28086
第章微处理器
8086微处理器
80X86微处理器系列概况
微处理器系列概况
2.180X86
微处理器
2.2 8086
2.2 8086微处理器
微处理器引脚说明
2.3 8086
2.3 8086微处理器引脚说明
访问存储器特性
2.4 8086
2.4 8086访问存储器特性
2.5 8086CPU和寄存器组
258086CPU
2.6 存储器物理地址的形成
开始返回目录
80X86微处理器系列概况
微处理器系列概况2.180X86
? 2.1.1 从8080/8085到8086
从到
? 2.1.2 从8086到8088
2138028680386及80486微处理器
? 2.1.3 80286、80386及80486微处理器
返回本章首页
到8086
从8080/8085
8080/8085到
2.1.1 从
2.1.1
?8086是16微处理器，内部及对外有16位数据通路，8080/8085只有8位。
8086寻址空间1MB，8080/8085为64KB。?8086寻址空间1MB8080/8085为64KB。?8086有一个初级流水线结构，内部操作与对外操作具有并行性，8080/8085没有与对外操作具有并行性没有这个特性。
返回本节
2.1.2 从8086到8088
?8088内部结构与8086相同，是16位微处理器，对外数据总线是位的
对外数据总线是8位的。
?8088与已有的8位外围芯片容易配合使用。8088与已有的8位外围芯片容易配合使用?8088价格低，适合当时的微计算机使用。?IBM公司选择8088作为处理器设计个人计算机，大获成功，Intel微处理器成为主流产品。
返回本节
2.1.3 80286、80386及80486微处理
?8028616位结构16MB寻址空间支持保护器
80286：16位结构，16MB寻址空间，支持保护方式，可执行多任务，速度比8086快。
?80386：32位结构，4GB寻址空间，支持保护方式可执行多任务性能大大优于16位结构方式，可执行多任务，性能大大优于16位结构。?32位结构比80386有很大改进80486：32位结构，比80386有很大改进，片内FPU,片内Cache，速度比80386快很多。
返回本节
2.2 8086微处理器
2.28086
?2.2.1 8086微处理器的结构
2218086微处理器的结构
?2.2.2 BIU与EU的重叠操作
222BIU与EU的重叠操作
返回本章首页
2218086
2.2.1 8086微处理器的结构
?8086微处理器逻辑结构如图，分EU与BIU两部分：?执行部件（EU):由ALU、通用寄存器组、状态寄存器及操作控制器电路组成。
?总线接口部件(BIU):由专用寄存器、指令队列缓冲器、地址加法器等功能部件组成。形成对外总线，与存储接行输
器、I/O接口电路进行数据传输。
?EU与BIU的流水线操作：EU与BIU可独立工作，BIU在保证EU与片外传送操作数前提下，可进行指令预取，与EU可重叠操作。
AH
AL AX BH BL CH CL DH DL BX CX DX 通
用
寄
SP BP DI (Stack pointer)(Base pointer)(Destination Index)存
器0816CS DS SS (Code Segment)
(Data Segment)
(Stack Segment)
总SI (Source Index)8线
6总ES IP (Extra Segment)
(Instruction
Pointer)
内部通信寄存器
线控制逻辑16暂存寄存器
ALU总线
ALU E
U
控
制
指令寄Q总线123456标 志
系
统存器
8总线接口单元返回本节
2.2.2BIU ? 2.2.2 BIU
与EU 的重叠操作8080/8085受结构限制，取指令和执行指令串行进行，操作无重叠（无并行性）。
由与两个独立的功能部件组成它们的操?8086由EU与BIU两个独立的功能部件组成，它们的操作有并行性。
?EU与BIU的流水线操作：EU与BIU可独立工作，BIU在保证EU与片外传送操作数前提下，可进行指令预取，与EU可重叠操作。
指令队列出现个空字节且未占总线?8086指令队列出现2个空字节，且EU未占总线，BIU 自动取指令填充队列。
取指令1执行指令1取指令2执行指令2非流水线操作
8085
取指令1执行指令1
流水线操作
8086取指令2执行指令2
取指令3执行指令3
t0t1t2t3t4
t
在t0～t4时间间隔中，8085执行了2条指令。
在t0～t4时间间隔中理想情况下8086可执行3条指令
在t0～t4时间间隔中，理想情况下，8086可执行3条指令。
8080-8085MP
CPU EXECUTE FETCH EXECUTE READ EXECUTE
WRITE FETCH I1
I1I2I2I3I3I3BUS BUSY BUSY BUSY BUSU
8086 MP
EU EXECUTE I1
EXECUTE EXECUTE
I3I2BIU FETCH FETCH
FETCH I2
FETCH I3WRITE I1I4READ I3I5BUS BUSY BUSY BUSY BUSY BUSY
BUSY 返回本节
2.3 8086
脚
2.3 8086\\8088微处理器引脚说明
?8086/8088微处理器采用40条引线双列直插(DIP)封装。
()封装
?8086/8088微处理器引线是对外前端总线及专用信号引线。
?微处理器引线，在逻辑上可分为3类：8086/8088微处理器引线在逻辑上可分为
地址总线信号、数据总线信号、控制总线信号。还有些专用信号：电源、地、时钟。
还有一些专用信号：电源、地、时钟。
?8086/8088采用引线分时复用技术，一条引线不
解决引线不够问题
同时间代表不同信号,解决引线不够问题。
返回本章首页
338AD13
A16/S3635AD10
A19/S61724NMI
INTA (QS1)2021GND RESET
338A13
A16/S3635A10
1724NMI
INTA (QS1)2021GND RESET
返回本节
2.4 80862N+3
2N+2访问存储器特性
D15D02N 12N+12N
的字操作的字操作
返回本章首页
(A0)
B1B0
ODD B1 B0D15D0D7D8512K-BYTE
512K-BYTE 88
8DATA BUS D8-D158
DATA BUS D8D15返回本节
2.5 8086CPU和寄存器组258086CPU
●2.5.1 Intel8086CPU内部结构●2.5.2 8086寄存器组
253
●2.5.3 标志寄存器
返回本章首页
251Intel 2.5.1 Intel 8086CPU 内部结
构
图1.2 8086CPU 内部结构返回本节
2.5.2 8086寄存器组
图
1
.
