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1、微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构2第二章第二章 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构一、一、8086/8088CPU的编程结构的编程结构二、二、8086/8088的存储器组织的存储器组织三、三、8086/8088的的I/0组织组织四、四、8086/8088CPU的引脚功能和工作方式的引脚功能和工作方式五、五、8086/8088的操作及其时序的操作及其时序 作业作业2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构

2、微处理器及其体系结构32022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构42022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构52022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构62022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构72022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构82022

3、/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构9五、五、8086/8088的操作及其时序的操作及其时序3、总线周期（总线周期（Bus Cycle）CPU执行指令过程中，执行访问存储器或执行指令过程中，执行访问存储器或I/O端口的端口的操作都统一交给操作都统一交给BIU的外部总线完成，进行一次访问（存的外部总线完成，进行一次访问（存取一个字节）所需的时间称为一个总线周期取一个字节）所需的时间称为一个总线周期（分分“读读”和和“写写”）。一个基本的总线周期有四个一个基本的总线周期有四个T状态状态组成。组成。在在第一个第一个T状态（状态（T1

4、）CPU发送发送20位地址，并产生位地址，并产生地址锁存信号，把地址装入地址锁存器；地址锁存信号，把地址装入地址锁存器；2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构10五、五、8086/8088的操作及其时序的操作及其时序3、总线周期（总线周期（Bus Cycle）在在第二个第二个T状态（状态（T2），CPU从总线上撤销地址，从总线上撤销地址，并将总线低并将总线低16位输出设置成高阻，为读入数据作准备，位输出设置成高阻，为读入数据作准备，或在低或在低16位总线上送出写数据，准备进行写操作。位总线上送出写数据，准备进行写操作。在

5、总线的高在总线的高4位，输出总线周期状态（位，输出总线周期状态（S6S3），），这些状态信息主要用于诊断监视。这些状态信息主要用于诊断监视。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构11五、五、8086/8088的操作及其时序的操作及其时序3、总线周期（总线周期（Bus Cycle）在在T3状态状态，CPU高高4位继续提供状态信息；在低位继续提供状态信息；在低16位地址位地址/数据线上，或者连续发出写数据，或者采样读数据线上，或者连续发出写数据，或者采样读入数据。入数据。如果被选中的存储器或如果被选中的存储器或 I/O不能以

6、不能以CPU的最大传送的最大传送速率传送数据，则该设备必须通知速率传送数据，则该设备必须通知CPU“未准备好未准备好”，迫使迫使CPU在在T3状态后插入等待状态状态后插入等待状态TW。CPU在在T3的上升沿采样的上升沿采样READY信号，是低电平，信号，是低电平，就插入等待状态就插入等待状态TW。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构12五、五、8086/8088的操作及其时序的操作及其时序3、总线周期（总线周期（Bus Cycle）当选中的设备完成它的读写操作时，它就发出当选中的设备完成它的读写操作时，它就发出“准备就

7、绪（准备就绪（READY）”信号，迫使信号，迫使CPU脱离脱离TW状态并状态并继续工作。继续工作。如果执行的总线周期是读周期，如果执行的总线周期是读周期，CPU则在最后一个则在最后一个等待状态的结束读取数据。等待状态的结束读取数据。总线周期在总线周期在T4状态状态结束，选中的设备在逻辑上与总结束，选中的设备在逻辑上与总线脱离。线脱离。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构13五、五、8086/8088的操作及其时序的操作及其时序4、CPU时序时序 一个微机系统要完成各种任务，需要执行许多操作，一个微机系统要完成各种任务，

8、需要执行许多操作，这些操作也是在时钟周期的同步下，按时序一个状态一这些操作也是在时钟周期的同步下，按时序一个状态一个状态地执行，这样，就构成了个状态地执行，这样，就构成了CPU的操作时序。的操作时序。系统复位和启动操作；总线操作；中断操作；暂停系统复位和启动操作；总线操作；中断操作；暂停操作；总线保持或总线请求操作；总线保持或总线请求/允许操作。允许操作。最小方式下的读总线周期最小方式下的读总线周期 最小方式下的写总线周期最小方式下的写总线周期2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构14最小方式下的读总线周期最小方式下的读

