第2章 8086微处理器和其系统(2010.9).ppt

2.1.1 8086CPU的结构 EU：内部寄存器 EU：标志寄存器FR 2.1.1 8086CPU的结构 段地址: BIU IP：指令指针寄存器（16位） 又称程序计数器； 存放将要执行指令的地址。每取一条指令IP自动增量，指向下一条指令。 地址加法器 用于产生20 位物理地址。段地址CS左移4位＋IP（或内部暂存器） 指令队列缓冲器： 是一个与CPU速度相匹配的高速缓冲寄存器。 8086缓冲器有6字节 输入/输出控制电路（总线控制逻辑） 是CPU外部三总线（AB、DB、CB）的控制电路，它控制CPU与其他部件交换数据、地址、状态及控制信息。 总线接口部件和执行部件的管理 当8086指令队列缓冲区中有2字节空闲时，总线接口部件就自动将指令从内存中预取到指令队列缓冲器中。 每当EU部件要执行一条指令时，它就从指令队列头部取出指令，后续指令自动向前推进。EU要花几个时钟周期执行指令，指令执行中若需要访问内存或I/O设备，EU就向BIU申请总线周期， 若BIU总线空闲，则立即响应； 若BIU忙，则待取指令操作完成后再响应EU的总线请求。 当指令队列已满，EU又没有申请总线时，则总线空闲。 遇到转移、调用及返回指令时，原先预取到指令队列中的指令已不再有用，BIU就自动清除指令队列中已有内容，从转移、调用或返回的新地址开始，重新从内存中预读取指令并填充指令队列。 2.1.2 8086引脚的功能 8086总线周期 时钟周期：CPU的基本时间计量单位（一个T状态：T1、T2、T3、TW、T4、TI），它由计算机的主频决定； 总线周期：由若干个时钟周期组成，完成一个基本的操作 。典型总线周期（操作）： 存储器读总线周期 存储器写总线周期 I/O读总线周期 I/O写总线周期 指令：由若干总线周期组成。 8086总线周期 8086一个基本总线周期由4个时钟周期（T状态）组成： T1状态： 总线输出地址（存储器或I/O口）。 T2状态： 总线上撤消地址 输入时：使总线低16位呈现高阻状态，为数据传输作准备 输出时: 直接输出数据。 T3状态：总线低16位传输写出或输入的数据。 T4状态：总线周期结束，若为总线读周期则在T4前沿将数据读入CPU。 TW等待状态（WAIT） 当内存或外设来不及与总线进行数据交换时，需要在T3和T4之间插入若干个Tw。通过查询READY（准备好引脚，输入，高有效）信号以确定Tw状态个数。判断依据： 1. 在T3的前沿检测READY引脚是否有效 2. 如果READY无效，在T3和它T4之间插入一个等效于T3的Tw ，转1 3. 如果READY有效，执行完该T状态，进入T4状态 TI空闲状态（IDLE） 当BIU不执行任何读写总线操作时，系统总线上插入TI，形成空闲周期（状态）。 8086引脚的功能 8086引脚的功能 1. 数据和地址引脚 AD15～AD0（Address/Data） 地址/数据分时复用引脚，双向、三态 这些引脚在访问存储器或I/O时 T1状态：输出地址A15～A0 T2、T3状态： 读周期：T2先浮空（高组态），T3读入数据D15～D0 写周期：写出数据D15～D0 总线请求响应执行时前，三态总线浮空 1. 数据和地址引脚（续2） A19/S6～A16/S3（Address/Status）:地址/状态分时复用引脚，输出、三态 这些引脚在访问存储器时 T1状态输出高4位地址A19～A16 在访问外设时 T1状态全部输出无效电平（低电平) 其他时间输出状态信号S6～S3 S6=0 表明8086CPU占用总线 S5表明中断允许标志IF的设置情况。 IF=0时，S5=0；IF=1时，S5=1。 S4 、 S3代码组合的意义 2.读写控制引脚 ALE（Address Latch Enable） 地址锁存允许，输出、三态、高电平有效，为锁存器提供锁存信号（锁存地址） T1状态时，ALE输出高电平，打开锁存器，允许总线数据进入锁存器（锁存器数据随总线数据AD19～AD0变化而变化） 下降沿：关闭锁存器，将最后次的总线数据锁存，作为地址A19～A0。 2.读写控制引脚（续2） M / IO *（ Memory / Input and Output），存储器或I/O访问，输出、三态 0：CPU访问（读、写）I/O口，这时地址总线A15～A0提供16位I/O口地址（0000H～FFFFH） 1：CPU访问（读、写）存储器，这时地址总线A19～A0提供20位存储器地址 （00000H～FFFFFH） M/IO *要与WR*、RD*信号配合使用。 WR*：写控制，输出、三态、0有效：表示CPU正向存储器或I/O口写数据 RD*：读控制，输出、三态、 0有效：表示CPU正从存储器或I/O端口读数据