微机原理及接口技术学习教案.pptx
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1、微机微机(wi j)原理及接口技术原理及接口技术第一页,共65页。第六章 8086/88微处理器教学重点 基本引脚和功能8086/88子系统的基本配置 总线(zn xin)时序第1页/共65页第二页,共65页。中央中央处理处理器器8088协处协处理器理器8087总线总线驱动驱动器器总线总线控制控制器器8288RAM存储存储器器ROM存储存储器器8 级级中断中断电路电路4通道通道DMA8 通道通道定时定时/计数器计数器喇叭喇叭电路电路键盘键盘接口接口 8个个扩扩展展插插座座CBABDB时钟时钟信号信号发生器发生器8284一、一、一、一、IBM PC/XTIBM PC/XT机主板结构机主板结构机主
2、板结构机主板结构第2页/共65页第三页,共65页。二、二、二、二、IBM PC/XTIBM PC/XT的控制的控制的控制的控制(kngzh)(kngzh)核心核心核心核心中央中央处理器处理器8088协处协处理器理器8087地址地址锁存器锁存器总线总线控制控制器器8288时钟时钟信号信号发生器发生器8284数据数据收发收发器器CBABDB第3页/共65页第四页,共65页。6.1 8086的引脚及其功能(gngnng)外部特性表现在其引脚信号上,学习(xux)时请特别关注以下几个方面:引脚的功能 信号的流向 有效电平 三态能力指引指引(zhyn)脚信号脚信号的定义、作用;通常的定义、作用;通常采用
3、英文单词或其缩采用英文单词或其缩写表示写表示信号从芯片向外输出,信号从芯片向外输出,还是从外部输入芯片,还是从外部输入芯片,或者是双向的或者是双向的起作用的逻辑电平起作用的逻辑电平高、低电平有效高、低电平有效上升、下降边沿有上升、下降边沿有效效输出正常的低电平、高输出正常的低电平、高电平外,还可以输出高电平外,还可以输出高阻的第三态阻的第三态第4页/共65页第五页,共65页。6.1.1 8086的两种工作(gngzu)模式两种工作模式构成两种不同规模的应用两种工作模式构成两种不同规模的应用(yngyng)(yngyng)系统系统最小工作模式最小工作模式构成小规模的应用构成小规模的应用(yngy
4、ng)(yngyng)系统系统80868086本身提供所有的系统总线信号本身提供所有的系统总线信号最大工作模式最大工作模式构成较大规模的应用构成较大规模的应用(yngyng)(yngyng)系统,例如系统,例如可以接入数值协处理器可以接入数值协处理器8087808780868086和总线控制器和总线控制器82888288共同形成系统总线共同形成系统总线信号信号第5页/共65页第六页,共65页。IBM PC/XTIBM PC/XT的控制的控制的控制的控制(kngzh)(kngzh)核心核心核心核心中央中央处理器处理器8088协处协处理器理器8087地址地址锁存器锁存器总线总线控制控制器器8288
5、时钟时钟信号信号发生器发生器8284数据数据收发收发器器CBABDB第6页/共65页第七页,共65页。6.1.1 8086的两种组态(z ti)模式(续)两种组态利用(lyng)MN/MX引脚区别MN/MX接高电平为最小组态模式MN/MX接低电平为最大组态模式两种组态下的内部操作并没有区别第7页/共65页第八页,共65页。8086的引脚图12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221 GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 A
6、D2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GNDVCCAD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD (RQ/GT0)HLDA (RQ/GT1)WR (LOCK)M/IO (S2)DT/R (S1)DEN (S0)ALE(QS0)INTA (QS1)TESTREADYRESET8086第8页/共65页第九页,共65页。最小工作(gngzu)模式的引脚信号1.1.数据和地址引脚2.2.读写控制(kngzh)引脚3.3.中断请求和响应引脚4.4.总线请求和响应引脚5.5.其它引脚5类不同类不同(b tn)的引脚:的引脚:第9页/共65页第十页,共6
7、5页。1.数据(shj)和地址引脚AD15AD0(Address/Data)地址/数据分时复用引脚,双向、三态在访问存储器或外设的总线操作周期中,这些引脚在第一个时钟(shzhng)周期输出存储器或I/O端口的地址A15A0其他时间用于传送数据D15D0 第10页/共65页第十一页,共65页。1.数据(shj)和地址引脚(续2)A19/S6A16/S3(Address/Status)地址/状态分时复用引脚,输出、三态这些引脚在访问存储器的第一个时钟周期(zhuq)输出高4位地址A19A16在访问外设的第一个时钟周期(zhuq)全部输出低电平无效其他时间输出状态信号S6S3第11页/共65页第十
