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第4章　16位微处理器微型计算机原理及应用_宋廷强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使学生在掌握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。微型计算机原理及应用_宋廷强本章 学习要求1.掌握掌握CPU的内部逻辑结构及外部引脚功能，存储器结构，最小工作模式及系统配置，CPU的典型操作和时序。CPU的内部逻辑结构。CPU的主要寄存器。标志寄存器各位的功能定义。CPU的外部引脚类型，主要引脚功能。微机中存储器组成结构，存储器的分段，逻辑地址与物理地址概念，存储器堆栈的结构特点。CPU与外围芯片的连接及典型配置情况，地址锁存器（8282）及双向总线收发器（8286）、时钟发生器（8284）的功能特性。时钟周期、总线周期及指令周期的定义，CPU读、写操作时序。8086 CPU的中断的分类、中断类型码、中断向量的定义、硬件中断的响应过程。 微型计算机原理及应用_宋廷强2.理解最大工作模式；8286总线收发器；8282地址锁存器。 3.了解最大工作模式的配置，最大工作模式的总线操作。 微型计算机原理及应用_宋廷强本章 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 Interupt，非屏蔽中断INTR：Interupt Request，可屏蔽中断请求微型计算机原理及应用_宋廷强主要内容16位微处理器概述8086/8088 CPU的结构8086/8088 CPU的引脚信号和工作模式8086/8088的主要操作功能微型计算机原理及应用_宋廷强4.1 16位微处理器概述微处理器(microprocessor)微处理器(microprocessor)是微型计算机的运算及控制部件，也称中央处理单元(CPU)。它本身不构成独立的工作系统，因而它也不能独立地执行程序。CPU功能：指令控制；操作控制；时序控制；数据加工8086概况：1979年推出，第一代超大规模集成电路（VLSI）微处理器，采用HMOS工艺制造，内含2.9万晶体管数据总线宽度16位，地址总线宽度20位；可直接寻址空间220＝1M字节单元；16位数据总线与地址总线复用采用单一的+5V电源，一相时钟，时钟频率为 5MHz（8086），10MHz（8086－1），8MHz（8086－2）133条指令，指令长度1～6字节，指令最短执行时间为0.4us（平均0.5us）微型计算机原理及应用_宋廷强4.2 8086/8088 CPU的结构8086与8088的比较8086为16位机（数据总线16位）8088为准16位机，数据总线内部16位，外部8位8086是16位数据总线，而8088是8位数据总线，在处理一个16位数据字时，8088需要两步操作而8086只需要一步。8086和8088 CPU的内部都采用16位字进行操作及存储器寻址，两者的软件完全兼容，程序的执行也完全相同。然而，由于8088要比8086有较多的外部存取操作，所以，对相同的程序，它将执行得较慢。微型计算机原理及应用_宋廷强8086的内部结构地址加法器20位∑1、EU （Execution Unit）1）、 功能：负责指令执行。接受从总线接口单元的指令队列中取来的指令代码，其译码和向 EU 内各有关部分发出时序命令信号，协调执行指令规定的操作。 AH AL2、总线接口单元 BIU （Bus Interface Unit） 1) 功能：负责与 M、I/O 端口传送数据。具体讲： 总线接口部件要从内存 取指令送到指令队列； CPU执行指令时，要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件EU； 或把执行部件的操作结果传给指定的M或I/O口。 BH BL通用寄存器CH CL8位 CS DH DL DS SP SS输入/输出控制电路 BP ES SI IP外部总线 DIALU数据总线内部暂存器16位执行部分控制电路1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 ALU8位指令队列队列总线标志寄存器总线接口部件 （BIU)执行部件 （EU)微型计算机原理及应用_宋廷强4.2.1执行部件执行部件EU负责指令的执行，它从指令流队列去除指令，然后分析和执行指令。同时利用内部的寄存器和ALU对数据进行所需的处理，还要负责计算操作数的16位偏移地址。EU的组成4个通用寄存器，即AX，BX，CX，DX；4个专用寄存器，SI (Source Index):源变址寄存器