第2章+十六位微处理器ppt课件.ppt

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1、第二章十六位微处理器§2.1概述§2.28088微处理器的结构§2.38088微处理器的存贮器组织§2.4系统组成习题§2-1概述一、建立4字节的指令预取队列在以前的8位微处理器中,CPU的工作过程是这样的:通过总线从存贮器中取出一条指令,然后执行一条指令,如图2-1(a)所示。在这种工作方式中,总线的利用率是很低的。图2-1一般8位处理器和8088处理器指令执行过程对比为此在8088微处理器中,设置了一个4字节的指令预取队列,CPU要执行的指令是从队列中取得的,而取指令的操作是由总线接口单元承担的。以此将取指和执行指令这两个操作分别由两处独立的功能单元来完成。一旦总线

2、接口单元发现队列中有两个字节以上的空位置时,就会自动地到存贮器中去取2个指令代码填充到指令预取队列中。这样,8088微处理器取指令和执行指令就可以并行进行(如图2-1(b)所示),从而提高了微处理器的指令执行速度,并使得总线利用率有了明显的提高。二、设立地址段寄存器8088微处理器内部的地址线只有16位,因此能够由ALU提供的地址空间最大只能为64k。三、在结构上和指令设置方面支持多微处理器系统众所周知,利用8088的指令系统进行复杂的运算,如多字节的浮点运算,超越函数的运算等往往是很费时间的,为了弥补这一缺陷,人们开发了专门用于浮点运算的协处理器8087。将8088和

3、8087结合起来,就可以组成运算速度很高的处理单元。另一方面,为了能用8088微处理器构成一个共享总线的多微处理器系统结构,以提高微型计算机的性能,同样在微处理器的结构上和指令系统方面作了统一考虑。总之,8088微处理器不仅使微处理器的内部寄存器扩充至16位,从而使寻址能力和算术逻辑运算能力有了进一步提高;而且由于采取了上述一些措施,使微处理器的综合性能与8位微处理器相比,有了明显的提高。§2-28088微处理器的结构一、8088微处理器的引脚及其功能8088微处理器芯片是一块具有40个引脚的集成电路块,其各引脚定义如图2-2所示。为了减少引脚,如图2-2所示,许多引脚

4、具有双重定义,即具有复用功能。图2-28088微处理器芯片引脚图1.最小模式——它是CPU的输出(三态)控制信号,用来区分当前操作是访问存贮器还是访问I/O端口。——它是CPU的输出控制信号(三态),当该引脚输出为低电平时,表示CPU正处于写存贮器或写I/O端口状态。——该引脚是CPU的输出控制信号(三态)。——它是CPU的输出控制信号(三态)。ALE——它是CPU的输出控制信号(三态),高电平有效。——它是CPU的中断响应信号,低电平有效。HOLD——是CPU的总线请求信号,高电平有效。HLDA——是CPU的总线响应信号,高电平有效。2.最大模式8088微处理器在

5、最大模式情况下,通过8288总线控制器对状态信息码的译码,能产生多总线(MULTIBUS)所定义的总线时序和控制信号,从而系统可以构成多微处理器系统结构。——它们是CPU输出的状态信号(三态),其状态编码如表2-2所示。表2-1状态编码表2-2的状态编码——它们是总线请求允许引脚。·由其它的总线控制设备产生一个宽度为一个时种周期的负向总线请求脉冲送给引脚。相当于HOLD信号。·CPU检测到这个请求信号后,在下一个T4或T1期间,在同一个引脚输出宽度为一个时钟周期的负向脉冲给请求总线的设备,作为总线响应信号,相当于HLDA信号。这样从下一个时钟周期开始,CPU就释放总线。

6、·总线请求设备在对总线操作结束后,再产生一个宽度为一个时钟周期的负向脉冲,通过该引脚送给CPU,它表示总线请求已结束。CPU检测到该结束信号后,在下一个时钟周期开始又控制了总线,继续执行刚才因其它总线设备请求总线而暂停的操作。——它是一个总线封锁信号,低电平有效。当该信号有效时,别的总线控制设备的总线请求信号将被封锁,不能获得对系统总线的控制。信号由前缀指令“LOCK”使其有效,直至下一条指令执行完毕。QS1、QS0——它是CPU输出的队列状态信号。根据该状态信号输出,从外部可以跟踪CPU内部的指令队列。QS1、QS0的编码如表2-3所示。队列状态在CLK周期期间有效。

7、HIGH——在最大模式时始终为高电平输出。如上所述,引脚24～31及引脚33～34随着不同模式有不同的定义。下面再说明一下其余引脚的功能。AD7～AD0——它们是地址、数据多路复用的输入输出信号线(三态)。A15～A8——它们是高8位地址信号(输出,三态),在存贮器访问或I/O访问期间均输出高8位有效地址。A19/S6、A18/S5、A17/S4、A16/S3——这4条引脚也是多路复用输出(三态)。表2-3QS1、QS0的状态编码表2-4S4、S3的状态编码——它是读选通输出信号(三态),低电平有效。当其有效时,表示CPU正在进行存贮器读