:数据寄存器。在间接寻址的数据寄存器。在间接寻址的I/O指令中存放指令中存放 I/O端口地址;在端口地址;在32位乘除法运算时,存放位乘除法运算时,存放 高高16位数
14、。位数。36地址指针寄存器nSP:堆栈指针寄存器,其内容为栈顶的:堆栈指针寄存器,其内容为栈顶的 偏移地址;偏移地址;nBP:基址指针寄存器,常用于在访问内基址指针寄存器,常用于在访问内 存时存放内存单元的存时存放内存单元的偏移地址。偏移地址。37BX与BP在应用上的区别n作为通用寄存器,二者均可用于存放数据;作为通用寄存器,二者均可用于存放数据;n作为基址寄存器,用作为基址寄存器,用BX表示所寻找的数据在表示所寻找的数据在数据段;用数据段;用BP则表示数据在堆栈段。则表示数据在堆栈段。38变址寄存器nSI:源变址寄存器源变址寄存器nDI:目标变址寄存器目标变址寄存器n变址寄存器常用于指令的间
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