9、总线周期2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构15最小方式下的写总线周期最小方式下的写总线周期2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构161、8086/8088CPU的内部结构的内部结构 8位微处理器执行一段程序是通过重复执行以下步执行一段程序是通过重复执行以下步骤来完成的。骤来完成的。从内存中取出一条指令，分析指令操作码；从内存中取出一条指令，分析指令操作码；读出一个操作数读出一个操作数（如果指令需要操作数）（如果指令需要操作数）；执行指令；执行指

10、令；将结果写入内存储器将结果写入内存储器（如果指令需要）（如果指令需要）。微处理器在取指令、取操作数和存储操作数时要占微处理器在取指令、取操作数和存储操作数时要占用总线；用总线；分析操作码和执行指令时不占用总线。（分析操作码和执行指令时不占用总线。（图示图示）2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构171、8086/8088CPU的内部结构的内部结构（2）8086/8088CPU内部结构基本相同内部结构基本相同,有有20条外部地址条外部地址总线，可以寻址总线，可以寻址1M内存空间；内存空间；8086CPU的内部和外部数据总

11、线均是的内部和外部数据总线均是16位，是典型位，是典型的的16位微处理器；位微处理器；8088CPU内部数据总线是内部数据总线是16位，外部数据总线是位，外部数据总线是8位，所以被称为位，所以被称为准准16位微处理器位微处理器。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构181、8086/8088CPU的内部结构的内部结构 8086/8088CPU设计成两个独立的功能部件：设计成两个独立的功能部件：(1)执行部件执行部件EU；(2)总线接口部件总线接口部件BIU。EU和和BIU能相互独立地工作，能使大部分的能相互独立地工作，能

12、使大部分的取指令取指令和和执行指令执行指令重叠进行。重叠进行。EU执行的是执行的是BIU在前一时刻取出的指令；在前一时刻取出的指令；同时，同时，BIU又再取出又再取出EU在下一时刻要执行的指令。在下一时刻要执行的指令。（图示图示）8086/8088CPU的内部结构简图的内部结构简图2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构19执行部件（执行部件（Execution UnitEU）作用：执行指令，与外界的联系必须通过总线接口作用：执行指令，与外界的联系必须通过总线接口部件。部件。EU负责从负责从BIU(总线接口部件）的指令队列

13、中取指令，总线接口部件）的指令队列中取指令，并对指令译码；并对指令译码；根据指令要求，向根据指令要求，向EU内部各部件发出控制命令以完成内部各部件发出控制命令以完成各条指令的功能。各条指令的功能。说明：对说明：对8086/8088来说，来说，EU完全一样完全一样2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构20执行部件执行部件(Execution UnitEU)EU主要完成两种类型的操作：主要完成两种类型的操作：算术运算和逻辑运算算术运算和逻辑运算(由算术逻辑单元由算术逻辑单元ALU完成完成)；按指令的按指令的寻址方式计算出计算

14、出16位的位的偏移地址，并将它送到，并将它送到BIU(总线接口部件总线接口部件)中，形成中，形成20位的实际地址。位的实际地址。当当EU执行完一条指令，就再到执行完一条指令，就再到BIU的指令队列前部的指令队列前部取出取出BIU预先读入的指令代码。预先读入的指令代码。若指令队列是空的，则若指令队列是空的，则EU处于等待状态；一旦指令队处于等待状态；一旦指令队列中有一条指令，列中有一条指令，EU立即取出执行。立即取出执行。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构21总线接口部件总线接口部件(Bus Interface Uni

15、tBIU)作用作用：根据：根据EU的请求，完成的请求，完成CPU与存储器、与存储器、CPU与与I/O之间的信息传送。之间的信息传送。取指令时，从存储器指定地址取出指令送入指令队取指令时，从存储器指定地址取出指令送入指令队列排队；列排队；执行指令时，根据执行指令时，根据EU命令对指定存储单元或命令对指定存储单元或I/O端口端口存取数据。存取数据。说明说明：对：对8086/8088来说，来说，BIU有差别：有差别：8088外部数据总线是外部数据总线是8位，指令队列是位，指令队列是4个字节；个字节；8086的外部数据总线是的外部数据总线是16位，指令队列是位，指令队列是6个字节。个字节。2022/1

