《微機(jī)原理課件》PPT課件.ppt

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1、本章內(nèi)容提要:微型計(jì)算機(jī)的組成及工作原理8086微處理器的功能結(jié)構(gòu)8086/8088寄存器結(jié)構(gòu)8086存儲(chǔ)器8086的引腳信號(hào)和工作模式微處理器總線時(shí)序80x86系列微處理器第二章微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的微處理器2.1微型計(jì)算機(jī)的組成及工作原理2.1.1微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)到目前為止，大多數(shù)微型計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)歸屬于馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，主要包括運(yùn)算器、控制器、存儲(chǔ)器、I/O設(shè)備及其接口電路，如圖2.1所示。運(yùn)算器和控制器合稱為中央處理器CPU。2.1.1微型計(jì)算機(jī)基本結(jié)構(gòu)2.1.2微處理器CPU微處理器簡稱CPU，是用來實(shí)現(xiàn)運(yùn)算和控制功能的部件，是整個(gè)微型計(jì)算機(jī)的核心，由運(yùn)算器、控制器和寄存器組3部分

2、組成。CPU一般具有以下基本功能：1)指明將要執(zhí)行指令所在存儲(chǔ)單元的地址，取出指令并進(jìn)行譯碼。2)執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算，暫存少量數(shù)據(jù)。3)傳送數(shù)據(jù)，包括在CPU內(nèi)部傳送數(shù)據(jù)以及與外界交換數(shù)據(jù)。4)對各部件進(jìn)行控制，包括對CPU內(nèi)部的控制和對CPU以外部件的控制。5)響應(yīng)其他部件發(fā)出的中斷請求和總線請求等。2.1.3總線微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用總線結(jié)構(gòu)，將5大部件連接起來。各部件之間傳送信息的公共通道，稱為總線（BUS）。在總線上流動(dòng)的信息大致可分為兩類：一類是數(shù)據(jù)和程序，數(shù)據(jù)包括程序運(yùn)行所需的原始數(shù)據(jù)和程序運(yùn)行的結(jié)果以及這些數(shù)據(jù)的地址信息；另一類是控制器向各部件發(fā)出的控制命令以及

3、各部件發(fā)給控制器的狀態(tài)信息。微機(jī)系統(tǒng)利用3組總線，即數(shù)據(jù)總線DB、地址總線AB和控制總線CB分別傳送指令及指令執(zhí)行過程中相關(guān)的數(shù)據(jù)、地址信息和控制信息。2.1.3總線（1）數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線是在CPU、存儲(chǔ)器或I/O端口等部件之間傳遞數(shù)據(jù)的通道，每次傳送一個(gè)“計(jì)算機(jī)字長”，其寬度（根數(shù)）通常與計(jì)算機(jī)的字長一致。數(shù)據(jù)總線的傳輸是雙向的。（2）地址總線地址總線是尋找、傳送存儲(chǔ)單元或I/O端口的地址信息的總線。地址總線是由CPU輸出給存儲(chǔ)器或I/O端口。地址總線數(shù)決定了CPU當(dāng)前可直接尋址空間的大小。（3）控制總線CPU控制器發(fā)往各部件的控制信號(hào)線以及各部件發(fā)給CPU的狀態(tài)信號(hào)線構(gòu)成了“

4、控制總線”，控制線總體上是“雙向”的，但就控制總線中某一根來說，在一種確定狀態(tài)下，只能表示一種信息，其傳輸是單向的。2.1.4存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器是指微型計(jì)算機(jī)的內(nèi)存儲(chǔ)器（人們常說內(nèi)存條），它通常由CPU之外的半導(dǎo)體存儲(chǔ)器芯片組成，用來存放程序、原始操作數(shù)，中間結(jié)果和最終結(jié)果數(shù)據(jù)。2.1.5輸入/輸出設(shè)備及其接口電路輸入/輸出設(shè)備統(tǒng)稱為外部設(shè)備(簡稱外設(shè))，是微型計(jì)算機(jī)的重要組成部分。與微型計(jì)算機(jī)相連接的各種設(shè)備統(tǒng)稱外部設(shè)備。例如，鍵盤、打印機(jī)、顯示器、磁帶機(jī)、磁盤等。另外，在微型計(jì)算機(jī)的工程應(yīng)用中，所使用的各種開關(guān)、繼電器、步進(jìn)電機(jī)、A/D及D/A變換器等均可看作微型計(jì)算機(jī)的外部設(shè)備。2.

5、28086微處理器的功能結(jié)構(gòu)8086是Intel系列的16位微處理器，是80x86系列微機(jī)發(fā)展的基礎(chǔ)。它所具有的主要特性如下：1）制造工藝：采用具有高速運(yùn)算性能的HMOS工藝制成。2）芯片集成度：芯片上集成有2.9萬個(gè)晶體管，用單一的+5V電源和40條引腳的雙列直插式封裝。3）時(shí)鐘頻率：5～10MHz，最快的指令執(zhí)行時(shí)間0.4μs。4）字長：16位8088為準(zhǔn)16位。5）總線使用方式：數(shù)據(jù)、地址總線分時(shí)復(fù)用。6）內(nèi)存容量：20位地址可尋址1MB。7）端口地址：16位I/O地址可尋址64KB個(gè)端口。8）中斷功能：可處理內(nèi)部軟件中斷和外部硬件中斷，中斷源可多達(dá)25個(gè)。2.2.1

6、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)（1）指令執(zhí)行部件EU（ExectionUnit)組成：通用寄存器，標(biāo)志寄存器，ALU，EU控制系統(tǒng)等。作用：負(fù)責(zé)指令的執(zhí)行，完成指令的操作。工作過程：從隊(duì)列中取得指令，進(jìn)行譯碼，根據(jù)指令要求向EU內(nèi)部各部件發(fā)出控制命令，完成執(zhí)行指令的功能。若執(zhí)行指令需要訪問存儲(chǔ)器或I/O端口，則EU將操作數(shù)的偏移地址送給BIU，由BIU取得操作數(shù)送給EU。（2）總線接口部件BIU（BusInterfaceUnit)組成：16位段寄存器，指令指針，20位地址加法器，總線控制邏輯，6字節(jié)指令隊(duì)列。作用：負(fù)責(zé)從內(nèi)存指定單元中取出指令，送入指令流隊(duì)列中排隊(duì)；取出指令所需的操

7、作數(shù)送EU單元去執(zhí)行。工作過程：由段寄存器與IP形成20位物理地址送地址總線，由總線控制電路發(fā)出存儲(chǔ)器“讀”信號(hào)，按給定的地址從存儲(chǔ)器中取出指令，送到指令隊(duì)列中等待執(zhí)行。*當(dāng)指令隊(duì)列有2個(gè)或2個(gè)以上的字節(jié)空余時(shí)，BIU自動(dòng)將指令取到指令隊(duì)列中。若遇到轉(zhuǎn)移指令等，則將指令隊(duì)列清空，BIU重新取新地址中的指令代碼，送入指令隊(duì)列。*指令指針I(yè)P由BIU自動(dòng)修改，IP總是指向下一條將要執(zhí)行指令的地址。2.2.2EU和BIU的并行工作2.2.38086與