《微机原理与接口技术》课件微接2.ppt

1、第一章第一章 微型计算机的基础知识微型计算机的基础知识2.1 微处理器的基本结构微处理器的基本结构2.2 Intel 8086微处理器微处理器2.3 8086中的标志寄存器和堆栈中的标志寄存器和堆栈2.4 8086系统的组成系统的组成2.5 8086系统时钟和总线周期系统时钟和总线周期2.6 80386微处理器微处理器2.7 80486微处理器微处理器2.8 Pentium处理器处理器2.1 微处理器的基本结构微处理器的基本结构l一般来说，其内部基本结构大都由算术逻辑单一般来说，其内部基本结构大都由算术逻辑单元、寄存器阵列、控制单元、总线和总线缓冲元、寄存器阵列、控制单元、总线和总线缓冲器四个

2、部分组成。高性能微处理器内部还有指器四个部分组成。高性能微处理器内部还有指令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和令预取部件、地址形成部件、指令译码部件和存储器管理部件等。存储器管理部件等。211算术逻辑单元算术逻辑单元ALUl在CPU中，算术逻辑单元(ALU：Arithmetic Logic Unit)是对二进制进行算术运算和逻辑运算的部件。图2.1 ALU原理框图 l控制器是发布操作命令的机构，是微计算机的控制器是发布操作命令的机构，是微计算机的指挥中心。计算机程序和原始数据的输入、指挥中心。计算机程序和原始数据的输入、CPU内部的信息处理、处理结果的输出、外设内部的信息处理、处理结果的输

3、出、外设与主机之问的信息交换等，都是在控制器的控与主机之问的信息交换等，都是在控制器的控制下实现的。制下实现的。2.1.2控制与定时部件控制与定时部件控制器控制器图图2.2 控制器的组成框图控制器的组成框图 1片内总线片内总线2片外总线与总线缓冲器片外总线与总线缓冲器 2.1.3 总线与总线缓冲器总线与总线缓冲器1存放待处理数据的寄存器；存放待处理数据的寄存器；2.存放地址码的寄存器；存放地址码的寄存器；3.存放控制信息的寄存器；存放控制信息的寄存器；4.起数据缓冲作用的寄存器起数据缓冲作用的寄存器 2.1.4 寄存器阵列寄存器阵列2.2 Intel 8086Intel 8086微处理器微处理

4、器l8086微处理器芯片的内部数据总线的宽度是微处理器芯片的内部数据总线的宽度是16位，外部数据总线的宽度也是位，外部数据总线的宽度也是16位，它采用高位，它采用高性能的性能的N沟道、耗尽型负载的硅栅工艺制造，封沟道、耗尽型负载的硅栅工艺制造，封装在标准的装在标准的40条引脚双列直插式条引脚双列直插式(DIP)管壳内，管壳内，CPU时钟频率有三种：时钟频率有三种：8086为为5MHz，8086-2为为8MHz，8086-1为为10MHz。2.2.1 8086的寄存器结构的寄存器结构1通用寄存器通用寄存器2指针和变址寄存器指针和变址寄存器3段寄存器段寄存器4指令指针指令指针IP与标志寄存器与标志

5、寄存器FR2.2.2 8086 CPU的功能结构的功能结构1总线接口单元总线接口单元(BIU)2执行单元执行单元(EU)2.3 80868086中的标志寄存器和堆栈中的标志寄存器和堆栈图图2.9 8086/8088中的标志寄存器中的标志寄存器 l80X86系列器件是系列器件是Intel公司生产的微处理器和公司生产的微处理器和系统元件系列，它给设计者提供了先进的设计系统元件系列，它给设计者提供了先进的设计结构，能满足不同应用领域的要求。结构，能满足不同应用领域的要求。2.4 80868086系统的组成系统的组成2.4.1 存储器组织与存储器分段存储器组织与存储器分段1存储器组织存储器组织2存储器

