微機系統及應用課程簡介微機原理與接口技術實用教程第1章微型計算機基礎及工作原理第2章微處理器第3章8086/8088指令系統第4章匯編語言程序設計第5章半導體存儲器及其接口第6章微型計算機I/O接口基礎第7章微型計算機總線及I/O接口標準第8章中斷第9章常用可編程接口芯片第10章人機交互設備及接口第1章微型計算機基礎及工作原理

1.1數制

1.2計算機中數的表示

1.3微型計算機的基本組成電路

1.4微型計算機結構的簡化形式

1.5微型計算機的工作原理本章目標1.1數制1.1.1數制的基與權基：數制所使用的數碼個數。例：十進制數使用0～9十個數，所以它的基是10權：數制每一位（置）所具有的值。例：6845千百十個103102101100十進制數各位的權是以10為底的冪二進制數使用0、1兩個數，它的“基”？各位的“權”又是多少呢？由0、1二個數碼構成，基數為2，第i位的權為2i，運算規則：逢二進一、借一為二

二進制數（Binary）101011B=1×25+0×24+1×23+0×22+1×21+1×20=43D一個二進制數按權展開求和就轉換成了十進制數8421牢記！1011B23222120例：一個二進制數各位的權→基數說明符

十六進制數（Hexadecimal）由0、1、2…9、A、B、C、D、E、F十六個數碼構成。基數為16，第i位的權為16i

運算規則：逢十六進一、借一為十六14AFH=1×163+4×162+10×161+15×160=5295D由0、1、2、…7八個數碼構成，基數為8，第i位的權為8i運算規則：逢八進一、借一為八八進制數（Octal）十六進制數既可以簡化書寫，又便于記憶1.1.2不同進制數間的轉換1.非十進制數轉換成十進制數按權展開求和2.十進制數轉換成非十進制數整數部分與小數部分分別轉換例1：57D=111001B=71Q=39H5728…12222214…07…03…11…10…185787…10…71657163…90…3高低2除基數取余數例2：十進制數轉換成非十進制數（小數部分）0.625D=0.101B=0.5Q=0.AH0.625*2=1.25…1

0.25*2=0.5…0

0.5*2=1…10.625*8=5…50.625*16=10…A乘基數取整數57.625D=111001.101B=39.AH高低1.1.2不同進制數間的轉換（2）3.十六進制數與二進制數之間的轉換二進制數→十六進制數四位一組分組時,如位數不夠，整數部分在最左邊補零，小數部分在最右邊補零十六進制數→二進制數一位對應換成二進制數四位1100100.11011B=.0100011011011000=64.D8H46D81.1.2不同進制數間的轉換1.2計算機中數據的表示機器數與真值機器數：一個二進制數連同符號位在內作為一個數叫機器數真值：機器數所代表的數值（如-1001011B）正數、負數的符號位分別用0和1表示，這種表示法稱為原碼例：設機器字長為8位，二進制數+10010B和-100001B其原碼為：00010010，10100001原碼連符號一起數碼化了的數最高有效位反碼：對于二進制正數，反碼等于該數原碼對于二進制負數，符號位為1，其余各位取反例：設機器字長為8位，二進制數+1100101和-1010001其反碼為：01100101，10101110補碼：對于二進制正數，補碼等于該數原碼對于二進制負數，符號位為1，其余各位取反，末位加1例：設機器字長為8位，二進制數+1100101和-1010001其補碼為：01100101，101011111.2.2機器數的定點表示與浮點表示定點數：小數點在數中的位置是固定不變的1.定點小數符號位小數點2.定點整數符號位小數點浮點數：小數點在小數中的位置是浮動的任意一個數N均可表示為：N=m×beb為基數e為階碼m為尾數例：123.456=0.123456×103123.456=1.23456×102階符階碼數符尾數階碼部分尾數部分基數是2一個二進制浮點數1.2.3非數值數據的表示ASCⅡ碼：美國標準通信編碼，一般用7bit組合編碼來表示數字、英文字母、符號等可以打印的字符字符的表示漢字的表示（1）漢字國標碼1981年國家標準總局公布了GB2312—80，即《信息交換用漢字編碼字符集基本集》，簡稱GB碼。每個漢字、圖形符號都用兩個字節表示，每個字節都使用低7位編碼，最多表示128*128=16348個漢字（2）漢字區位碼將漢字編碼GB2312—80中的6763個漢字分為94個區，每個區中包含94個漢字（位），這樣每個漢字所在的區和位就組成了一個二維數組，這就是區位碼。1.3微型計算機的基本組成電路1.3.1觸發器SRQQRS觸發器SCLKRQQ時鐘RS觸發器SR觸發器：是由基本門電路組成的具有記憶功能的器件D觸發器DQQSRD觸發器QQDCLK時鐘D觸發器SRQQDCLK邊沿觸發的D觸發器DQQPRESET（置位）CLEAR（清除）CLKD觸發器正邊沿觸發D觸發器CLKDQQ負邊沿觸發D觸發器CLKDQQ低電平預置及清除的D觸發器JK觸發器●CLKSQRQ●JKJKQ00保持原態0100111翻轉JQKQCLKPRCLR1.3.2寄存器(Register)寄存器：是由觸發器組成的，可以保存二進制數。寄存器緩沖寄存器——用于暫存數據移位寄存器——能夠將其所存數據一位一位地向左或向右移計數器——一個脈沖到達時，會按二進制數的規律累計脈沖數累加器——用以暫存每次在ALU中計算的中間結果1.緩沖寄存器（Buffer）Q3D3Q2D2Q1D1Q0D0●●●●●●X3X2X1X0CLKCLRX3X2X1X04位緩沖寄存器電路原理圖Y3Y2Y1Y0Y3Y2Y1Y0數據在時鐘信號的作用下由X端寫到Y端Q0D0+CLRCLKLOADY0X0X0=0Q01Q0Q0LOADCLKCLR可控緩沖寄存器的符號XQ0X0X0=1=X0控制門（L門）控制數據的裝入Q3D3Q2D2Q1D1Q0D0●●●●●●X3X2X1X0CLKCLRX3X2X1X0可控4位緩沖寄存器電路原理圖Y3Y2Y1Y0Y3Y2Y1Y0LLLLL2.計數器（Counter）Q3J3