16、1/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构22总线接口部件总线接口部件(Bus Interface UnitBIU)BIU指令队列中，若出现一个空字节指令队列中，若出现一个空字节（8086是两个空字节）是两个空字节），而且而且EU（执行部件）执行部件）没有命令没有命令BIU对对存储器存储器或或I/O端口端口进行进行访访问问，则，则BIU自动执行总线操作，读出指令并填入指令队列自动执行总线操作，读出指令并填入指令队列中，直至中，直至满满为止为止（8088是是4个字节，个字节，8086是是6个字节）个字节）。当当EU（执行部件）执行部件）执

17、行完转移、调用和返回指令时，执行完转移、调用和返回指令时，BIU将清除原队列中的内容，从新地址重新开始取指令，新取将清除原队列中的内容，从新地址重新开始取指令，新取的第一条指令将直接送到的第一条指令将直接送到EU去执行，随后取来的指令填去执行，随后取来的指令填入指令队列。入指令队列。当指令队列已填满指令，而又没有当指令队列已填满指令，而又没有访问存储器访问存储器或或I/O端口端口的命令，的命令，BIU进入空闲状态。进入空闲状态。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构238088微处理器的内部结构框图微处理器的内部结构框图

18、通用寄存器组暂存寄存器ALU标志寄存器EU控制器段寄存器组指令指针IP内部寄存器指令队列总线控制电路BIU（总线接口部件）总线接口部件）ALU数据总线(16位)地址总线(20位)数据总线(16位)（执行部件）（执行部件）EU(8位)8086/8088总线总线2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构24EU与与BIU之间的通讯之间的通讯 16位的位的ALU数据总线数据总线和和8位的位的指令队列指令队列总线用于总线用于EU内部和内部和EU与与BIU之间的通讯。之间的通讯。16位位CPU内部工作过程简述如下：内部工作过程简述如下

19、：1）EU部件从部件从BIU部件的指令队列前部取出指令部件的指令队列前部取出指令（指令代码和数据），然后对指令进行译码，并执行指（指令代码和数据），然后对指令进行译码，并执行指令规定的操作；令规定的操作；2）在执行指令的过程中，如果指令要求访问存储）在执行指令的过程中，如果指令要求访问存储器或器或I/O端口，那么，端口，那么，EU（执行部件）就会请求执行部件）就会请求BIU（总线接口部件），进入总线周期，完成要求的操作。总线接口部件），进入总线周期，完成要求的操作。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构25ALUArit

20、hmetic and Logic UnitALU算术逻辑单元；算术逻辑单元；2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构26取指令和执行指令示意图（取指令和执行指令示意图（1）8位位CPU（如（如8080）t忙忙忙忙忙总线BUSt取指1取指4取指3取指2取指5CPU执行1执行2执行5执行3执行42022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构27取指令和执行指令示意图（取指令和执行指令示意图（2）8位CPU（如8080）t忙忙忙忙忙总线BUSt取指1取指4取指3取

21、指2取指5CPU执行1执行2执行5执行3执行416位位CPU（8086/8088）t忙忙忙忙忙总线BUSt取指1取指4取指3取指2取指5CPU执行1 执行2执行5执行3 执行4 t2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构288086/8088的寄存器结构的寄存器结构 8086/8088CPU内部具有内部具有13个个16位寄存器和位寄存器和1个个16位位但只用了但只用了9位的标志寄存器：位的标志寄存器：1）通用寄存器组（）通用寄存器组（8个）；个）；2）段寄存器组（）段寄存器组（4个）；个）；3）控制寄存器组（）控制寄存器组

22、（2个）。个）。图示图示2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构29通用寄存器组通用寄存器组共有共有8个个16位的通用寄存器：位的通用寄存器：数据寄存器数据寄存器地址指针寄存器和变址寄存器地址指针寄存器和变址寄存器2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构30数据寄存器数据寄存器 AX、BX、CX、DX，用于存放，用于存放16位的数据和地址。位的数据和地址。可以拆分成可以拆分成AH、AL、BH、BL、CH、CL、DH、DL，用来存放，用来存放8位数据，可

23、以独立寻址，独立使用。位数据，可以独立寻址，独立使用。隐含使用：隐含使用：AX作为累加器；作为累加器；BX作为基址寄存器；作为基址寄存器；CX作为计数寄存器；作为计数寄存器；DX在乘除运算中做辅助累加器。在乘除运算中做辅助累加器。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构31地址指针寄存器和变址寄存器地址指针寄存器和变址寄存器 SP、BP、SI、DI，都是都是16位寄存器，可以存放数据，位寄存器，可以存放数据，通常用来存放通常用来存放逻辑地址逻辑地址的的偏移量偏移量，是形成，是形成20位位物理地址物理地址的其中一部分。的其中

