第2章微处理器及其结构-1

实地址方式
8086/8088微处理器采用的寻址方式。 系统启动后，任何处理器（Intel)自动进入实地址方式。
实地址方式的主要特点：
1.寻址方式、存储器管理、中断处理与8086一样.
2.操作数默认长度为16位。
3.不用虚拟地址，最大地址范围仍限于1MB，只采用分段方 式，每段最大64KB。 4.存储器中保留两个固定的区域，一个是初始化程序区 FFFFFH-FFFF0H，另一个为中断向量表003FFH-00000H。 5.所有程序在最高级0级上执行。
2.2.1 8086/8088的工作模式与引脚信号
2.2.1 8086/8088的工作模式与引脚信号
2.2.1 8086/8088的工作模式与引脚信号
5.8086/8088有哪些公共引脚信号?
AD15～AD0（I/O,三态）：地址/数据复用。 A19/S6～A16/S3（O,三态）：地址/状态 复用。 BHE#/S7（O,三态）:高字节允许/状态复 用。
ES：用来存放程序当前使用的扩展段的段地址 。
关于“段加偏移”的寻址机制将在本章的后续部分详细讨论。
7、指令指针寄存器IP中存放什么？ 8、地址加法器实现什么功能？
指令指针寄存器 IP中存放着下一条待执行指令的偏移 地址。
地址加法器将来自于段寄存器的16位段地址左移4位后
与来自于IP寄存器或EU提供的16位偏移地址相加，形成一 个20位的实际地址。
EU 负责执行指令。
3、8086/8088是否采用了指令流水技术？
BIU 取指令和 EU 执行指令可以并行操作,采用了指 令流水技术.
BIU
取指令1 取指令2 取指令3 取指令4取数据
取指令5
EU
等待
等待
执行1
执行2
执行3
执行4
4、BIU总线接口单元由哪几部分组成？
4个16位的段地址寄存器： CS：代码段寄存器 DS：数据段寄存器
1.可执行原来采用8086书写的应用程序 。 2.段寄存器的用法与实地址方式一样。 3.可以使用分页方式，将1MB分为256个页面，每页4KB。 4.在虚拟8086方式中，应用程序在最低特权级3级上运行， 因此80386指令系统中的特权指令不能使用。
系统管理方式
SMM功能主要包括电源管理以及为操作系统和正在运
9、为什么设臵指令队列？
用于存放预取的指令,减少等待时间,避免取指令和取 操作数发生冲突,从而提高运行效率。 8086的指令队列长度为6个字节，当队列空闲两个字节
时，BIU自动从存储器取出指令字节，存入指令队列中；而
8088的指令队列为4个字节长，当队列空闲一个字节时， BIU就自动取指令字节，并存到指令队列中去。
NMI（In）：非屏蔽中断请求输入，上升 沿触发。
INTR (In) ：可屏蔽中断请求输入，高电 平有效。
RD# (O,三态) ：读选通信号，低电平有 效。
CLK (In) : 时钟信号，处理器基本定时 脉冲。 RESET(In) :复位信号，高电平有效。
5.8086/8088有哪些公共引脚信号?
READY (In)：准备好信号，高电平有效。 处理器与存储器及I/O接口速度同步的控制 信号。 TEST# (In): 测试信号，低电平有效。 处理器执行WAIT指令的控制信号(有效时退 出等待状态)。 MN/MX# (In):最大/最小工作模式选择信 号。硬件设计者用来决定8086工作模式， MN/MX#=1 ，8086为最小模式， MN/MX#= 0 ,8086为最大模式。 Vcc (In): 处理器的电源引脚，接 +5V 电源。 GND :处理器的地线引脚，接系统地线。。
源自文库
第2章 微处理器及其结构
2.1 微处理器概述
微处理器的主要性能指标 微处理器的工作方式
2.1.1微处理器的主要性能指标
1.字长：一次处理二进制位数，通常为通用寄存器宽度。 2.主频：处理器时钟频率，如4GHz等。
3.外频：通常指处理器外部总线频率，如100MHz等。
4.工作电压：通常有5V，3.5V, 2.7V, 1.2V等
1.8086/8088有哪两种工作模式？
2.如何设臵8086/8088的两种工作模式？ 3.最大模式与最小模式有什么主要区别？ 4.8086/8088采用什么封装，有多少个引脚信号？ 5.8086/8088有哪些基本引脚信号? 6.8086/8088在最小模式下有哪些专用引脚信号? 7.8086/8088在最大模式下有哪些专用引脚信号?