K3Q2J2

K2Q1J1

K1Q0J0

K0CLKCLR行波計數器的工作原理（1）行波計數器（TravelingWaveCounter）0000000100110100COUNT控制計數端COUNTCLKCLR可控計數器符號0010Q3D3CLR010010000001（2）環形計數器（RingCounter）Q2D2CLRQ1D1CLRQ0D0CLRCLRCLK環形計數器CLKCLR=10001PR0010環形計數器在系統時鐘信號的作用下產生順序的控制信號（3）程序計數器（ProgramCounter）

COUNTLOADCLKCLRXY（4）累加器（Accumulator）LOADSHLSHRCLKCLRXYX1.3.3加法電路與算數邏輯單元1011+）001011010101.二進制加法電路例：A3A2A1A0B3B2B1B0+)C3C2C1S4

S3S2S1S0A+B=S0

半加器電路A0B0C1S00000010110011110真值表A0B0C1S0HAA0B0S0C1異或門與門AiBiCi

Ci+1Si全加器電路真值表Ai+Bi+Ci=Si0000000101010010111010001101101101011111FAAiBiCiCi+1Si異或兩兩先“與”后“或”

二進制數的加法器C4FAA3B3S3C3FAA2B2S2FAA1B1S1HAA0B0S0C2C1四位二進制加法電路A+B=S=1=0=1=1=1=0=1=0=1=0=0=1=1=0=0=12.可控反相器及加法/減法電路C3C2C1C0FAFAFAFAA3A2A1A0B3B2B1B0S3S2S1S0SUBC44位二進制加法器/減法器B0Y0SUB=1=0=1=1=0=0=0=0=1=11001=01100=100113.算術邏輯單元(ALU)ControlABSALUArithmeticLogicalUnit一組線1.3.4三態輸出電路EAB01011高阻高阻010BAE三態輸出電路的邏輯表ENABLE=1數據由D→B總線結構（三態電路的應用）LACLKEAALBCLKEB

BLCCLKECCLDCLKEDDW3W2W1W0（W總線）LAEALBEBLCECLDED=1=0=0=1=0=0=0=0數據由B→A00100001控制字CONLCCLKECCLBCLKEBBLACLKEAALDCLKEDD控制器數據總線控制總線總線結構符號圖1.3.5存儲器（Memory）Register……01100010單元的內容1個字節（Byte）=8bitR0R1R2D7D6D5D4D3D2D1D0……譯碼器A0A1A2A3R14R1516×8的存儲器1.4微型計算機結構的簡化形式PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD448888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKERCPEPLMERLIEILAEASUEULBLO8PCMAR16×8PROMIRCONA88ALUODBCPUMI/OW1.4.2模型機的指令系統LDA——將數據裝入累加器AADD——進行加法運算SUB——進行減法運算OUT——輸出結果HLT——停機指令系統：編制計算程序的指令集合1.4.3模型機的程序設計程序設計編制匯編語言程序存儲器的分配助記符的翻譯匯編語言源程序匯編LDAR9ADDRASUBRBOUTHLT編寫3個數相加減去一個數的程序存儲器的分配0H1H2H3H4H5H6H7H8H9H0AH0BH0CH0DH0EH0FHR0R1R2R3R4R5R6R7R8R9RARBRCRDRERF指令區數據區18H14H10H助記符操作碼LDA0000ADD0001SUB0010OUT1110HLT1111助記符與操作碼表LDAR9ADDRASUBRBOUTHLT源程序00000001001011101111操作碼100110101011××××××××操作數地址目的程序09H1AH2BHE0HF0H指令：由操作碼和操作數或操作數的地址構成程序和數據都寫到了存儲器中0H1H2H3H4H5H6H7H8H9H0AH0BH0CH0DH0EH0FHR0R1R2R3R4R5R6R7R8R9RARBRCRDRERF指令區數據區18H14H10HLDAR9ADDRASUBRBOUTHLT源程序目的程序09H1AH2BHE0HF0H09H1AH2BHE0HF0H1.4.4執行指令的過程機器周期：執行一條指令所需要的時間機器周期取指周期執行周期1.環形計數器及機器節拍Q5Q4Q3Q2Q1Q0CLKCLRT5T4T3T2T1T0復習環形計數器……機器節拍T0T1T2T3T4T5CLK周期4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8