24、一部分。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构32地址指针寄存器和变址寄存器地址指针寄存器和变址寄存器 SP堆栈指针，是栈顶的偏移量。堆栈指针，是栈顶的偏移量。BP基址指针，用于存放位于基址指针，用于存放位于堆栈段堆栈段中的一个数据中的一个数据区基址的偏移地址。区基址的偏移地址。SI源变址寄存器，存放源变址寄存器，存放源操作数源操作数地址的偏移量；地址的偏移量；DI目的变址寄存器，存放目的变址寄存器，存放目的操作数目的操作数地址的偏移地址的偏移量；量；SP、BP的段基址由寄存器的段基址由寄存器SS提供，提供，SI、DI其

25、段基址其段基址由寄存器由寄存器DS提供提供。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构33段寄存器组（段寄存器组（Segment register）8086/8088CPU把可以直接寻址的把可以直接寻址的1M字节的内存空间，字节的内存空间，分成称为分成称为“段段”的逻辑区域，每个的逻辑区域，每个“段段”的物理长度为的物理长度为64K（216），），而段的起始地址由而段的起始地址由4个个“段寄存器段寄存器”决定。决定。CS代码段寄存器，指向当前的代码段，指令由此段中代码段寄存器，指向当前的代码段，指令由此段中取出；取出；DS数

26、据段寄存器，指向当前的数据段；数据段寄存器，指向当前的数据段；SS堆栈段寄存器，存放当前的堆栈段的段基址；堆栈段寄存器，存放当前的堆栈段的段基址；ES附加段寄存器，存放附加数据段的段基址，在进行附加段寄存器，存放附加数据段的段基址，在进行字符串操作时，作为目的地址使用。字符串操作时，作为目的地址使用。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构34控制寄存器组控制寄存器组指令指针指令指针IP标志寄存器标志寄存器2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构35指

27、令指针（指令指针（Instruction PointerIP）指令指针指令指针IP是一个是一个16位寄存器，位寄存器，总是存放着下一次总是存放着下一次要取出的指令的要取出的指令的偏移地址。特点：特点：1）用户程序不能使用）用户程序不能使用IP，它由它由BIU（总线接口部件）总线接口部件）自动自动修改；修改；2）转移指令、过程调用指令和返回指令会改变）转移指令、过程调用指令和返回指令会改变IP的的内容。内容。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构36标志寄存器（标志寄存器（Flag RegisterFR）标志寄存器标志寄存

28、器FR是一个是一个16位寄存器，其中位寄存器，其中9位作为标志位作为标志位：位：其中其中6个状态标志个状态标志由由EU（执行部件）执行部件）设置，反映设置，反映ALU算术算术或逻辑运算结果的某些特征；或逻辑运算结果的某些特征；其他其他3个是控制标志位个是控制标志位，用来控制微处理器的某些操，用来控制微处理器的某些操作，可以由指令设置。作，可以由指令设置。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构376个状态标志位个状态标志位 CF进位标志，加法时的最高位（进位标志，加法时的最高位（D7或或D15）产生进产生进位或减法时最高位

29、出现借位，则位或减法时最高位出现借位，则CF=1，否则否则CF=0；AF辅助进位标志，供辅助进位标志，供BCD码使用。当码使用。当D3位出现进位出现进位或借位时位或借位时AF=1，否则否则AF=0；OF溢出标志，带符号数进行算术运算时，其结果溢出标志，带符号数进行算术运算时，其结果超出了超出了8位或位或16位的表示范围，产生溢出，则位的表示范围，产生溢出，则OF=1，否否则则OF=0；2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构386个状态标志位个状态标志位 ZF零标志，运算结果各位都为零，则零标志，运算结果各位都为零，则ZF

30、=1，否则否则ZF=0；SF符号标志，运算结果为负数时，即运算结果的符号标志，运算结果为负数时，即运算结果的最高位为最高位为1，则，则SF=1，否则否则SF=0；PF奇偶标志，反映操作结果中奇偶标志，反映操作结果中“1”的个数的情的个数的情况，若有偶数个况，若有偶数个“1”，则，则PF=1，否则否则PF=0。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构393个控制标志位个控制标志位 DF方向标志，用来控制数据串操作指令的步进方向标志，用来控制数据串操作指令的步进方向；方向；当设置当设置DF=1时，将以递减顺序对数据串中的数据进