10.Cache：是否集成了高速缓冲存储器。 11.多媒体扩展技术：是否具有多媒体扩展技术,如 MMX/SSE/SSE2等。 12.是否具有超线程技术等。
2.1.1微处理器的主要性能指标 结束
2.1.2 微处理器的工作方式
实地址方式 保护地址方式 虚拟8086方式 系统管理方式 工作方式间的相互转换
地址线20位
40脚DIP封装 推出8088的主要目的是为了与当时已有的一套Intel外部 设备接口芯片直接兼容使用。
2.2
8086/8088微处理器
2.2.1 8086/8088 内部结构 2.2.2 8086/8088 的工作模式与引脚信号 2.2.3 时钟发生器（8284A） 2.2.4 总线分离与缓冲 2.2.5 8086 最小工作模式下控制核心单元的组成 2.2.6 8288 总线控制器 2.2.7 8086 最大工作模式下控制核心单元的组成 2.2.8 8086/8088 的总线操作及时序
2.2.1
8086/8088内部结构
1、8086/8088由哪几部分组成？ 2、BIU和EIU的主要功能是什么？ 3、8086/8088是否采用采用了指令流水技术？ 4、BIU总线接口单元由哪几部分组成？ 5、为什么要设臵段地址寄存器？
6、段地址寄存器用来存放什么？
7、指令指针寄存器 IP中存放什么？ 8、地址加法器实现什么功能？ 9、为什么设臵指令队列？ 10、EU执行单元由哪几部分组成？
在8086/8088系统中与其配合的协处理器有数值运算协 处理器8087和输入输出协处理器8089。
80286及以后的处理器均采用最大模式。
2.如何设臵8086/8088的两种工作模式？
当MN／MX#接电源电压时，系统就工作于最小模式。 当MN／MX#线接地，则系统就工作于最大模式。
2.2.1 8086/8088的工作模式与引脚信号
10、EU执行单元由哪几部分组成？
算术逻辑单元ALU 数据暂存寄存器
通用寄存器组
标志寄存器 EU控制电路 关于通用寄存器组和标志寄存器的内容将在本章后续 部分详细讨论。
2.2.1 8086/8088内部结构
2.2.1 8086/8088内部结构 结束
2.2.2 8086/8088的工作模式与引脚信号
SS：堆栈段寄存器
ES：扩展段寄存器 16位的指令指针寄存器 IP 20位的地址加法器 6/4个字节的指令队列
2.2.1 8086/8088内部结构
2.2.1 8086/8088内部结构
5、为什么要设臵段地址寄存器？ 6、段地址寄存器用来存放什么？
段寄存器是为了通过“段加偏移”的寻址机制实现对20位实 际地址(物理地址)的寻址 。 4个16位段寄存器，用来存放16位的段地址。 CS：用来存放程序当前使用的代码段的段地址。 SS：用来存放程序当前所使用的堆栈段的段地址。 DS：用来存放程序当前使用的数据段的段地址。
!
3.最大模式与最小模式有什么主要区别？
最大模式系统与最小模式系统的主要区别是外加有 8288总线控制器，通过它对CPU发出的控制信号进行变换和 组合，以得到对存储器和I／O端口的读／写信号和对锁存 器8282及对总线收发器8286的控制信号，使总线控制功能
更加完善。
!