程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO011000000000T0=10H440執行下面程序LDAR9ADDRA……注意觀察取指周期和執行周期4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO000110000000T1=1809H8409HLDAR9的指令碼4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8

程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO001001000000T3=19449100000000000T2=101H完成了取指周期4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8

程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO000100100000T4=110H8810H4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8程序的執行過程10H000000000000T5=1空節拍CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO執行完了LDAR9指令將數據裝入了累加器A4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO011000000000T0=11H441進入第二條指令的取指周期10H4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO000110000000T1=181AH841AH10HADDRA的指令碼4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO001001000000T3=1A44A100000000000T2=102H完成了取指周期10H4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO000100000010T4=1810H814H24H4PCIRCONMAR16×8PROMAALUBOD48888488888412CPCLKCLREPLICLKCLREILACLKEASUEULBCLKLOCLKCLKCLRLMCLKER8

程序的執行過程CPEPLMERLIEILAEASUEULBLO000000100100T5=124H8824H完成了ADDRA指令的執行相加的結果裝入了累加器A再看一遍1.4.5控制器環形計數器（RC）指令譯碼器（LD）控制矩陣（CM）其它控制電路控制器1.指令譯碼器I7I6I5I4LDAADDSUBOUTHLT0000110001100101111011111來自指令寄存器的操作碼+++++T0T1T2T3T4T5+T5T4T3T2T1T0CPEP

LM

ERLI

EI

LA

EA

SU

EU

LB

LOLDAADDSUBOUTCLKCLR2.控制矩陣（CM）3.其它控制電路啟動和清除按鈕運行/停止觸發器時鐘震蕩器射極跟隨器環形計數器指令譯碼器控制矩陣指令字段（高4位）HLTCONCLRCLK控制器控制部件結構圖CLRCLKCLRCLKCLRCLK時鐘震蕩器射極跟隨器啟動和清除按鈕運行/停止觸發器1.5微型計算機的工作原理1.5.1微型計算機的硬件結構微型計算機算數邏輯單元控制器存儲器輸入/輸出設備CPU存儲器I/O設備存儲器I/O接口AB地址總線DB數據總線CB控制總線微型機硬件結構示意圖CPU工作原理：存儲程序，按地址順序執行第2章微處理器2.1微處理器概述2.28086/8088微處理器結構2.38086/8088微處理器工作模式及外部結構2.48086/8088微處理器的基本時序2.5

80x86至Pentium系列微處理技術概述2.6嵌入式系統和嵌入式處理器概述本章目標2.1微處理器概述計算機運算器控制器存儲器輸入設備輸出設備微處理器集成在一個芯片2.1.1微處理器的基本概念微計算機單片機單板機通用微機微處理器有各種型號：Intel公司的8080、8086/8088、80286/386/486、PentiumZilog公司的Z80、Z8000Motorola公司的6800、6809、68000等2.1.1微處理器的基本概念又稱微控制器，屬于嵌入式微處理器微機早期的一種簡化形式80X862.1.2微處理器基本結構和功能不同型號的微處理器有不同的內部結構，但在功能結構上具有相似性和共通性微處理器內部寄存器陣列算術邏輯運算單元控制器浮點運算部件及高速緩沖存儲器cache

通用寄存器和專用寄存器指令寄存器、指令譯碼器和各種定時與控制信號的產生電路現代的微處理器中還集成了1971年第一塊微處理器問世，Intel4040Intel4040ROM、RAM、I/O芯片MCS-4Intel8008ROM、RAM、I/O芯片MCS-81972年第一代微處理器2.1.3微處理器及發展過程類型時期代表產品重要特征第一代1971-1973Intel40044040字長4位集成度2300管/片時鐘頻率1MHz第二代1973—1977年Intel8080/85ZilogZ80Motorola6800RockweH6502字長8位地址線16根集成度1萬管/片時鐘頻率2～4MHz第三代1978—1980年Intel8086/88Motorola68000字長16位地址線20根集成度2萬～6萬管/片時鐘頻率4～8MHz1981—1984年Intel80286Motorola68010字長16位地址線24根集成度約13萬管/片時鐘頻率6～20MHz類型時期代表產品重要特征第四代