31、时，将以递减顺序对数据串中的数据进行处理。当设置行处理。当设置DF=0时，递增。时，递增。IF中断允许标志，当设置中断允许标志，当设置IF=1，开中断，开中断，CPU可响可响应可屏蔽中断请求；当设置应可屏蔽中断请求；当设置IF=0时，关中断，时，关中断，CPU不响不响应可屏蔽中断请求。应可屏蔽中断请求。TF陷阱标志，为程序调试而设的。当设置陷阱标志，为程序调试而设的。当设置TF=1，CPU处于单步执行指令的方式；当设置处于单步执行指令的方式；当设置TF=0时，时，CPU正正常执行程序。常执行程序。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理

32、器及其体系结构401、存储器组织、存储器组织 8086/8088系统中的存储器系统中的存储器按字节编址按字节编址，8086/8088CPU有有20条地址线，可寻址的最大存储空间是条地址线，可寻址的最大存储空间是220=1M，每个字节对应唯一一个每个字节对应唯一一个20位的物理地址。位的物理地址。23H00000H11HA9H09H00001HFFFFDHFFFFEH64HFFFFFH物理地址物理地址存放的数据存放的数据表示为：表示为：（00000H）=23H（00001H）=11H（FFFFFH）=64H2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结

33、构微处理器及其体系结构411、存储器组织、存储器组织 当存放的数据是一个当存放的数据是一个字时，其低字节放在低地址，时，其低字节放在低地址，高字节放在高地址；高字节放在高地址；字的地址用低字节的地址表示。用低字节的地址表示。表示为：表示为：23H00000H11HA8H09H00001HFFFFDHFFFFEH64HFFFFFH物理地址物理地址存放的数据存放的数据字字字字字字（FFFFEH）=6409H（00000H）=1123H（FFFFDH）=09A8H2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构421、存储器组织、存储器

34、组织 当字的地址是偶数地当字的地址是偶数地址时，即从偶数地址开始址时，即从偶数地址开始存放，称这样存放的字为存放，称这样存放的字为规则字规则字；23H00000H11HA8H09H00001HFFFFDHFFFFEH64HFFFFFH物理地址物理地址存放的数据存放的数据规则字规则字非规则字非规则字规则字规则字 当字的地址是奇数地当字的地址是奇数地址时，即从奇数地址开始址时，即从奇数地址开始存放，称这样的字为存放，称这样的字为非规非规则字则字。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构431、存储器组织、存储器组织 存储器与存

35、储器与8086CPU连接时，连接时，1M的空间，实际被分成的空间，实际被分成两个两个512K的存储空间。的存储空间。（A0=0 且BHE=0，两库同时被选中）A19A1高位（奇数）库高位（奇数）库D15D8SELA19A1低位（偶数）库低位（偶数）库D7D0SELA19A1A0BHE=1D15D8D7D0A0=0BHEBHE=0A0=1SEL库选端库选端2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构441、存储器组织、存储器组织 存储器与存储器与8086CPU连接时，对规则字的存取，需要连接时，对规则字的存取，需要一个总线周期；

36、一个总线周期；对非规则的存取，则需要两个总线周期。对非规则的存取，则需要两个总线周期。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构451、存储器组织、存储器组织 存储器与存储器与8088CPU连接时，因连接时，因8088外部的数据总线外部的数据总线是是8位，因此对应的位，因此对应的1M的存储空间是单一的。的存储空间是单一的。A19A01M存储空间存储空间D7D0A19A0D7D0 对对8088来说，来说，每一个总线周期只每一个总线周期只能完成一个字节的能完成一个字节的存取操作。存取操作。2022/11/18第二章第二章 808

37、6/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构462、存储器的分段和物理地址的形成、存储器的分段和物理地址的形成 CPU内部所有寄存器和内部所有寄存器和ALU都是都是16位的，不能直接位的，不能直接寻址寻址1M内存空间。内存空间。8086/8088把把1M存储空间分成若干逻辑段，每段最多存储空间分成若干逻辑段，每段最多为为64KB，各逻辑段的起始地址叫各逻辑段的起始地址叫基址基址；段内任意一个存储单元的地址，可用相对于基址的段内任意一个存储单元的地址，可用相对于基址的偏移量来表示，称为段内偏移量来表示，称为段内偏移地址偏移地址，通常存放于，通常存放于IP、SP、SI和