2.2.1 8086/8088的工作模式与引脚信号
3.使用4级保护功能，可实现程序与程序、用户与用户、 用户与操作系统之间的隔离和保护，为多任务操作系统提 供优化支持。 4.在保护方式下，32位处理器既可以进行16位操作，又 可进行32位操作。
虚拟8086方式
所谓虚拟8086模式是指一个多任务的环境，即模拟多
个8086的工作方式。
虚拟8086方式的主要特点如下：
保护地址方式
所谓保护是指在执行多任务操作时，对不同任务使用 的虚拟存储器空间进行完全的隔离，保护每个任务顺利执 行。
保护方式具有如下特点：
1.存储器采用虚拟地址空间、线性地址空间和物理地址 空间三种方式来描述。 2.强大的寻址空间。在保护方式下，80386可以寻址的空 间大至64TB（246）（虚拟地址）。
行的程序提供安全性。
SMM最显著的应用就是电源管理。 用于笔记本电脑的处理器从80386DL开始就支持SMM， 目的是降低系统功耗。 用于台式机支持SMM的处理器有Pentium、Pentium II、 Pentium III以及Pentium 4等。
工 作 方 式 间 的 相 互 转 换
复位
实地址 方式 PE=1 复位或 PE=0 保护 方式
第2章
2.1 微处理器概述
微处理器及其结构
2.2 8086/8088 微处理器
2.3 80286～Pentium 4 微处理器
2.4 80x86～Pentium系列微处理器的程序设计模型
2.5 实模式下的存储器寻址
2.6 保护模式下的存储器寻址
本章主要目标
硬件设计: 掌握集成电路芯片8086/8088、8284、8282
1、8086/8088由哪几部分组成？
按功能可分为两部分：
总线接口单元 BIU (Bus Interface Unit)
执行单元 EU (Execution Unit)。
2.2.1 8086/8088内部结构
2、BIU和EU的主要功能是什么？
BIU 负责完成微处理器内部与外部(存储器和I／O端口) 的信息传送，即负责取指令和存取数据。
复位或 RSM 指令 SMI 系统管理 方式
SMI RSM 指令 VM=0 RSM
VM=1
指令
虚拟 86 方式
SMI
2.1.2 微处理器的工作方式 2.1 微处理器概述 结束
2.2
8086/8088微处理器
什么是8086/8088微处理器？
8086是Intel 78 年推出的16位微处理器（79年推出8088 ） 4万多个晶体管(8088为2.9万个晶体管) 时钟频率4.77MHZ 数据线16位（8088的外部数据线8位）
1.8086/8088有哪两种工作模式？
最小模式（单处理器系统方式）：系统中只有8086/8088 一个微处理器，系统中的所有总线控制信号都直接由 8086/8088产生。 最大模式（多处理器系统方式）：系统中含有两个或两个 以上微处理器，其中一个是8086/8088为主处理器，其它都 是协处理器，总线控制信号由芯片8288产生。
（74LS373）、8286（74LS245）的基本工作原理；设计 实现8086最小/最大两种工作模式下核心控制单元。 时序：掌握片级总线和系统总线的工作时序。 软件编程: 掌握实方式和保护方式下的寻址方法。 扩展：使用PROTEL软件绘制8086最小/最大两种工作模 式下核心控制单元设计的原理图。
5.制造工艺：最小线距，通常以um或nm表示。
6.地址线宽度：指处理器外部地址线引脚条数，如20，32
和36条等、
2.1.1微处理器的主要性能指标
7.数据线宽度：指处理器外部数据线条数，如16，32和64 条等。 8.内臵协处理器：指处理器内部是否集成了数学协处理器, 如80387。
9.超标量结构：是否具有两个及以上指令流水线。
2.2.1 8086/8088的工作模式与引脚信号
!
!
4.8086/8088采用什么封装，有多少个引脚信号？
采用双列直插式封装DIP，共有40个引脚信号。 一般每一个双列直插集成芯片的一侧都有一个半圆缺口或圆 点凹槽标记，如果正视集成芯片的型号（此时标记应该在芯片的 左侧）那么标记下方的引脚为第一引脚，依次逆时针计数，上述 芯片引脚识别法国内外管脚均相同。 8086/8088采用引线分时复用技术，一条引线不同时间代表 不同信号，解决引线不够问题。