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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 习题例 8086/8088微处理器 ◆Intel公司相继推出的8086/8088，80286，32位的80386，80486，一直到全新的Pentium（80586）……这一微处理器系列被称作Intel 80x86系列，是当今微机主流机型。 ◆16位微处理器8086集成了2.9万只晶体管，+5V电源，主频5MHz/10MHz，内/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PC/XT个人计算机的微处理器。8088和8086的内部结构基本相同，软件也完全兼容。 它们主要区别：8086外部数据总线是16位，8088外部数据总线是8位。 8086/8088微处理器结构 ◆ 8086/8088 两个独立的工作部件： 执行部件EU（Execution Unit） 总线接口部件BIU（Bus Interface Unit） ◆ 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 标志状态寄存器 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 8086/8088存储器组织 ◆8086/8088存储器以字节为单位。字节单元的地址码20位，存储器容量为1M字节（ 1MB ），即存储器地址为 00000H～0FFFFFH。 ◆存储器组织是一个分段结构。每段最大可为64KB。 ◆存储器20位地址码为物理地址，直接使用的是逻辑地址。 逻辑地址：段基址（16位2#）: 偏移址（ 16位2#） 物理地址 = 段基址 × 24 + 偏移址 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时钟和TI时钟 ◆TW时钟状态 用基本总线周期读/写操作时，系统的“Ready”电路会产生READY信号。当检测到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 。读/写总线周期实际是（4+n）T 。 在基本总线周期中插入TW状态，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 当不需要执行总线操作时，插入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内部仍可进行操作。 在两个总线周期之间插入TI状态，是总线接口部件BIU对执行部件EU的一种等待。 8086/8088的引脚特性 ◆8086/8088微处理器可以有两种工作组态（模式），即最小模式（单处理器）和最大模式（多处理器）。 ◆MN/MX（33引脚）：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为40引脚的双列直插式组件封装。其中，地址和数据引脚，功能复用；24~31引脚，取决于最小/最大模式的不同，功能复用。 ◆8086/8088最小模式的所有具有三态的引脚，在处理器让出总线控制权时呈现高阻态（浮空态）。 8086/8088引脚图 8088的引脚 8086的引脚 8088最小模式的引脚 CLK ：系统时钟（T）信号，输入。 RESET：系统复位信号，输入。 AD7~A