1985—1989年Intel80386、Motorola68020字長32位、地址線32根集成度15萬～50萬管/片、時鐘頻率16～40MHz1989—1992年Intel、AMD、Cyrix的80486、IBMPowerPC601字長32位、地址線32根、集成度120萬管/片、時鐘頻率33～100MHz1993—1994年Intel的Pentium、AMD、Cyrix的5X86及K5、M系列、IBMPowerPC604、DECAlpha21064集成度350萬管/片、時鐘頻率50～166MHz1995年之后PentiumPro、PentiumMMX等字長都是32位、數據通道64位、地址線32根2005年至今Pentium8XX處理器、9XX處理器多核2.28086/8088微處理器結構8088/8086CPU寄存器組算術邏輯單元ALU標志寄存器FR暫存器執行單元EU（ExecutionUnit)總線接口單元BIU（BusInterfaceUnit)完成取指令和存取數據操作負責分析指令和執行指令內部控制邏輯段寄存器（CS、SS、DS、ES）地址加法器指令隊列輸入/輸出控制電路指令指針寄存器IP地址總線20位控制總線數據總線168088/8086的內部結構圖AHBHCHDHALBLCLDLSPBPSIDICSDSSSESIP內部暫存寄存器暫存寄存器FREU控制系統123456總線控制邏輯數據總線16ALU∑通用寄存器8088指令隊列8088/8086外部總線數據總線地址總線20位執行部件EU總線接口部件BIU16位控制總線EU控制系統ALUEU控制系統ALU數據總線16地址總線20位控制總線AXBXCXDX150AXBXCXDX①通用寄存器AHALBHBLCHCLDHDL87累加器基地址寄存器計數器數據寄存器2.2.1執行部件（ExecutionUnit）堆棧指針寄存器基地址寄存器源變址寄存器目的變址寄存器SPBPSIDI②專用寄存器1、算術邏輯單元ALU4、EU控制器2、寄存器組狀態標志寄存器FR1503、標志寄存器標志寄存器的安排×××OFDFIFTFSFZF×AF×PF××CF1511109876543210進位標志奇偶標志半進位標志零標志符號標志中斷標志單步標志溢出標志方向標志控制標志狀態標志FR寄存器2.2.2總線接口部件（BusInterfaceUnit）CSDSSSES代碼段寄存器數據段寄存器堆棧段寄存器附加段寄存器段寄存器IP指令指針寄存器20位的地址加法器BIU總線控制邏輯1234566個字節的指令隊列80884個字節2.2.3BIU與EU的動作協調原則BIU和EU是并行工作的,按流水線技術原則管理4.執行轉移、調用和返回指令時，指令隊列中的原有內容自動消除BIU往指令隊列中裝入另一程序段中的指令8088中一個當8086指令隊列中有兩個空字節時,BIU自動把指令取到隊列中2.EU從指令隊列取指，執行。執行過程中如果要訪問存儲器或I/O,而此時，BIU正在取指，完成取指后，響應EU的總線請求。3.指令隊列已滿，EU又沒有總線訪問，BIU進入空閑狀態2.2.4存儲器組織20條地址線→尋址能力地址范圍220=1M字節→00000～FFFFFH190物理地址加法器段基址偏移地址1501500000偏移地址段首地址00000H42320H42386H…乘以16物理地址例：已知IP=66H,CS=4232HCS×16=42320H段首址IP=66H偏移地址下一條指令物理地址采用段寄存器的優點解決了16位寄存器如何訪問大于64KB內存空間的問題可以實現程序的重定位物理地址：1MB存儲區域中的實際地址（20位的地址）邏輯地址：程序中出現的地址，由段地址和段內偏移量組成（注：段地址和段偏移量都是16位的二進制數）存儲器管理就是將程序中的邏輯地址轉換成物理地址的結構物理地址=段地址×16+偏移量*同一物理地址可以有不同的段地址和偏移量對8086/8088而言特殊的存儲區域中斷向量區：00000H～003FFH共1KB用以存放256種中斷類型的中斷向量每個中斷向量占用4字節單色顯示器顯示緩沖區：B0000H～B0F9FH約25×80×24000字節，存放文本方式下所顯示字符的ASCII碼及屬性碼；彩色顯示器的顯示緩沖區：B8000H～BBF3FH約16KB，存放圖形方式下屏幕顯示像素的代碼。2.38086/8088微處理器