3
80
86
CP
P
U
寄
存器
分
组
1．通用寄存器
●（1）数据寄存器
●数据寄存器共有4个16位的寄存器AX、BX、CX、DX 用来保存操作数或运算结果等信息，这4个16位的寄存器还可以分为高8位AH、BH、CH、DH和低8位AL、BL、CL、DL来独立使用。也就是说，既可以将每个数C来独立使用也就是说既可以将每个数据寄存器作为一个16位的寄存器进行操作，也可以当作2个8位的寄存器使用。
位的寄存器使用
●AX寄存器称为累加器。使用频度最高，用于算术、逻辑运算以及与外设传送信息等。
辑运算以及与外设传送信息等
●BX寄存器称为基址寄存器。常用于存放存储器地址。
寄存器称为计数器般作为循环或串操作等指令●CX寄存器称为计数器。一般作为循环或串操作等指令中的隐含计数器。
寄存器称为数据寄存器常用来存放双字数据的高●DX寄存器称为数据寄存器。常用来存放双字数据的高16位，或存放外设端口地址。
28086 第章微处理器 8086微处理器 80X86微处理器系列概况 微处理器系列概况 2.180X86 微处理器 2.2 8086 2.2 8086微处理器 微处理器引脚说明 2.3 8086 2.3 8086微处理器引脚说明 访问存储器特性 2.4 8086 2.4 8086访问存储器特性 2.5 8086CPU和寄存器组 258086CPU 2.6 存储器物理地址的形成 开始返回目录
80X86微处理器系列概况 微处理器系列概况2.180X86 ? 2.1.1 从8080/8085到8086 从到 ? 2.1.2 从8086到8088 2138028680386及80486微处理器 ? 2.1.3 80286、80386及80486微处理器 返回本章首页
到8086 从8080/8085 8080/8085到 2.1.1 从 2.1.1 ?8086是16微处理器，内部及对外有16位数据通路，8080/8085只有8位。 8086寻址空间1MB，8080/8085为64KB。?8086寻址空间1MB8080/8085为64KB。?8086有一个初级流水线结构，内部操作与对外操作具有并行性，8080/8085没有与对外操作具有并行性没有这个特性。 返回本节
2.1.2 从8086到8088 ?8088内部结构与8086相同，是16位微处理器，对外数据总线是位的 对外数据总线是8位的。 ?8088与已有的8位外围芯片容易配合使用。8088与已有的8位外围芯片容易配合使用?8088价格低，适合当时的微计算机使用。?IBM公司选择8088作为处理器设计个人计算机，大获成功，Intel微处理器成为主流产品。 返回本节
第3章8086微处理器的指令系统（1） 3.1 指令系统概述 ●指令系统是一台计算机所能（识别和执行）的全部指令的集合。它与（微处理器）有着密切的关系,不同的 微处理器有不同的指令系统。8086CPU包含133条指令 ●指令是使计算机执行某种（特定操作）的二进制编码。 指令一般包括两个部分：（操作码域）和（地址域）。填空 操作码域：存放指令的操作码,即指明该指令应由计算机完成何种操作。 地址域：确定操作数的值或地址、操作结果的地址，有的指令的地址域还指出下一条指令的地址。 ●机器指令：计算机能（直接识别）的二进制代码。 ●汇编语言：汇编语言是一种符号语言，用助记符表示操作码，用符号或符号地址表示操作数或操作数地址, 它与机器指令是一一对应的 ●汇编程序：将汇编语言源程序翻译成机器语言（就是一条一条的机器指令），即目标程序。 3.2寻址方式 ●根据（指令内容）确定（操作数地址）的过程，称为寻址。 ●根据寻址方式计算所得到的地址叫做（有效地址EA）,也就是(段内偏移地址)。有效地址还需要与相应的(段 基地址)组合才是20位的(物理地址PA) ，该工作由微处理器来完成。 牢记什么是EA？什么是PA？怎么计算？ 后面有关于EA和PA的解释及计算方法！ ●寻址方式在两种方式下被涉及：（操作数）的寻址方式和（指令）的寻址方式。 如果没有特别说明,寻址方式是指源操作数的寻址方式。 1、隐含寻址（隐含了规定的操作数） 例：DAA指令 ,只有操作码,无操作数。规定对AL中的内容进行压缩BCD码转换。 2、立即寻址（操作数（立即数）直接放在指令中，不需访问存储器） 例：MOV AX ，1234H （若CS=1000H ，IP=100H） 3、寄存器寻址（操作数就放在内部寄存器中, 例：INC CX ；(CX)←(CX)+1 MOV AX ，BX ；执行后BX 4、直接寻址（指令中直接给出操作数的存放地址） 例1：MOV AX ，[4000H] （DS＝3000H） ?操作数寻址
第二章8086/8088微处理器及其系统结构 内容提要： 1．8086微处理器结构： CPU内部结构：总线接口部件BIU，执行部件EU； CPU寄存器结构：通用寄存器，段寄存器，标志寄存器，指令指针寄存器； CPU引脚及其功能：公用引脚，最小模式控制信号引脚，最大模式控制信号引脚。 2．8086微机系统存储器结构： 存储器地址空间与数据存储格式； 存储器组成； 存储器分段。 3．8086微机系统I/O结构 4．8086最小/最大模式系统总线的形成 5．8086CPU时序 6．最小模式系统中8086CPU的读/写总线周期 7．微处理器的发展 学习目标 1．掌握CPU寄存器结构、作用、CPU引脚功能、存储器分段与物理地址形成、最小/最大模式的概念和系统组建、系统总线形成； 2．理解存储器读/写时序； 3．了解微处理器的发展。 难点： 1．引脚功能，最小/最大模式系统形成； 2．存储器读/写时序。 学时：8 问题：为什么选择8088/8086？ ?简单、容易理解掌握 ?与目前流行的P3、P4向下兼容，形成x86体系 ?16位CPU目前仍在大量应用 思考题