38、和DI中。中。逻辑地址的表示格式：逻辑地址的表示格式：段基址：偏移地址段基址：偏移地址2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构472、存储器的分段和物理地址的形成、存储器的分段和物理地址的形成逻辑地址的表示格式：逻辑地址的表示格式：段基址段基址:偏移地址偏移地址物理地址物理地址=段基址段基址10H偏移地址偏移地址 如：已知某存储单元的逻辑地址为如：已知某存储单元的逻辑地址为2000H:3300H，求求该存储单元的物理地址？该存储单元的物理地址？解：物理地址解：物理地址=段基址段基址10H偏移地址偏移地址 =2000H 10

39、H3300H =23300H2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构481、8086/8088CPU两种工作方式公用引脚两种工作方式公用引脚*引脚引脚40，电源输入端，电源输入端，5V；*引脚引脚1、20，接地端；，接地端；*引脚引脚19，时钟信号输入端，常用，时钟信号输入端，常用5MHz。（通常用（通常用8284A时钟发生器）时钟发生器）（1）地址地址/数据总线数据总线（2）地址地址/状态总线状态总线（3）控制总线和其他控制线控制总线和其他控制线2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处

40、理器及其体系结构微处理器及其体系结构492、最小工作方式引脚、最小工作方式引脚 当当MN/MX（33号引脚）接号引脚）接+5V时，时，8086/8088处于最处于最小工作方式，整个系统只有一片小工作方式，整个系统只有一片CPU，所有的总线控制信所有的总线控制信号都由该号都由该CPU产生。（产生。（24 31脚）脚）INTA中断响应信号（中断响应信号（24脚，输出），是脚，输出），是CPU对外对外设的中断请求的回答信号，是位于两个连续设的中断请求的回答信号，是位于两个连续基本总线周期基本总线周期中的两个负脉冲，在中的两个负脉冲，在T2 T3 Tw状态为负。第一个负脉冲通状态为负。第一个负脉冲通知

41、外围设备的接口，它发出的中断请求已经得到允许；第知外围设备的接口，它发出的中断请求已经得到允许；第二个负脉冲，外设将中断类型码送往数据总线。二个负脉冲，外设将中断类型码送往数据总线。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构502、最小工作方式引脚、最小工作方式引脚 ALE地址锁存允许信号（地址锁存允许信号（25脚，输出），是脚，输出），是CPU在每个总线周期在每个总线周期T1发出的；发出的；高电平表示当前地址高电平表示当前地址/数据复用线上输出的是地址数据复用线上输出的是地址信息；信息；利用它的下降沿把地址信号和利用它的下

42、降沿把地址信号和BHE信号锁存在信号锁存在8282地址锁存器地址锁存器中。中。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构512、最小工作方式引脚、最小工作方式引脚 DEN数据允许信号（数据允许信号（26脚，输出，三态），表示脚，输出，三态），表示CPU准备好接受和发送数据，是准备好接受和发送数据，是CPU提供提供双向数据收发双向数据收发器器8286的选通信号。的选通信号。在访问存储器和在访问存储器和I/O，或中断响应周期均有效；或中断响应周期均有效；在在DMA下，被设置为高阻。下，被设置为高阻。2022/11/18第二章第二

43、章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构522、最小工作方式、最小工作方式 DT/R数据收发信号（数据收发信号（27脚，输出，三态），在系脚，输出，三态），在系统使用统使用双向数据收发器双向数据收发器8286时，用其控制数据的传送方时，用其控制数据的传送方向。向。此引脚为高电平时，则此引脚为高电平时，则CPU进行数据发送；进行数据发送；此引脚为低电平时，此引脚为低电平时，CPU进行数据接受；进行数据接受；在在DMA方式，被设置为高阻。方式，被设置为高阻。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器

44、及其体系结构532、最小工作方式、最小工作方式 M/IO（8088）存储器存储器/IO控制信号（控制信号（28脚，输出，脚，输出，三态）三态）高电平表示访问高电平表示访问I/O，低电平表示访问存储器，通常低电平表示访问存储器，通常该引脚接至存储器或接口芯片的片选该引脚接至存储器或接口芯片的片选CS端；端；当当DMA时，被设置为高阻。时，被设置为高阻。（注：（注：8086和和8088相反）相反）WR写信号（写信号（29脚，输出，三态）此引脚低电平脚，输出，三态）此引脚低电平时，表示时，表示CPU正在执行存储器或正在执行存储器或I/O的写操作。的写操作。在写周期，在写周期，WR在在T2T3TW有效

