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微机原理与接口技术 第 2 章 80x86微处理器 及其系统结构 2.1 8086/8088微处理器 2.2 8086/8088系统组成 2.3 现代微处理器系统 8086/8088微处理器的特点 ◆ Intel公司相继推出的16位微处理器8086/8088，80286，32位的80386，80486，一直到全新的Pentium（80586）……这一飞速更新换代的微处理器系列被称作Intel 80x86系列，是当今微机独领风骚的主流机型。 ◆ 16位微处理器8086集成了2.9万只晶体管，单一+5V电源，主频5MHz/10MHz，内部和外部数据总线16位，地址总线20位，可寻址空间达1MB（内存寻址1MB ，I/O端口寻址64KB ）。 ◆准16位微处理器8088是IBM PC/XT，以及早期流行的个人计算机的微处理器。8088和8086的内部结构基本相同，两者的软件也完全兼容，主要区别是：8086外部是16位数据总线，而8088外部是8位数据总线。 2.1.1 8086/8088微处理器结构 8086/8088由两个独立的工作部件：执行部件EU（Execution Unit）和总线接口部件BIU（Bus Interface Unit）构成。 EU = ALU+ 执行CU+ R 阵列 负责指令的译码和执行 BIU = 指令队列+地址∑+ R 阵列 + 总线 CU 负责与存储器或者I/O接口传送信息 BIU 和 EU 采用“流水线式”的非同步工作模式，使得总线控制逻辑和指令执行逻辑之间既互相独立又互相配合。 8086/8088结构示意图 8086/8088的寄存器 标志寄存器 状态标志: ZF 零标志 1=结果为0， 0=结果不为0 SF 符号标志 1=结果符号位为负，0=结果符号位为正 OF 溢出标志 1=表示有符号数运算超出（补码）范围 CF 进位标志 1=结果有进位，0=结果无进位 AF 辅助进位标志 （用于十进制数调整指令） PF 奇偶标志 1=结果偶数个1，0=结果奇数个1 控制标志： DF 方向标志 （为串操作指令指明偏移址改变的方向） IF 中断标志 1=允许外部中断 TF 陷井标志 1=处理机进入单步执行方式 存储器物理地址的形成 8086/8088内存以字节为单位，容量 1M字节 ， 地址范围 00000H～0FFFFFH。 内存（逻辑）地址表示： 段基址（16 位2# ） : 偏移址（16 位2# ） 内存（物理）地址映射： 段基址×16＋偏移址 例如：逻辑地址 0100H：02A0H 物理地址 0100H×16d＋02A0H =01000H＋02A0H=012A0H 2.1.2 8086/8088的总线周期 ◆8086/8088通过BIU完成的一次总线操作，称作一个总线周期。 ◆一个总线周期由若干个时钟周期（T）组成。 ◆8086/8088的基本总线周期，由T1，T2，T3，T4表示的4个时钟周期组成。 ◆总线读/写操作基本总线周期的时序： 在T1状态，输出读/写对象的地址； 在T2~T3状态，数据总线传送数据； 在T4状态，表示读/写结束。 TW时钟状态和TI时钟状态 ◆TW时钟状态 在用基本总线周期进行读/写操作时，系统的“Ready”电路会产生READY信号。当CPU在T3状态检测到READY无效信号，表示数据传送未完成，在T3之后插入1~n个等待周期TW 。所以，读/写总线周期是（4+n）T 。 在基本总线周期中插入TW状态，实际是快速CPU对慢速存储器或I/O设备的一种等待。 ◆TI时钟状态 当8086/8088的不需要执行总线操作时，BIU执行1~n个空闲周期TI，进入总线空闲状态（空操作）。TI只是指总线操作的空闲，CPU内部仍可进行有效操作。 在两个总线周期之间插入TI状态，实际是总线接口部件BIU对执行部件EU的一种等待。 2.1.3 8086/8088的管脚特性 ◆8086/8088为40管脚的双列直插式组件封装，其中24～31管脚功能取决于工作在最小模式（单处理器）还是最大模式（多处理器）有所不同。 ◆MN/MX：最小/最大模式选择信号。MN/MX=1（Vcc），设置为最小模式；MN/MX=0（GND），设置为最大模式。 ◆8086/8088最小模式的所有具有三态的管脚，在处理器让出总线控制权时呈现高阻态（浮空态）。 ◆ 8086和8088的管脚略有不同。 8086/8088的管脚图 8088的管脚 8086的管脚 8086最小模式的主要管脚 CLK：系统时钟信号 ，输入