1、比较8086CPU与8086CPU的异同之处。 2、8086CPU从功能上分为几部分?各部分由什么组成?各部分的功能是什么? 3、CPU的运算功能是由ALU实现的，8086CPU中有几个ALU?是多少位的ALU? 起什么作用? 4、8086CPU有哪些寄存器?各有什么用途?标志寄存器的各标志位在什么情 况下置位? 5、8086CPU内哪些寄存器可以和I/O端口打交道，它们各有什么作用? 6、8086系统中的物理地址是如何得到的?假如CS=2400H，IP=2l00H，其物 理地址是多少? 思考题 1.从时序的观点分析8088完成一次存储器读操作的过程？ 2.什么是8088的最大、最小模式？ 3.在最小模式中，8088如何产生其三总线？ 4.在最大模式中，为什么要使用总线控制器？ 思考题 1.试述最小模式下读/写总线周期的主要区别。 2.CPU响应中断时，为什么要执行两个连续的中断响应周期? 3.当8086微处理器响应总线请求发出HLDA信号后，有哪些引脚信号处于高 阻? 4.8086/8088微处理器响应总线请求发出HLDA信号后，执行部件EU会立即 停止操作吗?为什么? 5.在8086系统中，地址/数据复用信号是如何区分的? 6.总线周期的含义是什么? 8086/8088的基本总线周期由几个时钟组成?如 果一个CPU的时钟频率为4.77MHz，那么它的一个时钟周期为多少?一个基本总线周期为多少?若主频为l5MHz呢? 7.在最小模式总线写周期的T 1、T 2 、T 3 、T 4 状态，8086CPU分别执行什么动 作? 思考题 1.在8086系统的最大模式下为什么一定要用总线控制器?试述总线控制器 8288的主要功能，并说明它有哪些输入和输出信号?试述8086系统中时钟发生器8284A的主要作用以及可提供的几种时钟信号。
2.9如果GDT寄存器值为0013000000FFH，装人LDTR的选择符为0040H，试问装人描述符高速缓存的LDT描述符的起始地址是多少? 解:GDT寄存器的高32位和低16位分别为GDT的基址和段限，所以:GDT的基址=00130000H LDTR选择符的高13位D15~D3=000000001000B是该LDT描述符在GDT中的序号，所以: LDT描述符的起始地址= GDT的基址 十LDT描述符相对于GDT基址的偏移值 =00130000H+8×8=00130040H 2.10假定80486工作在实模式下，(DS)=1000H, (SS)=2000H, ( SI ) = El07FH, ( BX )=0040H, (BP) = 0016H，变量TABLE的偏移地址为0100H。请间下列指令的源操作数字段是什么寻址方式?它的有效地址(EA)和物理地址(PA)分别是多少? (1)MOV AX，[1234H ] (2) MOV AX, TABLE (3) MOV AX，[BX+100H] (4) MOV AX,TABLE[BPI[SI] 解:(1)直接寻址，EA=1234H , PA =(DS)×16+EA=11234H。 (2)直接寻址，EA= O100H,PA= (DS)×16+EA=10100H。 （3）基址寻址，EA=（ EBX)+100H =0140H,PA= (DS) × 16+EA=10140H。 （4)带位移的荃址加变址寻址。（EA）= (BP)+[SI]十TABLE的偏移地址=0195H PA=(SS)×16+EA=20195H} 2.11下列指令的源操作数字段是什么寻址方式? (1)MOV EAX ， EBX (2)MOV EAX，[ ECX] [EBX ] （3) MOV EAX，[ESI][EDX * 2] （4）MOV EAx，[ ESI*8] 解:（1）寄存器寻址。 （2）基址加变址寻址。 (3)基址加比例变址寻址。 (4)比例变址寻址。 2.12分别指出下列指令中源操作和目的操作数的寻址方式。 式表示出EA和PA。 (1)MOV SI,2100H （2）MOV CX, DISP[BX] （3) MOV [SI] ,AX （4）ADC AX，[BX][SI] （5）AND AX，DX （6) MOV AX，[BX+10H] (7) MOV AX,ES:[BX] (8) MOV Ax, [BX+SI+20H] (9) MOV [BP ].CX (10) PUSH DS 解:(1) 源操作数是立即数寻址;目的操作数是寄存器寻址。 （2）源操作数是基址寻址，EA=（BX）+DISP，PA=（DS）×16+（BX）+DISP 目的操作数是寄存器寻址。 （3)源操作数是寄存器寻址; 目的操作数是寄存器间接寻址，EA=（SI).PA=（DS) × 16十(SI)。 （4）操作数是基址加变址寻址，EA= （BX）+（SI).PA= （DS) × 16十（BX）+(SI) 目的操作数是寄存器寻址。 （5)源操作数和目的操作数均为寄存器寻址。 （6）源操作数是基址寻址，EA=（BX）+10H.PA= （DS) × 16十(BX)+10H 目的操作数是寄存器寻址。 （7）源操作数是寄存器间接寻.EA= （Bx).PA= （ES) × 16+（BX）
考点一：掌握8086/8088CPU的功能构成及流水线技术，理解流水线管理规则。 考点二：掌握8086/8088CPU寄存器的组成及其应用。 考点三：理解8086/8088CPU的内存分配，掌握实地址模式下的存储器地址变换方法。考点四：掌握8086/8088CPU的引脚构成，理解其引脚复用的特性。 2.18086/8088CPU的功能构成 1、8086/8088是Inter公司的第三代位处理器芯片。 其特点： （1）具有20条地址总线，直接寻址能力为1MB。 （2）8086有16条数据总线，为16位微处理器；8088有8条数据总线，为准16位微处理器。 （3）片内总线和ALU均为16位，可进行8位和16位操作。 （4）8086/8088片内均由两个独立的裸机单元组成，即总线接口单元（BIU）和执行单元（EU）