45、；有效；在在DMA被设置为高阻。被设置为高阻。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构542、最小工作方式、最小工作方式 HOLD总线保持请求信号（总线保持请求信号（31脚，输入），是系脚，输入），是系统中其他总线主控部件向统中其他总线主控部件向CPU发出的请求占用总线的申发出的请求占用总线的申请信号。请信号。HLDA总线保持响应信号（总线保持响应信号（30脚，输出），是脚，输出），是CPU对请求占用总线使用权的响应信号。对请求占用总线使用权的响应信号。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/808

46、8微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构552、最小工作方式、最小工作方式 HOLD和和HLDA是一对应答信号。当系统中某一总线是一对应答信号。当系统中某一总线主控部件要求占用总线时，向主控部件要求占用总线时，向CPU的的HOLD引脚发出一引脚发出一个高电平的请求信号；如果个高电平的请求信号；如果CPU允许，就在当前总线周允许，就在当前总线周期的期的T4状态，从状态，从HLDA引脚上发出一个高电平的应答信号，引脚上发出一个高电平的应答信号，同时，使具有三态功能的地址同时，使具有三态功能的地址/数据总线和控制总线处于数据总线和控制总线处于浮空。浮空。总线请求部件收到总线请求部件收到HLDA后，

47、获得总线控制权。此后，获得总线控制权。此时，时，HOLD和和HLDA保持高电平；保持高电平；当用完总线后，当用完总线后，HOLD变为低电平，变为低电平，CPU再度获得再度获得总线控制权。总线控制权。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构562、最小工作方式、最小工作方式 对对8088CPU来说，第来说，第34引脚为引脚为SSO，与与27脚的脚的DT/R、28脚的脚的M/IO的组合，反映了当前总线周期的操的组合，反映了当前总线周期的操作，作，表表。最小工作方式引脚列表最小工作方式引脚列表 最小方式的典型结构最小方式的典型结

48、构2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构57最小方式的典型结构最小方式的典型结构8282地址锁存器地址锁存器8286双向数据收发器双向数据收发器 ALE信号将地址信号和BHE装入锁存器，OE接地（总是允许输出），所以8282锁存的地址信号和BHE立即送到总线上，保证了地址信息不会丢失。2022/11/18第二章第二章 8086/8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构588282地址锁存器地址锁存器 在在CPU与存储器或与存储器或I/O设备交换信息时，设备交换信息时，CPU必须首必须首先发送存

49、储器和先发送存储器和I/O端口的地址，然后才能传送数据。端口的地址，然后才能传送数据。由于由于8086/8088CPU地址线与数据线是地址线与数据线是分时复用分时复用的，的，所以在数据占有总线以前，必须先将总线上的地址码用所以在数据占有总线以前，必须先将总线上的地址码用地址锁存器地址锁存器暂存起来。暂存起来。所谓所谓地址锁存器地址锁存器就是一个暂存器，根据就是一个暂存器，根据CPU控制信控制信息的状态，将总线上的地址码暂存起来。息的状态，将总线上的地址码暂存起来。这样在读写总线周期由地址锁存器提供地址信号。这样在读写总线周期由地址锁存器提供地址信号。2022/11/18第二章第二章 8086/

50、8088 8086/8088微处理器及其体系结构微处理器及其体系结构598282地址锁存器地址锁存器 8086/8088系统常用系统常用8282芯片作地址锁存器。芯片作地址锁存器。8282是带有三态输出缓冲器的是带有三态输出缓冲器的8位锁存器，共位锁存器，共20条引脚。条引脚。选通信号选通信号STB由高变低时满足由高变低时满足建立时间要求的输入数据被锁入锁建立时间要求的输入数据被锁入锁存器中。存器中。保持保持STB为高电平，就使锁存器变得透明。为高电平，就使锁存器变得透明。驱动驱动OE输入端，数据就出现在输出端上；输入端，数据就出现在输出端上；当当OE高电平时，输出缓冲器处于高阻状态。高电平时