微机原理与接口技术_第2章8086系统结构1

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二、系统的复位与启动
【8086CPU时序】
① 复位信号：通过RESET引脚上的触发信号来引起8086系统复位和启
动，RESET至少维持4个时钟周期的高电平。
② 复位操作：当RESET信号变成高电平时，8086／8088CPU结束现行
操作，各个内部寄存器复位成初值。
标志寄存器
清零
指令寄存器 CS寄存器 DS寄存器 SS寄存器 ES寄存器
的比例倍频后得到CPU的主频，即： CPU主频 = 外频 × 倍频系数
⑥ PC机各子系统时钟(存储系统，显示系统，总线等)是由系统频率按 照一定的比例分频得到。
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内频 550MHz Pentium III
倍频系数5.5
L1 Cache
L2 550MHz Cache
处理机总线 100MHz
微机原理与接口技术
第四讲
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第二章 8086系统结构
内容提要
z微型计算机的发展概况 z8086CPU内部结构 z8086CPU引脚及功能 z8086CPU存储器组织 z8086CPU系统配置 z8086CPU时序
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※有关概念介绍
z 主频，外频，倍频系数 z T状态 z 总线周期 z 指令周期 z 时序 z 时序图
总线操作
读存储器操作 (取操作数)
写存储器操作 (将结果存放到内存)
读 I/O 端口操作 (取 I/O 端口中的数)
写 I/O 端口操作 (往 I/O 端口写数)
中断响应操作
总线周期
存储器读周期 存储器写周期 I/O 端口读周期 I/O 端口写周期 中断响应周期
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微机原理与接口技术1、8086 CPU在内部结构上由哪几部分组成?其功能是什么?8086的内部结构分成两部分。

总线接口部件BIU，负责控制存储器与I/O 端口的信息读写，包括指令获取与排队、操作数存取等。

执行部件EU负责从指令队列中取出指令，完成指令译码与指令的执行行。

2、8086的总线接口部件有那几部分组成? 其功能是什么?8086的总线接口部件主要由下面几部分组成：4个段寄存器CS/DS/ES/SS，用保存各段址；一个16位的指令指针寄存器IP，用于保存当前指令的偏移地址；一个20位地址法器，用于形成20位物理地址；指令流字节队列,用于保存指令；存储器接口，用于与外总线的连接。

3、8086的执行单元（部件）由那几部分组成?有什么功能?8086的执行单元部件主要由下面几部分组成：控制器、算数逻辑单元、标志寄存器、通用寄存器组。

（1）控制器，从指令流顺序取指令、进行指令译码，完成指令的执行等。

（2）算数逻辑单元ALU，根据控制器完成8/16位二进制算数与逻辑运算。

（3）标志寄存器，使用9位，标志分两类。

其中状态标志6位，存放算数逻辑单元ALU运算结果特征；控制标志3位，控制8086的3种特定操作。

（4）通用寄存器组，用于暂存数据或指针的寄存器阵列。

6、8086CPU状态标志和控制标志又何不同?程序中是怎样利用这两类标志的? 8086的状态标志和控制标志分别有哪些?（1）标志分两类：状态标志（6位）,反映刚刚完成的操作结果情况。

控制标志（3位），在8086特定指令操作中起控制作用。

（2）利用状态标志可以掌握当前程序操作的结果，例如了解是否产生进位，是否溢出等。

例如利用控制标志可以控制程序的单步调试。

（3）状态标志包括：包括零标志ZF、符号标志SF、奇偶标志PF、进位标志CF、辅助进位标志AF、溢出标志OF。

控制标志包括：单步运行标志TF、方向标志DF 与中断允许标志IF。

8、8086CPU的形成三大总线时，为什么要对部分地址线进行锁存？用什么信号控制锁存？为了确保CPU对存储器和I/O端口的正常读/写操作，要求地址和数据同时出现在地址总线和数据总线上。

第2章 8086 CPU 结构与功能1. 微处理器内部结构由哪几部分组成阐述各部分的主要功能。

解：微处理器内部结构由四部分组成：（1）算术逻辑运算单元ALU ：完成所有的运算操作；（2）工作寄存器：暂存寻址信息和计算过程中的中间结果；（3）控制器：完成指令的读入、寄存和译码，并产生控制信号序列使ALU 完成指定操作；（4）I/O 控制逻辑：处理I/O 操作。