2、总线接口单元BIU （1）组成部件 14个16位段寄存器（CS、DS、SS、ES）； 216位指令偏移地址寄存器（IP）； 3指令队列寄存器（8086CPU:6字节；8088CPU：4字节）； 4形成20位物理地址的加法器 5与EU通讯的内部寄存器； 6总线控制逻辑； （2）功能：实现CPU与存储器或I/O口之间的数据传送 1自动按CS值和IP值组成20位实际地址的存储器中去取指令，一次取两个字节指令存放到指令队列中。 2由EU从指令队列中取指令，并根据EU请求，BIU将20位操作地址传送给存储器； 3取来操作数经总线控制逻辑传送到内部EU数据总线，由EU完成内部操作； 4操作结果：若EU提出请求，则由BIU负责产生20位实际目的地址，将结果存入存储器里； 3、执行单元EU （1）组成部分： 116位算术逻辑单元（ALU）； 216位状态标志寄存器FLAG； 38个16位通用寄存器组（AX,BX,CX,DX,SP,BP,SI,DI）; 416位数据暂存器；
第二章微处理器 一、教学内容： 1.概述 2.8088/8086微处理器 3.80286微处理器 4.80X86/Pentium微处理器 二、要求熟练掌握8086微处理器的组成原理、各功能部件的作用。 三、重点掌握16位微处理器的体系结构、各种寄存器的用途。 四、难点在于对整个CPU的各功能部件的结构组成、工作原理、概念的论述等方面的理解。 五、本章分为4讲，每讲2学时。 第一讲8088/8086微处理器 尽管微处理器已进入了Pentium时代，其内部结构和性能也发生了巨大的变化，但其基本结构仍然和早期的8086/8088 相似，可以说8086/8088 是80X86系列芯片的基础。 1.8086/8088 微处理器的内部结构 8086/8088 是Intel系列的16位微处理器，它是采用HMOS工艺制造的，内部包含约29000个晶体管，用单一的+5V电源，时钟频率为 5MHz～10MHz。 8086有16根数据线和20根地址线，其寻址空间达1M字节；8088是一种准16位微处理器，它的内部寄存器、内部运算部件以及内部操作都是按16位设计的，但对外的数据总线只有8条。8086/8088 芯片内设有硬件乘除指令部件和串处理指令部件，可对位、字节、字串、BCD码等多种数据类型进行处理。 1)总线接口单元BIU和执行单元EU
①总线接口单元BIU ?BIU的功能是8086 CPU与存储器或I/O设备之间的接口部件，负责全部引脚的操作。具体来说，BIU负责产生指令地址，根据指令地址从存储器取出指令，送到指令队列中排队或直接送给EU去执行。 ?BIU也负责从存储器的指定单元或外设端口中取出指令规定的操作数传送给EU，或者把EU的操作结果传送到指定的存储单元或外设端口中。 ?BIU内部设有4个16位的段寄存器：代码段寄存器CS (Code Segment)、数据段寄存器DS (Data Segment)、堆栈段寄存器SS (Stake Segment)、附加段寄存器ES (Extra Segment)。 ?一个16位的指令指针寄存器IP (Instruction Pointer) ?6字节指令队列缓冲器。 ?20位地址加法器和总线控制电路。 ②执行单元EU ?执行单元EU的功能是从BIU的指令队列中取出指令代码，然后执行指令所规定的全部功能。 ?在执行指令的过程中，如果需要向存储器或I/O传送数据，则EU向BIU 发出访问存储器或I/O的命令，并提供访问的地址和数据。 ?16的算术逻辑单元ALU (Arithmetic and Logic Unit) ?16位的状态标志寄存器F (Flags)
5.10 用16K×1位的DRAM芯片组成64K×8位存储器，要求： (1) 画出该存储器的组成逻辑框图。 (2) 设存储器读/写周期为0.5μS, CPU在1μS内至少要访问一次。试问采用哪种刷新方式比较合理？两次刷新的最大时间间隔是多少？对全部存储单元刷新一遍所需的实际刷新时间是多少？ （1）组建存储器共需DRAM芯片数N=（64K*8）/（16K*1）=4*8（片）。 每8片组成16K×8位的存储区，A13~A0作为片内地址，用A15、A14经2:4译码器产生片选信号，逻辑框图如下（图有误：应该每组8片，每片数据线为1根） （2）设16K×8位存储芯片的阵列结构为128行×128列，刷新周期为2ms。因为刷新每行需0.5μS，则两次（行）刷新的最大时间间隔应小于： 为保证在每个1μS内都留出0.5μS给CPU访问内存，因此该DRAM适合采用分散式或异步式刷新方式，而不能采用集中式刷新方式。 ●若采用分散刷新方式，则每个存储器读/写周期可视为1μS，前0.5μS用于读写，后 0.5μS用于刷新。相当于每1μS刷新一行，刷完一遍需要128×1μS＝128μS，满足刷新周期小于2ms的要求； ●若采用异步刷新方式，则应保证两次刷新的时间间隔小于15.5μS。如每隔14个读写周期刷新一行，相当于每15μS刷新一行，刷完一遍需要128×15μS＝1920μS，满足刷新周期小于2ms的要求； 需要补充的知识： 刷新周期：从上一次对整个存储器刷新结束到下一次对整个存储器全部刷新一遍为止的时间间隔。刷新周期通常可以是2ms，4ms或8ms。 DRAM一般是按行刷新，常用的刷新方式包括： ●集中式：正常读/写操作与刷新操作分开进行，刷新集中完成。
四、80x86微处理器的结构和功能 (一)80x86微处理器 1.8086/8088主要特征 (1)16位数据总线(8088外部数据总线为8位)。 (2)20位地址总线，其中低16位与数据总线复用。可直接寻址1MB存储器空间。 (3)24位操作数寻址方式。 (4)16位端口地址线可寻址64K个I/O端口。 (5)7种基本寻址方式。有99条基本指令。具有对字节、字和字块进行操作的能力。 (6)可处理内部软件和外部硬件中断。中断源多达256个。(7)支持单处理器、多处理器系统工作。 2.8086微处理器内部结构 8086微处理器的内部结构由两大部分组成，即执行部件EU(Execution Unit)和总线接口部件BIU(Bus Interface Unit)。和一般的计算机中央处理器相比较，8086的EU相当于运算器，而BIU则类拟于控制器。 3.8086最小模式与最大模式及其系统配置 最小模式在结构上的特点表现为:系统中的全部控制信号直接来自8086CPU。 与最小模式相比，最明显的不同是系统中的全部控制信息号不再由8086直接提供，而是由一个专用的总线控制器8288输出的。 4.8087与8089处理机简述 (1)8087协处理机 8087协处理机与8086组合在一起工作，以弥补8086在数值运算能力方面的不足，所以它又称为协处理机。 (2)8089I/O处理机
