4微机原理及应用(第四章).ppt

第4章　16位微处理器 4.1 16位微处理器概述 4.2 8086/8088 CPU的结构 4.3 8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式 4.4 8086/8088的主要操作功能 本章教学目的 本章以16位微处理器8086/8088为中心，讲解微处理器的内部结构、地址形成、内部寄存器、工作模式、总线时序、总线操作等主要内容。 在掌握8086CPU的基础上，进一步理解微处理器的工作原理以及与外部“打交道”的过程，为后面学习接口技术做准备。 4.1 16位微处理器概述 微处理器(microprocessor)——微型计算机的运算及控制部件，也称中央处理单元(CPU)。 第一代：1971年Intel公司推出的4040和8008。 第二代：1974年推出的8080，M6800及Z-80等。 第三代： 20世纪70年代后期至80年代， Intel公司的8086／8088，Motorola公司的M68000和Zilog公司的Z8000等。 Intel公司又推出了80186及80286。 第四代：1985年，80386及M68020推出市场，集成度达45万个晶体管／片。 本章学习要求 本章主要外语词汇 BIU：Bus Interface Unit，总线接口部件 EU：Execution Unit，执行部件 Stack：堆栈 NMI：Non-maskable Interrupt，非屏蔽中断 INTR：Interrupt Request，可屏蔽中断请求 4.1 16位微处理器概述 4.2 8086/8088 CPU的结构 8086为16位机（数据总线16位）； 4.2.1 执行部件 4.2.2 总线接口部件BIU BIU的功能：负责与存储器、I／O端口传送数据，即管理在存储器中存取程序和数据的实际处理过程。 补充：堆栈（STACK） 是按后进先出原则组织的一片存储区域，用来暂存一批需要回避的数据或地址。 堆栈的构造： 一端固定，具有最大地址的单元（数据由此向上堆积）。 8086堆栈的组织： 该片存储区域所包含存储单元数，其值有由初始时SP的值决定（指向栈底+1单元）。 堆栈的三种基本操作： SS、SP赋值（段的起始位置及长度） 执行堆栈指令PUSH和POP时，指令地址是由SP给出当前栈顶的偏移地址，故将SP称为堆栈指针寄存器。 4.2.3 存储器结构 地址加法器 地址加法器合成物理地址的方法： 物理地址=段地址×16+偏移地址 “段地址×16+偏移地址=物理地址”的本质含义 两个比喻说明： 说明“基础地址+偏移地址 = 物理地址” 的思想：第一个比喻 说明“段地址×16+偏移地址=物理地址”的思想：第二个比喻 8086CPU就是这样一个只能提供两张3位数据纸条的CPU。 “基础地址+偏移地址 = 物理地址” 比如说，学校、体育馆同在一条笔直的单行路上（学校位于路的起点0米处）。 读者在学校，要去图书馆，问我那里的地址，我可以用几种方式描述这个地址？ “基础地址+偏移地址 = 物理地址” （1）从学校走2826m到图书馆。这2826可以认为是图书馆的物理地址。 （2）从学校走2000m到体育馆，从体育馆再走826m到图书馆。 第一个距离2000m是相对于起点的基础地址； 第二个距离826m是将对于基础地址的偏移地址。 “段地址×16+偏移地址=物理地址” 比如我们只能通过纸条来通信，读者问我图书馆的地址，我只能将它写在纸上告诉读者。 显然我必须有一张可以容纳 4 位数据的纸条才能写下2826这个数据： “段地址×16+偏移地址=物理地址” 不巧的是，没有能容纳4位数据的纸条，仅有两张可以容纳3位数据的纸条。 这样我只能以这种方式告诉读者2826这个数据： 段的概念 以后，在编程时可以根据需要，将若干地址连续的内存单元看作一个段，用段地址×16定位段的起始地址（基础地址），用偏移地址定位段中的内存单元。 内存单元地址小结 （1）观察下面的地址，读者有什么发现？ 结论：CPU可以用不同的段地址和偏移地址形成同一个物理地址。 （2）如果给定一个段地址，仅通过变化偏移地址来进行寻址，最多可以定位多少内存单元？ 结论：偏移地址16位，变化范围为0~FFFFH，仅用偏移地址来寻址最多可寻64K个内存单元。 比如：给定段地址1000H，用偏移地址寻址，CPU的寻址范围为：10000H~1FFFFH。 在8086PC机中，存储单元的地址用两个元素来描述。即段地址和偏移地址。 “数据在21F60H内存单元中。”对于8086PC机的两种描述： （a）数据存在内存2000:1F60单元中； （b）数据存在内