的工作模式及外部結構工作模式最小工作模式：所有的總線控制信號都直接由8088/8086產生最大工作模式：8088/8086要通過總線控制器8288來形成各種總線周期，控制信號由8288供給MN/MX=VCCMN/MX=GND單CPU系統多CPU系統2.3.1指令周期、總線周期、時鐘周期取指令譯碼執行每條指令一系列控制信號指令周期：執行一條指令所需要的時間總線周期：CPU從存儲器或I/O端口存取一次所需要的時間（BusCycle）訪問一次總線的時間分析執行每一條指令的時間不同一個基本的總線周期由4個T狀態組成2.3.1指令周期、總線周期、時鐘周期是微機系統工作的最小時間單位時鐘周期：系統完成任何操作所需要的時間，均是時鐘周期的整數倍。取決于系統的主頻率T狀態CLKT1T2T3T4總線周期8088CPU的主頻率為5MHz，時鐘周期（一個T狀態）為200ns基本總線周期存儲器讀或寫輸入輸出的讀或寫中斷響應一個最基本的總線周期通常包括4個T狀態2.3.28086/8088CPU的引腳信號和功能8080/80858位16位64KB408088/808616位20位1MB40數據線地址線直接尋址引腳數雙功能引腳的功能轉換分時復用同一引腳在一個總線周期的不同時鐘周期內其功能不同根據工作模式定義引腳的功能1.兩種模式下，名稱和功能相同的32個引腳（2）AD15～AD0地址/數據復用總線，雙向，三態（8088中A15～A8不復用，輸出，三態）（3）A19/S6～A16/S3，地址/狀態線復用，輸出，三態S4S3當前段寄存器00使用附加段寄存器01使用堆棧段寄存器10使用代碼段寄存器11使用數據段寄存器（1）Vcc、GND單一電源、兩個地（4）NMI，非屏蔽中斷，輸入（6）CLK，時鐘信號，輸入（7）RESET，復位信號，輸入（至少保持4個時鐘周期的高電平）CPU立即停止操作，清FR，DS，ES，SS、IP及指令隊列。同時，置CS為FFFFH。當RESET變為低電平時，CPU從FFFF0H單元開始啟動。牢記（5）RD，讀信號，輸出，三態，低電平有效INTR，可屏蔽中斷請求信號，輸入1.兩種模式下，名稱和功能相同的32個引腳（8）READY，準備好信號，輸入=VCC最小工作方式（單CPU方式）=GND最大工作方式（多CPU方式）MN/MXMN/MX（10）MN/MX，最小/最大模式控制引腳，輸入（9）TEST，測試信號，輸入，低電平有效（11）BHE/S7（8086）高8位數據線允許/狀態信息復用引腳，輸出1.兩種模式下，名稱和功能相同的32個引腳

8086的存儲器結構奇地址存儲器偶地址存儲器A0A19～A1D7～D0D15～D8（34）512K*8512K*8D7～D0D7～D000005H00004H00003H00002H00001H00000H…一個字BHEA000字操作01奇地址高位字節10偶地址低位字節BHESELSEL2.最小工作模式的24~31引腳（1）INTA（QS1）中斷響應，輸出，三態，低電平有效（3）DEN（S0）數據允許信號，輸出，三態，低電平有效括號中是最大工作模式下的引腳功能常用的地址鎖存器有8282/8283、74LS373（2）ALE（QS0）地址鎖存允許信號，輸出，三態，高電平（4）DT/R（S1）數據發送/接收控制，輸出，三態（6）WR（LOCK）寫信號，輸出，三態，低電平有效（7）HOLD（RQ/GT0）請求占用總線信號，輸入，高電平有效（總線保持請求信號）（8）HLDA（RQ/GT1）同意讓出總線信號，輸出，高電平有效（總線保持響應信號）（5）M/IO（S2）存儲器/IO控制，輸出，三態8088M/IO2.最小工作模式的24~31引腳QS1（24）QS0（25）性能00無操作01取指令隊列中指令操作碼的第一字節10隊列空11取隊列中的其它字節（1）QS1和QS2指令隊列狀態信號，輸出（ALEINTA）3.最大工作模式的24~31引腳S2（28）S1（27）S0（26）性能000中斷響應001讀I/O端口010寫I/O端口011暫停100取指101讀存儲器110寫存儲器111無源（2）總線周期狀態信號，輸出，三態3.最大工作模式的24~31引腳（3）LOCK總線封鎖信號，輸出，三態，低電平有效（4）RQ/GT1、RQ/GT0雙向總線請求/允許信號，雙向3.最大工作模式的24~31引腳2.3.38086在最小工作模式和最大工作模式下的典型配置收發器8286（二片）8284A地址鎖存器8282（三片）控制總線控制總線+5VSTBOET數據總線地址總線BHEREADYRESETCLKMN/MXRESETALEREADYBHEA19～A16AD15～AD08086

