8086 - 8088处理器

8086/8088处理器

1、引言

8086/8088微处理器是Intel公司推出的第三代CPU芯片，它们的内部结构基本相同，都采用16位结构进行操作及存储器寻址，但外部性能有所差异，两种芯片都封装在相同的40脚双列直插组件（DIP）中。 2、8086微处理器的一般特点

A、16位内部结构，16位双向数据信号线；

B、20位地址信号线，可寻址1M字节存储单元； C、较强的指令系统；

D、利用第十六位的地址总线来进行I/O端口寻址，可寻址64K个I/O端口； E、中断功能强，可处理内部软件中断和外部中断，中断源可达256个； D、单一的+5V电源，单相时钟5MHz 另外，Intel公司同期推出的Intel 8088微处理器是一种准16位微处理器，其内部寄存器、内部操作等均按16位处理器设计，与Intel 8086微处理器基本相同，不同的是其对外的数据线只有8位，目的是为了更方便地与八位I/O接口芯片相兼容。

8088内部结构图

3、8086/8088 CPU内部寄存器

8086/8088 CPU内部寄存器可分为通用寄存器和专用寄存器两大类，专用寄存器包括指针寄存器、变址寄存器等。 ①通用寄存器

8086/8088有4个16位的通用寄存器（AX、BX、CX、DX），可以存放16位的操作数，也可分为8个8位的寄存器（AL、AH；BL、BH；CL、CH；DL、DH）来使用。其中AX称为累加器，BX称为基址寄存器，CX称为计数寄存器，DX称为数据寄存器。 ②指针寄存器

系统中有两个16位的指针寄存器SP和BP，其中SP是堆栈指针寄存器，由它和堆栈段寄存器SS一起来确定堆栈在内存中的位置； BP是基数指针寄存器，通常用于存放基地址。 ③变址寄存器

系统中有两个16位的变址寄存器SI和DI，其中SI是源变址寄存器，DI是目的变址寄存器，都用于指令的变址寻址方式。

AH&AL＝AX：累加寄存器，常用于运算； BH&BL＝BX：基址寄存器，常用于地址索引； CH&CL＝CX：计数寄存器，常用于计数； DH&DL＝DX：数据寄存器，常用于数据传递。 IP（Instruction Pointer）：指令指针寄存器，与CS配合使用，可跟踪程序的执行过程；

SP（Stack Pointer）：堆栈指针，与SS配合使用，可指向目前的堆栈位置。 BP（Base Pointer）：基址指针寄存器，可用作SS的一个相对基址位置； SI（Source Index）：源变址寄存器可用来存放相对于DS段之源变址指针； DI（Destination Index）：目的变址寄存器，可用来存放相对于 ES 段之目的变址指针。

④控制寄存器

IP、标志寄存器是系统中的两个16位控制寄存器，其中IP是指令指针寄存器，用来控制CPU的指令执行顺序，它和代码段寄存器CS一起可以确定当前所要取的指令的内存地址。顺序执行程序时，CPU每取一个指令字节，IP自动加1，指向下一个要读取的字节；当IP单独改变时，会发生段内的程序转移；当CS和IP同时改变时，会产生段间的程序转移。标志寄存器的内容被称为处理器状态字PSW，用来存放8086/8088CPU在工作过程中的状态。 ⑤段寄存器

系统中共有4个16位段寄存器，即代码段寄存器CS、数据段寄存器DS、堆栈段寄存器SS和附加段寄存器ES。这些段寄存器的内容与有效的地址偏移量一起，可确定内存的物理地址。通常CS划定并控制程序区，DS和ES控制数据区，SS控制堆栈区。

4、处理器状态字PSW

8086/8088内部标志寄存器的内容，又称为处理器状态字PSW。其中共有9个标志位，可分成两类：一类为状态标志，一类为控制标志。其中状态标志表示前一步操作（如加、减等）执行以后，ALU所处的状态，后续操作可以根据这些状态标志进行判断，实现转移；控制标志则可以通过指令人为设置，用以对某一种特定的功能起控制作用（如中断屏蔽等），反映了人们对微机系统工作方式的可控制性。

5、管脚与信号定义

如图所示，是8086/8088CPU的外部结构，即引脚信号图，注意：在不同的工作模式下，其中一部分引脚的名称和功能可能不一致。8088/8086CPU芯片都是双列直插式集成电路芯片，都有40个引脚，其中32个引脚在两种工作模式下的名称和功能是相同的，还有8个引脚在不同的工作模式下，具有不同的名称和功能。下面，我们分别来介绍这些引脚的输入/输出信号及其功能。

㈠两种模式下，名称和功能相同的32个引脚

① VCC、GND：电源、接地引脚(3个),8088/8086CPU采用单一的+5V电源，但 有两个接地引脚。 ② AD15—AD0（Address Data Bus）:地址/数据复用信号输入/输出引脚(16个),分时输出低16位地址信号及进行数据信号的输入/输出。 ③ A19/s6—A15/s3（Address Status Bus）:地址/状态复用信号输出引脚(4个),分时输出地址的高4位及状态信息，其中s6为0用以指示8086/8088CPU当前与总线连通；s5为1表明8086/8088CPU可以响应可屏蔽中断；s4、s3共有四个组态，用以指明当前使用的段寄存器，如表9-5所示，00—ES，01—SS，10—CS，11—DS。

④ NMI(Non-Maskable Interrupt)、INTR（Interrupt Request）:中断请求信号输入引脚(2)，引入中断源向CPU提出的中断请求信号，高电平有效，前者为非屏蔽中断请求，后者为可屏蔽中断请求信号。