8089是一个带智能的I/O接口电路，相当于大型机中的通道，它将CPU的处理能力与DMA控制器结合在一起。它具有52条基本指令，1MB的寻址能力，包含两个DMA通道。 8089也可以与8086联合在一起工作，执行自己的指令，进行I/O操作，只在必需时才与8086进行联系。在8089的控制下，可以进行外设与存储器之间、存储器与存储器之间以及外设与外设之间的数据传输。同时，8089还可以设定多种终止数据传输的方式。 5.总线时序 一个基本的总线周期包括4个时钟周期，即4个时钟状态T 1 、T 2 、T 3 和T 4 。 (二)80286\80386\80486微处理器 1.80286微处理器 (1)80286的特征 80286是一种高性能的16位微处理器，向上兼容8086/8088，可以有效地利用8086系列软件。80286引入虚拟地址空间的概念，具有存储器管理功能，能为每一个任务分配多达1G字节的虚拟地址空间并映射到16M字节的物理地址中去。80286具有保护功能，可对段的边界、属性和访问权等进行自动检查，通过四级环结构和任务之间相互隔离，可建立可靠性高的系统软件。80286具有高效率的任务转换功能，适用于多用户、多任务系统。80286工作时钟为8～12MHz，工作时钟多样化，便于组成高性能价格比的系统。 (2)80286的结构 80286内部结构中，除了EU执行单元外，总线接口部件BIU又细分成地址部件AU、指令部件IU和总线部件BU。(3)80286的工作方式 80286微处理器有两种工作方式:实地址方式和保护虚拟地址方式。 2.80386微处理器 (1)80386的特征 80386是一种灵活的32位微处理器，可以处理8位、16位、32位等多种类型的数据，有8个32位通用寄存器。80386可直接输出32位的物理地址，最大可支持4GB字节的物理内存空间。 (2)80386微处理器内部结构
第3章 8086微处理器的指令系统（1） 3.1 指令系统概述 ● 指令系统是一台计算机所能（识别和执行）的全部指令的集合。它与（微处理器）有着密切的关系,不同的微处理器有不同的指令系统。8086CPU 包含133条指令 ● 指令是使计算机执行某种（特定操作）的二进制编码。 指令一般包括两个部分：（操作码域）和（地址域）。填空 操作码域：存放指令的操作码,即指明该指令应由计算机完成何种操作。 地址域：确定操作数的值或地址、操作结果的地址，有的指令的地址域还指出下一条指令的地址。 ● 机器指令：计算机能（直接识别）的二进制代码。 ● 汇编语言：汇编语言是一种符号语言，用助记符表示操作码，用符号或符号地址表示操作数或操作数地址,它与 机器指令是一一对应的 ● 汇编程序：将汇编语言源程序翻译成 机器语言（就是一条一条的机器指令），即目标程序。 3.2寻址方式 ● 根据（指令内容）确定（操作数地址）的过程，称为寻址。 ● 根据寻址方式计算所得到的地址叫做（有效地址EA ）,也就是(段内偏移地址)。有效地址还需要与相应的(段基地址)组合才是20位的(物理地址PA) ，该工作由微处理器来完成。 牢记什么是EA ？什么是PA ？怎么计算？ 后面有关于EA 和PA 的解释及计算方法！ ● 寻址方式在两种方式下被涉及：（操作数）的寻址方式和（指令）的寻址方式。 如果没有特别说明,寻址方式是指源操作数的寻址方式。 1、隐含寻址（隐含了规定的操作数） 例：DAA 指令,只有操作码,无操作数。规定对AL 中的内容进行压缩BCD 码转换。 2、立即寻址（操作数（立即数）直接放在指令中，不需访问存储器） 例：MOV AX ，1234H （若CS=1000H ，IP=100H ） 3、寄存器寻址（操作数就放在内部寄存器中,不需访问存储器） 例：INC CX ；(CX)←(CX)+1 MOV AX ，BX ；执行后BX 内容不变 4、直接寻址（指令中直接给出操作数的存放地址） 例1：MOV AX ，[4000H] （DS ＝3000H ） ?操作数寻址 可以进行寄存器寻址的寄存器： （16位）AX 、BX 、CX 、DX 、SI 、DI 、SP 、BP （8位） AH 、AL 、BH 、BL 、CH 、CL 、DH 、DL
微处理器系统结构与嵌入式系统设计(第二版)答案全
一 1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？ SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。 IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。 1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？ 概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。 特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。 2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。 3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。 ①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中； ②要求高质量、高可靠性的软件代码； ③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。 5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。 