DENDT/RM/IOWRRDHOLDHLDAINTRINTA74LS373替代74LS245替代20位地址總線數據總線控制總線1.最小模式下的典型配置8282AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7AD8AD9AD15A16A17A18A19BHE

數據…DI0DO0DI1DO1DI2DO2DI3DO3DI4DO4DI5DO5DI6DO6DI7DO7DI0DO0DI1DO1DI7DO7ALESTBSTBSTB…地址808682828282OEOE

8282鎖存器與8086的連接8286T

8286收發器和8088的連接8088數據總線AD0AD1AD2AD3AD4AD5AD6AD7A0A1A2A3A4A5A6A7B0B1B2B3B4B5B6B7接地址鎖存器OEOETDENDT/R011總線控制器8288狀態譯碼器控制電路命令信號發生器控制信號發生器MRDCMWTCAMWTCIORCAIOWCINTAIOWCDT/RDENMCE/PDENALES2S1S0CLKAENCENIOB狀態信號控制輸入總線命令信號總線控制信號相當于RD和M/IO的組合相當于WR和M/IO的組合超前寫信號狀態信號控制輸入2.最大模式下的典型配置8284ACLK8282鎖存器（3個）8286收發器（2個）8288總線控制器8259A及有關電路地址總線數據總線控制總線ReadyResetCLKRESETREADYMN/MXBHEA19~A16S0S1S2OETRQ/GT1RQ/GT0INTRAD15~AD08086中斷請求INTABHEOE2.最大模式下的典型配置2.48086/8088微處理器的基本時序CPU的基本時序最小模式下的典型時序最大模式下的典型時序時序：是計算機操作運行的時間順序2.4.1最小模式下的典型時序T1T2T3T4CLKALE1.8086最小工作模式下的總線讀周期M/IOA19～A16S6～S3BHERDDT/RDENAD15~AD0高=M地址地址低=IO輸出輸出S6～S3數據輸入如果是8088有哪些不同？數據TwCLKALEM/IOA19～A16S6～S3RDDT/RDENAD15~AD0具有等待狀態的總線讀操作BHET1高=M地址地址READY低=IO輸出輸出T2S6～S3T3輸入T42.最小模式下的總線寫操作（8086）T1T2T3T4CLKALEM/IOA19～A16S6～S3BHEWRDT/RDENAD15~AD0數據S6～S3高=M地址地址輸出讀操作和寫操作有哪些不同？***輸出低=IO輸出3.中斷響應周期T1T2T3T4T1T1T1T1T2T3T4三個空閑狀態LCKALEAD7～AD0INTA中斷類型INTA4.系統的復位和啟動操作CLK無作用狀態浮空三態門輸出信號RESET輸入8086/8088的啟動和復位信號內部RESET①CPU立即停止操作，清FR，DS，ES，SS、IP及指令隊列。同時，置CS為FFFFH。當RESET變為低電平時，CPU從FFFF0H單元開始啟動。進入內部RESET后5.總線占用周期≈≈≈≈CLKHOLDHLDA所有三態總線8086/8088總線請求/響應時序圖T4或T16.總線空操作總線空操作期間，是BIU對EU的一種等待空操作：CPU與存儲器或I/O端口之間沒有數據傳送總線接口單元BIU不工作，EU仍然工作。2.4.2最大模式下的典型時序T1T2T3T4CLKALES2S1S0A19～A16S6～S3DT/RDENAD15~AD0BHES2S1S0地址地址輸出輸出S6～S3數據輸入1.最大模式下的總線讀周期MRDC或IORDC8288產生S2S1S0=111MRDC或IORC2.最大模式下的總線寫周期T1T2T3T4CLKALES2S1S0A19～A16S6～S3DT/RDENAD15~AD0BHES2S1S0=110地址地址輸出輸出S6～S3數據輸入MWTC或IOWC8288產生S2S1S0=111MWTC或IOWCAMWC***2.58086至Pentium系列微處理技術概述20世紀80年代中期開始80386、80486、Pentium、PentiumPro、PentiumMMX、……、Pentium4等浮點運算部件集成在片內，采用了時鐘倍頻技術、流水線、虛擬存儲及片內存儲體分段分頁雙重保護和管理等技術。主要特點：為在微機環境下實現多任務多用戶操作提供了支持指令指針控制ROM控制部件地址生成(U流水線)地址生成(V流水線)ALU(U流水線)ALU(V流水線)整數寄存器組桶形移位器8K字節數據高速緩存TLB浮點部件控制寄存器組加法除法乘法總線部件頁面部件預取緩沖器指令譯碼器8K字節代碼高速緩存TLB分支目標緩沖器分支檢驗與目標地址預取地址控制64位數據總線32位地址總線32位地址總線64位數據總線256323232323232Pentium微處理器內部結構2.5.2Pentium微處理器的特點（1）Pentium由U和V兩條指令流水線構成了超標量流水線結構（2）重新設計的浮點部件（3）獨立的指令和數據Cache（4）分支預測（5）采用64位外部數據總線2.5.3Pentium微處理器的程序設計模型80X86寄存器組寄存器程序可見寄存器程序不可見寄存器通用寄存器專用寄存器段寄存器系統級寄存器80286以上SPBP

