微处理器与系统结构

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1、第二章微处理器与系统结构总学时102.1微处理器的性能指标2.28086微处理器结构2.38086总线操作及时序2.48086的存储器及I/O组织结构2.580X86微处理器结构2.1微处理器的性能指标2.1.1字长字长指微处理器在存储、处理、交换二进制信息时，一次能操作的最大二进制数位。(内外数据线宽度)2.1.2指令数指令是计算机完成某种操作的命令，由微处理器芯片设计人员定义。2.1.3运算速度运算速度是计算机完成操作的时间指标，也是衡量计算机性能的重要指标。2.1.4访存空间访存空间是指微处理器能访问的存储器单元容量，由微处理器的地址总线宽度确定。2.1.5虚拟存储空间虚拟存储空间是指

2、通过硬件和软件的综合来扩大用户可用存储空间的技术。它是在内存储器和外存储器（软盘、硬盘或光盘）之间增加一定的硬件和软件支持，使两者形成一个有机整体，使计算机系统能运行比实际配置的内存容量大得多的任务程序。2.1.6多处理器系统多处理器系统是指微处理器具有协处理器接口。2.1.7指令作业方式串行、并行2.1.8微处理器芯片的制造工艺2.28086微处理器结构内部结构寄存器结构引脚特性总线特性与8088处理器的比较工作模式8086外观示意图2.2.18086微处理器的内部结构图2.18086CPU顺序流水线结构分成两个部分即执行单元(EU－ExecutiveUnit)和总线接口单元（BIU－Bu

3、sInterfaceUnit)。1、执行部件EU主要负责指令执行，数据的处理、加工，不直接与外部三总线接驳。2.总线接口单元：主要负责指令代码的预读取、二十位地址信号的生成以及MPU与外部之间数据的交换三大功能。一、执行部件EU运算器算术逻辑单元ALU状态标志寄存器FR暂存寄存器通用寄存器组通用数据寄存器：AX（AH、AL）、BX（BH、BL）、CX（CH、CL）、DX（DH、DL）通用地址寄存器：SP、BP、SI、DIEU控制单元二、总线接口部件BIU指令队列缓冲器ISQ指令指针寄存器IP段寄存器代码段寄存器CS数据段寄存器DS堆栈段寄存器CS附加段寄存器ES20位地址产生器总线控制逻辑地

4、址线（数据线/状态线）分时复用2.2.28086微处理器的寄存器结构图2.28086CPU寄存器阵列1、20位地址产生器将由段寄存器保存的段首地址左移四位和由IP或EU部件提供的16位偏移地址EA（EffectAddress）相加，形成20位的实际地址PA（PhysicalAddress）。称16位段首地址和16位偏移地址为逻辑地址，称20位实际地址为物理地址。PA=（段首地址×16）＋偏移地址或PA=（段首地址左移4位）＋偏移地址图2.320位物理地址的产生2、状态标志寄存器FR8086CPU中的状态标志寄存器FR是惟一可位操作的16位寄存器，仅用了其中的9位作为标志位，有6个状态标志位和

5、3个控制标志位。OFDFIFTFSFZFAFPFCF15073113、指令指针寄存器IP指令指针寄存器IP是一个16位的寄存器，与代码段寄存器CS配合使用。CS确定代码段的段首地址；IP确定代码段中的偏移地址。由CS、IP共同确定当前要执行指令机器码的20位存放地址。在程序设计中，不能用赋值指令改变CS、IP中的值。2.2.38086微处理器的引脚特性DIP—DualInlinePackage双列直插式封装QFP—QuadFlatPackage方形平面封装8086CPU芯片的外封装为40条引脚的双列直插DIP（DualIn-linePackage）封装，如图2.4所示图2.48086/808

6、8CPU的封装1、地址总线与数据总线的复用特性2、控制总线的分类特性2.2.48086微处理器与8088微处理器的比较1、外部数据总线位数上的差别2、指令队列容量上的差别3、引脚特性上的差别8086控制引脚BHERDWRREADYRESETTESTMN/MXM/IOCLKALEDENDT/RINTR、NMI、INTAHOLD、HOLDA2.2.58086/8088微处理器的工作模式8086/8088微处理器的工作模式由对控制线MN/上加入电平方式确定。1、最小工作方式当控制工作模式的引脚MN/MX接正电源时,8086CPU将工作在最小模式状态，此时系统控制线全部由8086发出。2、最大工作方

7、式当控制CPU工作模式的引脚MN/MX接地时,8086CPU工作于最大模式状态，此时系统的控制线通过总线控制器8288来产生。一般在最大模式的系统中可有多个微处理器（主控器）。8086CPU最小工作模式下的计算机系统结构如图2-5所示。8086CPU最大工作模式下的计算机系统结构如图2-6所示。图2.58086CPU最小工作模式下的计算机系统结构图2.68086CPU最大工作模式下的计算机系统结构2.3808