6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 二 2.2 完成下列逻辑运算 （1）101+1.01 = 110.01 （2）1010.001-10.1 = 111.101 （3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1 （4）10.1101-1.1001 = 1.01 （5）110011/11 = 10001 （6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.1 2.3 完成下列逻辑运算 （1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101 （2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001 （3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 0111
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第一章习题解答 1.1 什么是程序存储式计算机？ 程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。 存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”，其核心思想包括： ●程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中； ●计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中 读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。 1.2 通用计算机的几个主要部件是什么？ ●主机（CPU、主板、内存）； ●外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）； 1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.4 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？ 摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温…… 解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多内核…… （为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是目前半导体行业努力的方向，但这不可能永无止，因为工艺再先进也不可能将半导体做的比原子更小。用作绝缘材料的二氧化硅，已逼近极限，如继续缩小将导致漏电、散热等物理瓶颈，数量集成趋势终有终结的一天。一旦芯片上线条宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它的尽头了。业界专家预计，芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓，一般认为摩尔定律能再适用10年左右，其制约的因素一是技术，二是经济。）
8086微处理器指令系统习题集1 第三章 8086微处理器指令系统习题集 一．单项选择题 1. 逻辑地址1000：2000对应的物理地址为（）。 A. 1200H B. 12000H C. 2100H D. 21000H 2. 下面哪个寄存器使用时的默认段寄存器为SS（）。 A. AX B. BX C. SP D. SI 3. 当使用BP寄存器作基址寻址时，若无指定段替换，则内定在 （）段内寻址。 A.程序 B.堆栈 C.数据 D.附加 4． 在下面四组寄存器中，第（）组都可用于对存储器间接 寻址方式的寄存器。 A. AX，BX，CX，IP； B. BX，SP，DX，SI C. IP，SP，BP，AX D. BP，BX， SI，DI 5. 含有立即数的指令中，该立即数被存放在（）。
A. 累加器中 B. 指令操作码后的内 存单元中 C. 指令操作码前的内存单元中 D. 由该立 即数所指定的内存单元中 6. 用段基值及偏移量来指明内存单元地址的方式称为 （）。 A. 有效地址 B. 物理地址 C. 逻辑地址 D. 相对地址 7. 已知物理地址为0FFFF0H，且段内偏移量为0B800H，若对应 的段基地址放在DS中，则DS=（（）。 A. 0FFFFH B. 0F47FH C. 2032H D. 0F000H 8． 现行数据段位于存储器BOOOOH到BOFFFH字节单元，则段寄 存器DS的内容及该段长度 (字节数)分别为: （） A． BOOOH，1000H B. O0OOH，OFFFH C. BOOOH，OFFFH D. BOOOH，OOFFH 9．寄存器间接寻址方式中，操作数在（）中。 A. 通用寄存器 B. 堆栈 C. 存储单元 D. 段寄存器 10. 下列指令中,有语法错误的指令是 （）。