8、二页,共65页。BHE/S7BHE(Byte High Enable)控制是否进行高位字节数据传送,它与地址总线的A0组合(zh)控制数据操作的宽度和类型。BHEA0操 作涉及的数据线00读/写从偶数地址开始的一个字D15D001读/写奇数地址的一个字节D15D80110读/写从奇数地址开始一个字先读/写奇地址字节后读/写偶地址字节D15D8D7D010读/写偶数地址的一个字节D7D011无效第12页/共65页第十三页,共65页。状态(zhungti)引脚的定义其中S7未使用(shyng),S6为0表示8086CPU占用总线,S5输出IF的状态S4 S3指明CPU正在使用(shyng)的段寄存
9、器如表所示。S4S3CPU使用段寄存器00ES01SS10CS11DS第13页/共65页第十四页,共65页。2.2.读写控制读写控制(kngzh)(kngzh)引脚引脚ALE(Address Latch Enable)地址锁存允许,输出、三态、高电平有效ALE引脚有效时,表示复用引脚:AD15AD0和A19/S6A16/S3正在传送(chun sn)地址信息由于地址信息在这些复用引脚上出现的时间很短暂,所以系统可以利用ALE信号将地址锁存起来第14页/共65页第十五页,共65页。2.读写控制(kngzh)引脚(续1)M/IO(Memory/Input and Output)存储器或I/O访问,
10、输出、三态该引脚输出低电平时,表示CPU将访问I/O端口,这时地址总线A15A0提供(tgng)16位I/O口地址该引脚输出高电平时,表示CPU将访问存储器,这时地址总线A19A0提供(tgng)20位存储器地址 第15页/共65页第十六页,共65页。2.2.读写控制读写控制(kngzh)(kngzh)引脚(续引脚(续2 2)WR(Write)写控制,输出、三态、低电平有效(yuxio)有效(yuxio)时,表示CPU正在写出数据给存储器或I/O端口RD(Read)读控制,输出、三态、低电平有效(yuxio)有效(yuxio)时,表示CPU正在从存储器或I/O端口读入数据 第16页/共65页第
11、十七页,共65页。2.读写控制(kngzh)引脚(续3)M/IO、WR和RD是最基本的控制(kngzh)信号组合后,控制(kngzh)4种基本的总线周期总线周期总线周期M/IO WRRD存储器读存储器读高高高高低低存储器写存储器写高高低低高高I/O读读低低高高低低I/O写写低低低低高高第17页/共65页第十八页,共65页。2.2.读写控制读写控制(kngzh)(kngzh)引脚(续引脚(续4 4)READY READY 存储器或存储器或I/OI/O口就绪,输入、高电平有效口就绪,输入、高电平有效在总线操作周期中,在总线操作周期中,8086 CPU8086 CPU会在第会在第3 3个时钟周个时钟
12、周期的前沿测试该引脚期的前沿测试该引脚如果测到高有效,如果测到高有效,CPUCPU直接进入第直接进入第4 4个时钟周期个时钟周期如果测到无效如果测到无效(wxio)(wxio),CPUCPU将插入等待周期将插入等待周期TwTwCPUCPU在等待周期中仍然要监测在等待周期中仍然要监测READYREADY信号,有效信号,有效则进入第则进入第4 4个时钟周期,否则继续插入等待周个时钟周期,否则继续插入等待周期期TwTw。T1T2T3TWT4TiT1T2等待周期空闲周期一个总线周期第18页/共65页第十九页,共65页。2.读写控制(kngzh)引脚(续5)DENDEN(DataEnableDataEn
13、able)数据传送允许,输出、三态、低电平有效数据传送允许,输出、三态、低电平有效有效时,表示当前数据总线上正在有效时,表示当前数据总线上正在(zhngzi)(zhngzi)传送数传送数据,可利用他来控制对数据总线的驱动据,可利用他来控制对数据总线的驱动 DT/RDT/R(DataTransmit/ReceiveDataTransmit/Receive)数据发送数据发送/接收,输出、三态接收,输出、三态该信号表明当前总线上数据的流向该信号表明当前总线上数据的流向高电平时数据自高电平时数据自CPUCPU输出(发送)输出(发送)低电平时数据输入低电平时数据输入CPUCPU(接收)(接收)第19页/
14、共65页第二十页,共65页。3.3.中断请求和响应中断请求和响应(xingyng)(xingyng)引脚引脚INTR(Interrupt Request)可屏蔽中断请求,输入、高电平有效有效时,表示请求设备向CPU申请可屏蔽中断该请求的优先级别(jbi)较低,并可通过关中断指令CLI清除标志寄存器中的IF标志、从而对中断请求进行屏蔽第20页/共65页第二十一页,共65页。3.中断请求和响应(xingyng)引脚(续1)INTA(Interrupt Acknowledge)可屏蔽中断响应,输出(shch)、低电平有效有效时,表示来自INTR引脚的中断请求已被CPU响应,CPU进入中断响应周期中断