2. 微处理器级总线有哪几类各类总线有什么作用解：微处理器级总线有三类：（1）数据总线：传送信息；（2）地址总线：传送地址码；（3）控制总线 传送控制信号。

3. 为什么地址总线是单向的，而数据总线是双向的解：地址码只能由CPU 生成。

而数据需要在CPU 和存储器之间传输。

4. 8086/8088微处理器内部有哪些寄存器其主要作用是什么解：8086CPU 内部有14个16位寄存器，其中8个通用寄存器（4数据寄存器AX 、BX 、CX 、DX ，4地址指针/变址寄存器SI 、DI 、SP 、BP ），4个段寄存器（CS 、DS 、ES 、SS ），2个控制寄存器（指令指针IP ，微处理器状态字PSW ）。

应该注意的是：可以在指令中用作为地址指针的寄存器有：SI 、DI 、BP 和BX ；在微处理器状态字PSW 中，一共设定了9个标志位，其中6个标志位用于反映ALU 前一次操作的结果状态（CF ，PF ，AF ，ZF ，SF ，OF ），另3个标志位用于控制CPU 操作（DF ，IF ，TF ）。

5. 如果某微处理器有20条地址总线和16条数据总线：（1）假定存储器地址空间与I/O 地址空间是分开的，则存储器地址空间有多大（2）数据总线上传送的有符号整数的范围有多大解：（1）存储器地址空间为：2021MB =（2）有符号数范围为： 15152~21--， 即 －32768～327676. 将十六进制数62A0H 与下列各数相加，求出其结果及标志位CF 、AF 、SF 、ZF 、OF 和PF的值：（1）1234H；（2）4321H；（3）CFA0H；（4）9D60H解：（1）74D4H CF=0 AF=0 SF=0 ZF=0 OF=0 PF=1（2）A5C1H CF=0 AF=0 SF=1 ZF=0 OF=1 PF=0（3）3240H CF=1 AF=0 SF=0 ZF=0 OF=0 PF=0（4）0000H CF=1 AF=0 SF=0 ZF=1 OF=0 PF=17.从下列各数中减去4AE0H，求出其结果及标志位CF、AF、SF、ZF、OF和PF的值：（1）1234H；（2）5D90H；（3）9090H；（4）EA04H解：（1）C754H CF=1 AF=0 SF=1 ZF=0 OF=0 PF=0（2）12B0H CF=0 AF=0 SF=0 ZF=0 OF=0 PF=0（3）45B0H CF=0 AF=0 SF=0 ZF=0 OF=1 PF=0（4）9F24H CF=0 AF=0 SF=1 ZF=0 OF=0 PF=19.写出下列存储器地址的段地址、偏移地址和物理地址：（1）2134：10A0；（2）1FA0：0A1F；（3）267A：B876解：物理地址＝段地址*10H+偏移地址（1）段地址：2134H，偏移地址：10A0H，物理地址：223E0H（2）段地址：1FA0H，偏移地址：0A1FH，物理地址：2041FH（3）段地址：267AH，偏移地址：B876H，物理地址：32016H10.给定一个数据的有效地址为2359H，并且（DS）＝490BH，求该数据的物理地址。

但指令周期不一定都大于总线周期，如MOV AX，BX
操作都在CPU内部的寄存器，只要内部总线即可完成，不 需要通过系统总线访问存储器和I/O接口。
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• 8086CPU的典型总线时序，充分体现了总 线是严格地按分时复用的原则进行工作的。 即：在一个总线周期内，首先利用总线传 送地址信息，然后再利用同一总线传送数 据信息。这样减少了CPU芯片的引脚和外 部总线的数目。
• 执行部件（EU）
• 功能：负责译码和执行指令。
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• 联系BIU和EU的纽带为流水指令队列
• 队列是一种数据结构，工作方式为先进先出。写入的指令 只能存放在队列尾，读出的指令是队列头存放的指令。
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•BIU和EU的动作协调原则 BIU和EU按以下流水线技术原则协调工作，共同完成所 要求的任务： ①每当8086的指令队列中有空字节，BIU就会自动把下 一条指令取到指令队列中。 ②每当EU准备执行一条指令时，它会从BIU部件的指令 队列前部取出指令的代码，然后译码、执行指令。在执 行指令的过程中，如果必须访问存储器或者I／O端口， 那么EU就会请求BIU，完成访问内存或者I／O端口的操 作； ③当指令队列已满，且EU又没有总线访问请求时，BIU 便进入空闲状态。（BIU等待，总线空操作） ④开机或重启时，指令队列被清空；或在执行转移指令、 调用指令和返回指令时，由于待执行指令的顺序发生了 变化，则指令队列中已经装入的字节被自动消除，BIU会 接着往指令队列装入转向的另一程序段中的指令代码。 （EU等待）
•CF（Carry Flag）—进位标志位，做加法时最高位出现进位或 做减法时最高位出现借位，该位置1，反之为0。