⑤RD（Read）:读控制输出信号引脚(1)，低电平有效，用以指明要执行一个对内存单元或I/O端口的读操作，具体是读内存单元，还是读I/O端口，取决 于IOM/控制信号。 ⑥CLK/(Clock）：时钟信号输入引脚(1)，时钟信号的方波信号，占空比约为33%，即1/3周期为高电平，2/3周期为底电平，8088/8088的时钟频率（又称为主频）为4.77MHz，即从该引脚输入的时钟信号的频率为4.77MHz。

⑦Reset(Reset):复位信号输入引脚(1)，高电平有效。8088/8086CPU要求复位信号至少维持4个时钟周期才能起到复位的效果，复位信号输入之后，CPU结束当前操作，并对处理器的标志寄存器、IP、DS、SS、ES寄存器及指令队列进行

清零操作，而将CS设置为0FFFFH。

⑧READY（Ready）:“准备好”状态信号输入引脚(1)，高电平有效，“Ready”输入引脚接收来自于内存单元或I/O端口向CPU发来的“准备好”状态信号，表明内存单元或I/O端口已经准备好进行读写操作。该信号是协调CPU与内存单元或I/O端口之间进行信息传送的联络信号。

⑨TEST(Test):测试信号输入引脚(1)，低电平有效,TEST信号与WAIT指令结合起来使用，CPU执行WAIT指令后，处于等待状态，当TEST引脚输入低电平时，系统脱离等待状态，继续执行被暂停执行的指令。

⑩MN/MX（Minimum/Maximum Model Control）最小/最大模式设置信号输入引脚(1)，该输入引脚电平的高、低决定了CPU工作在最小模式还是最大模式，当该引脚接+5V时，CPU工作于最小模式下，当该引脚接地时，CPU工作于最大模式下。

BHE/S7（Bus High Enable/Status）:高8位数据允许/状态复用信号输出引脚(1) ，输出。分时输出BHE有效信号，表示高8为数据线D15—D8上的数据有效和S7 状态信号，但S7未定义任何实际意义。

㈡最小模式下的24-31引脚

当8088/8086CPU 的XMMN/引脚固定接+5V时，CPU处于最小模式下，这时候剩余的24—31共8个引脚的名称及功能如下：

① INTA（Interrupt Acknowledge）中断响应信号输出引脚(1)，低电平有效，该引脚是CPU响应中断请求后，向中断源发出的认可信号，用以通知中断源，以便提供中断类型码，该信号为两个连续的负脉冲。 ② ALE（Address Lock Enable）:地址锁存允许输出信号引脚(1)，高电平有效，CPU通过该引脚向地址锁存器8282/8283发出地址锁存允许信号，把当前地址/数据复用总线上输出的是地址信息，锁存到地址锁存器8282/8283中去。注意：ALE信号不能被浮空。

③ DEN（Data Enable）:数据允许输出信号引脚，低电平有效，为总线收发器8286提供一个控制信号，表示CPU当前准备发送或接收一项数据。

④ RDT/（Data Transmit/Receive）:数据收发控制信号输出引脚(1)，CPU通过该引脚发出控制数据传送方向的控制信号，在使用8286/8287作为数据总线 收发器时，RDT/信号用以控制数据传送的方向，当该信号为高电平时，表示数据由CPU经总线收发器8286/8287输出，否则，数据传送方向相反。 ⑤ MIO/（Memory/Input &Output）: 存储器/I/O端口选择信号输出引脚(1),这是CPU区分进行存储器访问还是I/O访问的输出控制信号。当该引脚输出高 ⑥ WR(Write): 写控制信号输出引脚(1) ，低电平有效，与MIO/配合实现对存储单元、I/O端口所进行的写操作控制。

⑦ HOLD(Hold Request): 总线保持请求信号输入引脚(1)，高电平有效。这是系统中的其它总线部件向CPU发来的总线请求信号输入引脚。

⑧ HLDA（Hold Acknowledge）:总线保持响应信号输出引脚，高电平有效，表示CPU认可其他总线部件提出的总线占用请求，准备让出总线控制权。

㈢最大模式下的24-31引脚

当8088/8086CPU 的XMMN/引脚固定接地时，CPU处于最大模式下，这时 候剩余的24—31共8个引脚的名称及功能如下：

① QS1、QS0（Instruction Queue Status）:指令队列状态信号输出引脚(2), 这两个信号的组合给出了前一个T状态中指令队列的状态，以便于外部 8088/8086CPU内部指令队列的动作跟踪。

② 2S、 1S 、0S ：总线周期状态信号输出引脚(3)，低电平的信号输出端， 这些信号组合起来，可以指出当前总线周期中，所进行数据传输过程的类型，总线控制器8288利用这些信号来产生对存储单元、I/O端口的控制信号。2S、1S、 0S与具体物理过程之间的对应关系。

③ LOCK (Lock)：总线封锁输出信号引脚(1)，低电平有效，当该引脚输出低电平时，系统中其它总线部件就不能占用系统总线。

LOCK信号是由指令前缀LOCK产生的，在LOCK前缀后面的一条指令执行完毕之后，便撤消 LOCK信号。此外，在8088/8086的 2个中断响应脉冲之间， LOCK信号也自动变为有效的低电平，以防止其它总线部件在中断响应过程中，占有总线而使一个完整的中断响应过程被中断。

④ 1/GTRQ、0/GTRQ(Request/Grant)：总线请求信号输入/总线允许信号输出引 脚(2)。这两个信号端可供CPU以外的两个处理器，用来发出使用总线的请求信 号和接收CPU对总线请求信号的应答。这两个引脚都是双向的，请求与应答信号在同一引脚上分时传输，方向相反。