15、响应周期是连续的两个,每个都发出有效响应信号,以便通知外设他们的中断请求已被响应、并令有关设备将中断向量号送到数据总线 第21页/共65页第二十二页,共65页。3.中断请求和响应(xingyng)引脚(续2)NMI(Non-Maskable Interrupt)不可屏蔽中断请求,输入、上升沿有效有效时,表示外界向CPU申请不可屏蔽中断该请求的优先级别高于INTR,并且不能在CPU内被屏蔽当系统发生紧急情况时,可通过(tnggu)他向CPU申请不可屏蔽中断服务 第22页/共65页第二十三页,共65页。4.总线请求(qngqi)和响应引脚HOLD总线保持(boch)(即总线请求),输入、高电平有效
16、有效时,表示总线请求设备向CPU申请占有总线该信号从有效回到无效时,表示总线请求设备对总线的使用已经结束,通知CPU收回对总线的控制权 第23页/共65页第二十四页,共65页。4.总线(zn xin)请求和响应引脚(续1)HLDA(HOLD Acknowledge)总线保持响应(即总线响应),输出、高电平有效有效时,表示CPU已响应总线请求并已将总线释放(shfng)此时CPU的地址总线、数据总线及具有三态输出能力的控制总线将全面呈现高阻,使总线请求设备可以顺利接管总线待到总线请求信号HOLD无效,总线响应信号HLDA也转为无效,CPU重新获得总线控制权 第24页/共65页第二十五页,共65页
17、。5.5.其它其它(qt)(qt)引脚引脚RESET复位(f wi)请求,输入、高电平有效该信号有效,将使CPU回到其初始状态;当他再度返回无效时,CPU将重新开始工作8086复位(f wi)后CSFFFFH、IP0000H,所以程序入口在物理地址FFFF0H第25页/共65页第二十六页,共65页。5.其它(qt)引脚(续1)CLK(Clock)时钟输入系统通过该引脚给CPU提供内部定时(dn sh)信号。8086的标准工作时钟为5MHzIBM PC/XT机的8086采用了4.77MHz的时钟,其周期约为210ns 第26页/共65页第二十七页,共65页。5.其它(qt)引脚(续2)Vcc电源
18、输入(shr),向CPU提供5V电源GND接地,向CPU提供参考地电平MN/MX(Minimum/Maximum)组态选择,输入(shr)接高电平时,8086引脚工作在最小组态;反之,8086工作在最大组态 第27页/共65页第二十八页,共65页。5.其它(qt)引脚(续3)TESTTEST测试,输入、低电平有效测试,输入、低电平有效该引脚与该引脚与WAITWAIT指令配合使用指令配合使用当当CPUCPU执行执行WAITWAIT指令时,他将在每个时钟周期对该引脚指令时,他将在每个时钟周期对该引脚进行测试:如果无效,则程序进行测试:如果无效,则程序(chngx)(chngx)踏步并继续测踏步并继
19、续测试;如果有效,则程序试;如果有效,则程序(chngx)(chngx)恢复运行恢复运行也就是说,也就是说,WAITWAIT指令使指令使CPUCPU产生等待,直到引脚有效为产生等待,直到引脚有效为止止在使用协处理器在使用协处理器80878087时,通过引脚和时,通过引脚和WAITWAIT指令,可使指令,可使80868086与与80878087的操作保持同步的操作保持同步 第28页/共65页第二十九页,共65页。“引脚”小结(xioji)CPU引脚是系统总线的基本信号可以分成(fn chn)三类信号:16位数据线:D0D1620位地址线:A0A19控制线:ALE、M/IO、WR、RD、READY
20、INTR、INTA、NMI,HOLD、HLDARESET、CLK、Vcc、GND第29页/共65页第三十页,共65页。6.1.2 80886.1.2 8088引脚与引脚与80868086的区别的区别(qbi)(qbi)(最小模式)(最小模式)1、数据引脚减少(jinsho)8条,AD0-AD15改为AD0-AD7,A8-A15。2、BHE/S7引脚改为SS03、M/IO改为IO/M第30页/共65页第三十一页,共65页。6.1.38086/88 6.1.38086/88 最大模式最大模式最大模式最大模式(msh)(msh)的引脚与最小模式的引脚与最小模式的引脚与最小模式的引脚与最小模式(msh
21、)(msh)的的的的区别区别区别区别在最大模式下,在最大模式下,RDRD无效,最小模式的无效,最小模式的8 8条引脚条引脚INTAINTA,ALEALE,M/IO(M/IO(或或IO/MIO/M)DT/RDT/R,DENDEN,HOLDHOLD,HLDAHLDA和和WRWR的信号的信号依次改变为:依次改变为:QS1QS1,QS0QS0,S2S2,S1S1,S0 S0,RQ/GTRQ/GT,RQ/GT1RQ/GT1和和LOCKLOCKQS1QS1,QS0QS0:指令队列状态:指令队列状态S2S2,S1S1,S0 S0:总线操作:总线操作(cozu)(cozu)编码输出编码输出RQ/GTRQ/GT
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