一 1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？ SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。 IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。 1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？ 概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。 特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。 2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。 3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。 ①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中； ②要求高质量、高可靠性的软件代码； ③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。 5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。 6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 二 2.2 完成下列逻辑运算 （1）101+1.01 = 110.01 （2）1010.001-10.1 = 111.101 （3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1 （4）10.1101-1.1001 = 1.01 （5）110011/11 = 10001 （6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.1 2.3 完成下列逻辑运算 （1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101 （2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001 （3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 0111 2.4 选择题
浙江理工大学课程设计 题目汽车信号灯 学院计算机科学与技术学院 专业软件工程专业 班级软件0803 班 姓名林瑞 指导教师****** 2011 年 1 月 6 日
目录 一、设计目的 (2) 二、系统硬件设计 (3) 三、系统软件设计 (9) 四、系统调试及结果 (15) 五、总结和体会 (16) 六、参考文献 (16)
一、设计目的 通过所学知识和现代计算机技术来模拟模拟汽车信号灯控制系统，把所学的理论的知识用到现实实践中去，加强了对理论知识的理解和记忆。展示了计算机技术在汽车行业的应用。 设计出汽车信号灯微机控制系统。汽车信号灯的作用是大家所熟知的，汽车通过显示不同的信号灯来告诉前后左右的行车者本汽车正在进行的操作，本控制系统采用8086微处理器作为处理器和可编程的8255A芯片来模拟汽车信号灯控制系统。通过在实验箱上分别按K1，K2，K3和K4键来显示汽车左转、右转，前进和后退等状态。左/右转弯开关K1,K2闭合时，对应的仪表板左/右转弯指示灯、左/右转弯头灯和左/右转弯尾灯闪烁；紧急开关闭合时，所有仪表板左右转弯灯、左右转弯头灯和左右转弯尾灯闪烁；当用户按K3时,也即踩刹车时，刹车开关闭合，刹车灯（左右红色尾灯）亮;停靠时(合上停靠开关)，即按K4键时,所有的灯闪烁。所需执行的操作由相应的开关状态反映，
所需控制的信号灯有仪表板左/右转弯灯、暂停灯、照明远灯和照明近灯共五类类灯. 二、系统硬件设计 1.硬件连接图：利用8088驱动8255 8253来连接外 部电路。 2.器件选择： CPU(8088) 1个发光二极管 5个 74ALS373 2个电阻 5个 74ALS245 1个 74LS00 5个 8255 1个控制开关 5个 8253 1个 3、8088,8255,8253功能及说明 8088的引脚包括20根地址线,16根数据线及控制线,状态线,时钟,电源和地线等,大致可分五大类. 第一类只传送一种信息,第二类每个引脚电平的高低代表不同信息,第三类代表不同的工作方式,第四类每个引脚可以传送两种信息,第五类引脚在输入和输出时分别传送不同的信息.同时还要地址锁存器及数
微机原理第二章习题与分析解答 1．单项选择题 （1）8086工作最大方式时应将引脚MN/MX接（） A．负电源 B.正电源 C.地 D.浮空 分析：8086规定工作在最小方式下MN/MX接+5V，工作在最大方式下MN/MX 接地。 答案：C （2）8086能寻址内存储器的最大地址范围为（） A．64KB 分析：8086有A0~A1920条地址总线，220=1MB。 答案：B | （3）在总线周期，8086CPU与外设需交换（） A．地址信息 B.数据信息 C.控制信息、B、C 分析在总线周期，CPU必须发出地址信息的控制信息以后，才能实现与外设进行交换数据。 答案：D （4）8086用哪种引脚信号来确定是访问内存还是访问外设（） A．RD IO 分析：引脚信号M/IO是Memory or Input Output的缩写，当M/IO=0时，用以访问外设；当M/IO=1，用以访问外设。 答案：C （5）在8086指令系统中，下列哪种寻址方式不能表示存储器操作数（）A．基址变址寻址B.寄存器寻址C.直接寻址 D.寄存器间接寻址" 分析：8086指令系统共有七种寻址方式，只有立即寻址方式和寄存器寻址方式不是表示存储器操作数的。 答案：B （6）当CPU时钟频率为5MHz，则其总线周期（） A．0．8 s μs 分析：时钟周期T=1/?=200ns,而一个总路线周期通常由4个T状态组成，有4╳T=4╳200ns=μs. 答案：A （7）8086工作在最大方式下，总路线控制器使用芯片（） A．8282 B.8286 分析：在最大方式下，系统中主要控制信号是由总路线控制器产生，而只有芯片8288才有这方面的功能。 答案：D … （8）取指令物理地址=（） A．（DS）╳10H+偏移地址 B.（ES）╳10H+偏移地址 C．（SS）╳10H+（SP） D.（CS）╳10H+（IP） 分析：每当8086CPU取指令时，总是根据CS：IP的所指的存贮单元去取指