80X86寄存器組AHALBHBLCHCLDHDLAXBXCXDX150通用寄存器累加器基地址寄存器計數器數據寄存器8086/8088堆棧指針基址指針源變址目的變址31EAXEBXECXEDXESPEBPESIEDI80386以上DISI專用寄存器IPSP指令指針寄存器標志寄存器用來存放代碼段的偏移地址，總是指向下一條指令的首地址FLAGS150段寄存器代碼段寄存器數據段寄存器堆棧段寄存器附加段寄存器CSDSSSESFSGS80386以上EIPESPEFLAGS31×××OFDFIFTFSFZF×AF×PF××CF1511109876543210進位標志奇偶標志半進位標志零標志符號標志中斷標志單步標志溢出標志方向標志標志位寄存器IOPLI/O特權級標志141312NT任務嵌套標志80286××××××××××VMRF31212019181716恢復標志虛擬方式標志××××80386AC對準檢查標志80486IDVIPVIF虛擬中斷暫掛標志標識標志虛擬中斷標志Pentium2.Pentium的存儲器和I/O地址空間（1）存儲地址空間Pentium微處理器定義了三個地址空間，分別是虛擬空間、線性空間和物理空間。虛擬空間又稱邏輯空間，是應用程序員編寫程序的空間，其相應的地址稱為虛擬地址或邏輯地址。物理空間也稱主存空間，是計算機中主存儲器的實際空間，相應的地址稱為物理地址或主存地址。Pentium微處理器能訪問的物理空間可達232B（4GB）。邏輯地址（即虛擬地址）由一個選擇子和一個偏移量組成。選擇子是段寄存器的內容，偏移量與所有尋址分量（基地址、變址、位移）相加形成有效地址。(2)輸入/輸出（I/O）地址空間Pentium微處理器有兩個獨立的物理空間：存儲空間、I/O空間

4GBFFFFFFFFH00000000H物理存儲空間物理I/O空間64KB0000FFFFH00000000H2.5.4Pentium微處理器的工作模式實地址模式（RealAddressMode）保護虛擬地址模式（ProtectedVirtualAddressMode）

虛擬8086模式

80486以上實地址模式（RealAddressMode）（1）實地址模式的主要特點尋址機構、存儲器管理和中斷機構均與8086一致。操作數的默認長度是16位，但允許訪問32位寄存器組；在使用32位寄存器組時，指令中要加上前綴，以表示越權存取。不用虛擬地址的概念，主存儲器的容量最大為1MB；采用分段方式，每個段大小固定為64KB。在實地址模式下，存儲器中保留兩個固定區域，一個是初始化區域，另一個是中斷向量區域。前者地址為FFFF0H～FFFFFH，后者地址為00000H～003FFH。實地址模式（RealAddressMode）（1）實地址模式的主要特點尋址機構、存儲器管理和中斷機構均與8086一致。操作數的默認長度是16位，但允許訪問32位寄存器組；在使用32位寄存器組時，指令中要加上前綴，以表示越權存取。不用虛擬地址的概念，主存儲器的容量最大為1MB；采用分段方式，每個段大小固定為64KB。在實地址模式下，存儲器中保留兩個固定區域，一個是初始化區域，另一個是中斷向量區域。前者地址為FFFF0H～FFFFFH，后者地址為00000H～003FFH。（2）實地址模式下的存儲空間和存儲器尋址只使用地址線的低20位，分頁功能是不允許的，線性地址就是物理地址。1MB的內存單元的物理地址按照00000H～FFFFFH來進行編址。存儲器尋址與8086/8088一致，同樣采用“段偏移”的尋址模式。實地址模式（RealAddressMode）（3）實地址模式下保留的地址空間地址0000:0000H～0000:03FFH是中斷向量區，每一中斷向量占用4個字節；地址FFFF:FFF0H～FFFF:FFFFH為系統初始化區，當加電或復位時，物理地址自動置為FFFF0H。保護虛擬地址模式①存儲器用虛擬地址空間、線性地址空間和物理地址空間三種方式來進行描述。在保護模式下，尋址機構不同于8086，需要通過一種稱為描述符表的數據結構來實現對內存單元的訪問。特點：②在保護模式下，借助于分段分頁部件的功能將磁盤等存儲設備效映射到內存，使邏輯地址空間大大超過實際的物理地址空間，使可以使用的主存儲器容量很大。③既能進行16位運算，也能進行32位運算。保護虛擬地址模式保護模式支持多任務的工作模式。它提供了一系列的保護機制，如任務地址空間的隔離，設置特權級(0～3共4個特權級)，設置特權指令，進行訪問權限(如只讀、只執行)及段限檢查等。80386以上的微處理器在保護模式下可以訪問4G字節的物理存儲空間，段的長度在啟動分頁功能時是4G字節，不啟動分頁功能時是1M字節，分頁功能是可選的。在這種方式下，可以引入虛擬存儲器的概念，以擴充編程者所使用的地址空間。虛擬8086模式虛擬8086模式又稱“V86模式”。它是既有保護功能又能執行8086代碼的工作模式，是一種動態工作模式。在這種工作模式下，處理器能夠迅速、反復進行V86模式和保護模式之間的切換，從保護模式進入V86模式執行8086程序，然后離開V86模式，進入保護模式繼續執行原來的保護模式程序。

