微机原理电子教案第2章剖析.ppt

第2章 16位和32位微处理器 本章重点 : CPU的编程结构 ?标志寄存器的含义 ?CPU的操作时序 ?CPU的中断分类和中断向量 硬件中断和软件中断的区别，软件中断的特点 ?80386 的功能部件 32位微型机的三种工作方式 本章重点： 32位微型机中指令流水线和地址流水线和实现 32微型机中的两级存储管理 逻辑地址到线性地址的转换 逻辑地址到物理地址的转换 线性地址到物理地址的转换 Pentium采用的CISC和RISC技术 分支预测技术的设计思想和实现方法 本章重点： Pentium的技术特点 Pentium的主要部件 Pentium的主要信号 Pentium的总线状态和总线周期 Itanium的主要新技术 教学建议： 以8086为基础，以80386 作过渡，以Pentium中的技术为重点。 本章用6学时，其中： 8086用 3学时 80386用 1学时 Pentium用 2学时 微处理器的性能指标： ① 字长 ② 主频 2.1 16位微处理器80862.1.1 8086的编程结构  从功能上，8086分为两部分，即 1.总线接口部件(bus interface unit，BIU) 2.执行部件(execution unit，EU) 1. 总线接口部件 总线接口部件负责与存储器、I/O端口传送数据 ，由下列4部分组成： ① 4个段地址寄存器（CS、DS、ES、SS） ② 16位的指令指针寄存器 IP(Instruction Pointer) ③ 20位的地址加法器 ④ 6字节的指令队列缓冲器 2. 执行部件 执行部件负责指令的执行 ，由下列4部分组成： ① 4个通用寄存器，即AX、BX、CX、DX； ② 4个专用寄存器，即 基数指针寄存器BP（base pointer） 堆栈指针寄存器SP(stack pointer) 源变址寄存器SI(source index) 目的变址寄存器DI(destination index)； ③ 标志寄存器； ④ 算术逻辑部件ＡＬＵ(arithmetic logic unit)。 标志寄存器共有16位，其中7位未用，所用的各位含义如下： 根据功能，8086的标志可以分为两类： 1.状态标志 2.控制标志 状态标志有6个，即SF、ZF、PF、CF、AF和OF ① 符号标志SF(sign flag ) ② 零标志ZF(zero flag) ③ 奇偶标志PF(parity flag) ④ 进位标志CF(carry flag) ⑤ 辅助进位标志ＡＦ(auxiliary carry flag) ⑥ 溢出标志ＯＦ(overflow flag) 控制标志有3个，即 ① 方向标志DF(direction flag) ② 中断允许标志IF(interrupt enable flag) ③ 跟踪标志TF(trap flag)又称为单步标志 3. 8086的总线周期的概念 典型的8086总线周期序列： ① T1状态，发地址信息 ② T2状态，总线的高4位输出状态信息 ③ T3状态，高4位 状态信息，低16位 数据 ④ T3之后，可能插入TW ⑤ 在T4状态，结束。 2.1.2 8086的引脚信号和工作模式 1. 最小模式和最大模式的概念 (1)最小模式: 在系统中只有一个微处理器。 (2)最大模式： 两个或多个微处理器（主处理器、协处理器） 2. 8086/8088的引脚信号和功能 注意点： ① 8086/8088的数据线和地址线复用 ② 8086有16根数据线 ③ 第21脚(RESET)为输入复位信号 ④ 第22引脚为“准备好”(READY)信号 ⑤ 高4位地址和状态线复用 各引脚信号： ① GND、VＣＣ 地和电源 ② AD15～AD0 地址/数据复用 ③ A19/S6～A16/S3 地址/状态复用 ④ BHE＃/S7 高8位数据总线允许/状态复用 ⑤ NMI 非屏蔽中断输入 ⑥ INTR 可屏蔽中断请求信号输入 ⑦ RD＃ 读信号输出 ⑧ CLK 时钟输入 ⑨ RESET 复位信号输入 ⑩ READY “准备好”信号输入 ⑾ TEST＃ 测试信号输入 ⑿ MN/MX＃ 最小和最大模式控制输入 3. 最小模式 引脚信号： ① INTA＃ 中断响应信号输出 ② ALE 地址锁存允许信号输出 ③ DEN＃ 数据允许信号 ④ DT