微机原理经典课件与试题3.ppt

第二章16位和32位微处理器1、8086的编程结构
①总线接口部件BIU
功能：负责与存储器、I/O端口传送数据。
a.BIU要从内存取指令送到指令队列缓冲器。
b.CPU执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口取数据，将数据送给执行部件。
c.把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。8086有6个字节的指令队列缓冲器，8088有4个字节的指令队列缓冲器。
采用“先进先出”的原则，都会在执行指令的同时，从内存中取下面一条或几条指令按顺序填入指令队列中。这样就保证了8086/8088执行完一条指令后可以立即执行下一条指令，也就是说执行指令和取指令的时间可以重叠，从而提高了CPU的利用率。
而早期的8位微处理器，取指令和执行指令是循环进行的。
②执行部件EU
功能：负责指令的执行
2、BIU和EU的动作管理
时钟周期——CPU的基本时间计量单位，由计算机的主频决定。
时钟周期=1/主频
例如：8086的主频为5MHz
时钟周期=1/(5×106Hz)=0.2×10-6s=200ns
总线周期——CPU访问一次存储器或I/O端口所需要的时间。a.每当8086的指令队列缓冲器中有2个空字节（8088有一个空字节），总线接口部件就会自动启动取指操作，把指令队列填满。
b.每当执行部件准备执行一条指令时，它从BIU的指令队列的前部取出指令代码，然后用几个时钟周期去执行指令。在指令执行过程中，如果必须访问存储器或I/O端口，那么EU就会请求BIU进入总线周期去完成访问存储器或I/O端口的操作。此时会分为两种情况：Ⅰ、如果BIU处于空闲状态，则会立即响应执行部件的请求。
空闲状态——指令队列已满，而EU对BIU没有总线访问请求时，BIU处于空闲状态。
Ⅱ、如果BIU此时正在将某个指令取到指令队列中（正在取指），此时BIU首先完成取指的总线周期，然后才能执行EU的总线请求。c.在执行转移指令，调用指令和返回指令时，下一条要执行的指令就不是在程序中紧接排列的那条指令了，而BIU往指令队列装入指令时，总是按顺序进行的。这样的话，装入指令队列的指令就没有用了。这种情况下，指令队列的原有内容被自动清除，BIU会接着往指令队列装入由转移指令、调用指令或返回指令指定的指令。3、8086的总线周期
为了取得指令和数据，BIU执行一个总线周期。在8086/8088中，一个基本的总线周期由4个时钟周期组成，将这4个时钟周期分别称为4个状态，即T1状态、T2状态、T3状态、T4状态。
总线周期二、8086的引脚信号和工作模式2．最小模式三、8086的的操作和时序2、中断系统和中断操作②中断向量和中断向量表
中断向量：中断处理子程序的入口地址。
每个中断类型对应一个中断向量。一个中断向量占用4个存储单元，其中前2个单元存放中断处理子程序入口地址的偏移地址；后2个单元存放中断处理子程序入口地址的段地址。
中断向量不是任意存放的。
中断向量表：内存0段的0000—03FFH
(1023D)区域。20H号中断对应的中断向量为4030:2010H③硬件中断的响应和时序
可屏蔽中断的响应过程：
当CPU在INTR引脚上接收一个高电平的中断请求信号，并且当前中断允许标志为1时，CPU就会在当前指令执行完以后，开始响应外部的中断请求，即CPU往发两个连续的负脉冲，外设接口接到第二个负脉冲以后，立即往数据总线上给CPU送来中断类型码。之后依次做以下工作：a.从数据总线上读取中断类型码，将其存入内部暂存器。
b.将标志寄存器(PSW)的值压入堆栈；
c.清楚中断允许标志IF和跟踪标志TF；
d.将断点保存到堆栈中；
e.根据前面得到的中断类型码，到内存0段的中断向量表找到中断向量，再根据中断向量转入相应的中断处理子程序。响应可屏蔽中断时的总线时序：
a.执行2个中断响应总线周期。CPU接收中断类型码，将它左移2位称为中断向量的起始地址，存入内部暂存器。
b.执行一个总线写周期，将PSW的值压入堆栈。
c.清除IF和TF。
d.执行一个总线写周期，将断点处CS的内容压入堆栈。
e.执行一个总线写周期，将断点处IP的内容压入堆栈。
f.执行一个总线读周期，CPU将从中断向量所在的前2个字节中读取中断处理子程序入口地址的偏移地址送入IP。
g.执行一个总线读周期，将中断处理子程序入口地址的段地址送入CS。④中断处理子程序
a.保护现场
b.开中断
c.中断服务——中断处理的具体内容
d.关中断
e.恢复现场
f.中断返回