保護模式實模式虛擬8086模式復位復位復位復位PE=1PE=0作業切換中斷返回中斷、異常圖注：(1)PE——保護模式允許，是80x86控制寄存器CR0的一位(2)異?！?0286以上的處理器中，稱“內部中斷”為異常(exception)三種工作模式的轉換2.6嵌入式系統和嵌入式處理器概述嵌入式系統：

是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件、硬件可裁剪，適用于應用系統。對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。1.嵌入式處理器的特點對實時多任務有很強的支持能力具有功能很強的存儲區保護功能可擴展的處理器結構低功耗2.嵌入式處理器的分類根據應用領域分類：（1）嵌入式微處理器（EmbeddedMicro-processorUnit，EMPU）（2）嵌入式微控制器（MicrocontrollerUnit，MCU）（3）嵌入式DSP處理器（EmbeddedDigitalSignalProcessor，EDSP）（4）嵌入式片上系統（SystemOnChip，SOC）嵌入式微處理器嵌入式微處理器的基礎是通用計算機中的CPU。在應用中：將微處理器裝配在專門設計的電路板，只保留和嵌入式應用有關的母板功能，大幅度減小系統體積和功耗。優點：體積小、重量輕、成本低、可靠性高嵌入式微處理器主要有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、Motorola68000、MIPS、ARM系列等。

返回嵌入式微控制器

嵌入式微控制器又稱單片機，就是將整個計算機系統集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某一種微處理器內核為核心，芯片內部集成ROM/EPROM、RAM、總線、總線邏輯、定時/計數器、WatchDog、I/O接口、脈寬調制輸出、A/D、D/A、FlashRAM、EEPROM等各種必要功能部件和外設。特點：單片化，體積大大減小，功耗和成本下降、可靠性提高。通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。半通用系列，如支持USB接口的MCU8XC930/931、C540、C541；支持I2C、CAN-Bus、LCD及眾多專用MCU和兼容系列。

返回嵌入式DSP處理器DSP的內部集成了CPU、ROM、RAM、I/O接口、定時器、串行口等諸多功能部件。主要特性：處理速度快。一般：幾十MIPS；高性能：1600MIPS代表性的嵌入式DSP處理器：TexasInstruments的

TMS320系列和Motorola的DSP56000系列。返回嵌入式片上系統分為通用和專用兩類：通用系列：包括Infineon（Siemens）的TriCore、Motorola的M-Core、某些ARM系列器件、Echelon和Motorola聯合研制的Neuron芯片等。專用SOC：一般專用于某個或某類系統中，代表性的產品是Philips的SmartXA返回第3章8086/8088指令系統3.18086/8088指令格式與尋址方式3.2數據傳送類指令3.3算數運算類指令3.4邏輯運算與移位指令3.5串操作類指令3.6控制轉移類指令3.7標志處理和處理器控制類指令3.18086/8088指令格式與尋址方式機器指令操作碼地址碼操作數或操作數的地址表示該指令所要完成的操作二進制代碼3.1.1指令的基本格式匯編語言：符號化了的機器語言，用助記符代替機器語言的二進制代碼。2.8086/8088匯編語言指令標號：指令助記符操作數；注釋，a～z、A～Z、0～9或某些特殊符號（@，-，？）第一個字符必須是字母或某些特殊符號（@，-，？）？不能單獨使用標識符有效長度為31個字符標識符：例：MOVAL，80H3.1.2指令的尋址方式指令的尋址方式順序尋址方式跳轉尋址方式3.1.38086/8088操作數的尋址方式1.立即數尋址操作數就包含在指令當中MOVAL，80H；將十六進制數80H送入ALMOVAX，1090H；將1090H送入AX源操作數目的操作數例：立即數可以是8位、16位立即數只能是整數，不能是小數、變量或其它類型的數據立即數只能作為源操作數