第一章作业答案 1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？ SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。 IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。 1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？ 概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。 特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。 2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。 3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。 4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。 ①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中； ②要求高质量、高可靠性的软件代码； ③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。 5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。 6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其
第三章8086微处理器指令系统习题答案 一、单项选择题 1.B 2.C 3.B 4.D 5.A 6.C 7.B 8.C 9.C10. D 11.D12.C13.C14.A15.C16.B17.C18.B19.D20. D 21.B22.D23.A24.D25.A26.A27.A28.D29.C30. A 31.D32.C33.B34.D35.D36.D37.A38.B39.B40. B 41.B42.A43.D44.D45.A46.C47.D48. C 二、多项选择题 1.ABC 2.ABCD 3.ABF 4.BF 5.BCD 6.CD 7.ABCDE 8.BD 三、填空题 1.操作码，操作数 2段地址，10H，偏移地址，02051H 3.AA92AH 4.立即，基址变址 5.5425H 6.D36AH 7.源操作数为8位，目的操作数为16位，不匹配；源操作数和目的操作数不能同时为存储器；INC指令操作数不能为立即数；目的操作数的的地址大于字节。 8.6310H 9.0132H，0112H 10.0000H，1,1，0,0 11.1202H，1200H，2000H 12.除4 13.7230H 14.12AAH，0BBCCH 15.6804H 16.3,0 17.4154H，6F30H 18.0,00FFH，0 四、判断题 ×V ××V ××V ×V ××××V ×V ××× 五、读程序，指出结果 1.11H 2.5678H，1234H 3.80H，0 4.1,1 5. 1 6.0132H，0112H 7.01H，00H，08H 8.0,0 9.79H，6H，7FH 10.60H，35H
第一章习题解答 1.1 什么是程序存储式计算机？ 程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。 存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”，其核心思想包括： 程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中； 计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。 1.2 通用计算机几个主要部件是什么？ 主机（CPU、主板、内存）； 外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）； 1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.4 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？ 摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温…… 解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多内核…… （为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是目前半导体行业努力的方向，但这不可能永无止，因为工艺再先进也不可能将半导体做的比原子更小。用作绝缘材料的二氧化硅，已逼近极限，如继续缩小将导致漏电、散热等物理瓶颈，数量集成趋势终有终结的一天。一旦芯片上线条宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它的尽头了。业界专家预计，芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓，一般认为摩尔定律能再适用10年左右，其制约的因素一是技术，二是经济。） 1.6 试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与相互影响。 计算机系统结构主要是指程序员关心的计算机概念结构与功能特性，而计算机组成原理则偏重从硬件角度关注物理机器的组织，更底层的器件技术和微组装技术则称为计算机实现。例如：确定指令集中是否有乘法指令属于计算机体系结构的内容，而乘法指令是由专门的乘法器实现还是用加法器实现则属于计算机组成原理的内容，乘法/加法器底层的物理器件类型及微组装技术则属于计算机实现的内容。