6、分段存储器分段 2.4.2 输入输入/输出结构输出结构l8086系统与其他设备连接的电路叫端口。通过系统与其他设备连接的电路叫端口。通过这些端口，这些端口，8086既可以接收外部信息，也可以既可以接收外部信息，也可以把信息送往外设，并可发出命令控制外部设备。把信息送往外设，并可发出命令控制外部设备。2.4.3 总线接口部件总线接口部件1地址锁存器地址锁存器2双向总线驱动器双向总线驱动器2.4.4 8086的两种组态的两种组态18086最小组态最小组态28086最大组态最大组态8288总线控制器8289总线裁决器8086最大组态方框图2.5.1系统时钟系统时钟1晶体振荡器晶体振荡器2时钟发生器时

7、钟发生器3复位信号复位信号4READY同步机构同步机构2.5 80868086系统时钟和总线周期系统时钟和总线周期2.5.2 总线周期总线周期l执行一条执行一条CPU指令所需的时间，称为一个指令指令所需的时间，称为一个指令周期。而一个指令周期是由若干个总线周期周期。而一个指令周期是由若干个总线周期(或或机器周期机器周期)所组成。一个总线周期是所组成。一个总线周期是CPU通过总通过总线与外部逻辑线与外部逻辑(存储器或存储器或I/O端口端口)进行一次通讯进行一次通讯所需的时间。所需的时间。2.6.1 80386微处理器的主要特性微处理器的主要特性2.6.2 80386内部基本结构内部基本结构1总线

8、接口部件2中央处理部件3存储器管理部件2.6 8038680386微处理器微处理器 2.6.3 80386内部寄存器内部寄存器1通用寄存器通用寄存器2指令指针和标志寄存器指令指针和标志寄存器3段寄存器段寄存器4控制寄存器控制寄存器5系统地址寄存器系统地址寄存器6调试寄存器调试寄存器7测试寄存器测试寄存器l80386有132条引脚，使用PGA封装技术。它对外直接提供了独立的32位地址、32位数据总线，以支持高速总线传送及总线周期流水线操作。80386能在2个时钟周期内完成32位数据传送，在33MHz工作频率下，其传送速率为66MB/s。2.6.4 80386处理器引脚信号处理器引脚信号1实地址模

9、式实地址模式2保护虚地址模式保护虚地址模式(1)保护模式的地址变换(2)描述符表2.6.5 80386 工作模式工作模式l80486微处理器是微处理器是Intel公司公司1989年推出的为满年推出的为满足对图形用户接口、多媒体和数字图象等日益足对图形用户接口、多媒体和数字图象等日益增长的要求而设计的第二代增长的要求而设计的第二代32位微处理器，它位微处理器，它是是80386的升级产品。的升级产品。2.7 8048680486微处理器微处理器2.7.1 80486内部结构内部结构l共有九个部分，除高速缓存共有九个部分，除高速缓存(cache)与浮点运算与浮点运算部件部件(FPU)外，其余部件与外

10、，其余部件与80386内部结构基本内部结构基本相同。它们分别是总线接口部件、指令预取部相同。它们分别是总线接口部件、指令预取部件件.指令译码部件指令译码部件.控制部件控制部件.算术逻辑（算术逻辑（ALU）运运算部件算部件.分段部件和分页部件，这些部件和分段部件和分页部件，这些部件和80386的内部部件功能类似。的内部部件功能类似。2.7.2 80486 CPU的特点的特点1采用精简指令集计算机设计技术采用精简指令集计算机设计技术 2采用突发式总线技术采用突发式总线技术 380486内部含有内部含有8K字节的数据和指令混合型高速字节的数据和指令混合型高速缓存器缓存器(cache)480486芯片内部集成了增强型芯片内部集成了增强型80387浮点运算器浮点运算器 5采用一种新的系统管理方式采用一种新的系统管理方式(SMM)2.8.1 Pentium处理器的特点处理器的特点2.8.2 Pentium处理器内部框图与信号功能处理器内部框图与信号功能2.8.3 80486与与Pentimn总线之间的主要区别总线之间的主要区别2.8 PentiumPentium处理器处理器