微机原理及应用-＞微处理器与总线

一些英文

ALE=Address Lock Enable地址锁存
BIU=Bus interface Unit总线接口部件
PC=Programming Counter程序计数器
IP=Instruction Pointer指令指针，同PC功能
ALU=Arithemetic Logic Unit 算数逻辑单元

中断请求和响应信号：
INTR=Interrupt Require
NMI=Non Maskable Interrupt
INTA=Interrput Answer

8088/8086微处理器

8086是十六位的处理器，但是为了兼容旧的程序，因此同时推出了相似的8位处理器8088，8086的数据总线是20位，8088是8位。
授课内容以8位芯片为例。

1.8088/8086 CPU能够实现指令并行流水工作的原因;

因为取指需要CPU和存储器通过总线交换内容，而译码和执行都在CPU内部，总线有空余，因此可以通过并行进一步提高效率。

2.实地址模式下的存储器地址变换原理;

今天很多存储器是保护模式，但也可以自行选择实地址模式。（这不是重点，只是提一下）

3.如何知道CPU当前工作状态及指令运算结果的特征?

8086/8088 CPU的特点

特点是指和过去相比

采用并行流水线工作方式：通过设置指令预取队列实现，这是CPU内部结构决定的

对内存空间实行分段管理
将内存分为4个段并设置地址段寄存器，以实现对1MB空间的寻址

实模式存储器寻址
内存单元16位，对应物理地址也就越长，就好像酒店越高门牌号越长一样。寄存器、运算单元、总线上的信息全部都是16位的。
但即便是16位（2¹⁶）体系的CPU，想要管理1MB（2²⁰）空间，显然是不大够用的，

支持协处理器

可以选择工作模式
协处理器主要的功能是帮助处理浮点数小数运算

8088/8086的两种工作模式

8088/8086可工作于两种模式下
$\{\begin{array}{l}\text{ 最小模式 }\\ \text{ 最大模式 }\end{array}$
最小模式为单处理器模式，所有控制信号由微处理器产生
最大模式为多处理器模式，部分控制信号由外部总线控制器产生（用于包含协处理器的情况下）

最小模式结构图如下

地址信息→控制信息→数据信息

ALE要将送出去的信息锁在柜子里，因为原本的地址信息通道可能会被新的信息覆盖，就好像家里来客人，大家知道名字，谁进来都了解，但计算机里只有01，哪儿的01是哪儿的01，就得先记好它家在哪才行，不然新信息送过来，就忘了家哪儿的了

最大模式结构图如下

就是多出需要总线控制器产生一部分控制信息而已

两种工作模式的选择

8088是工作在最小还是最大模式由$MN/\overline{MX}$引线的状态决定。

上横线的意思是，低电平有效，也就是0有效。

$MN/\overline{MX}=0$一工作于最大模式
$MN/\overline{MX}=1$一工作于最小模式

8088的主要引线及内部结构

大部分情况都工作在最小模式下，就以最小模式为例。（$MN/\overline{MX}=1$）

8088最小模式下的主要引脚信号 → 4组

• 完成一次访问内存或接口所需要的主要信号（电源和地就不说了）
• 与外部同步控制信号
• 中断请求和响应信号
• 总线保持和响应信号

微机读取一条指令的工作过程

冯诺依曼结构中，编写的程序都储存在硬盘里，调用时，就会先编译成机器码写到内存中。
那么第一条怎么找呢，PC会产生一个地址，然后送到地址寄存器中，然后自身加一继续，直到取完。

微机读取一条指令的控制过程

读数据就取出来，读到指令就译码。
PC发出地址→命令→执行
数据包括指令、运算对象，不单单是操作数

1. 发出读取数据所在的目标地址（地址信号）
   内存储器单元地址
   I/O接口地址
2. 发出读控制信号（控制信号）
3. 送出传输的数据（数据信号）

主要引脚信号

地址线和数据线

地址信号（总线宽度是20位，8088和8086都是，也就是2²⁰=1M地址编码）
从前面读指令我们可以知道先有地址然后才有数据

${\mathrm{A}\mathrm{D}}_0-{\mathrm{A}\mathrm{D}}_7:$ 低8位地址和低8位数据信号分时复用。在传送地 址信号时为单向，传送数据信号时为双向。

复用就是说不同的时间段可以有不同的功能
低8位在一次指令操作中先传送8位地址，然后传送8位数据（没有指令怎么知道要拿什么数据嘛，就像没菜单怎么点菜一样）

${\mathrm{A}}_{16}-$