Cours de microprocesseur

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4 Le microprocesseur Intel 8086 4.1 Description physique du 8086 . . . . . . . . . 4.2 Sch´ma fonctionnel du 8086 . . . . . . . . . . e 4.3 Description et utilisation des signaux du 8086 4.4 Organisation interne du 8086 . . . . . . . . . . 4.5 Gestion de la m´moire par le 8086 . . . . . . . e 4.6 Le microprocesseur 8088 . . . . . . . . . . . .

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5 La programmation en assembleur du microprocesseur 8086 5.1 G´n´ralit´s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . e e e 5.2 Les instructions de transfert . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.3 Les instructions arithm´tiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . e 5.4 Les instructions logiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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iv 5.5 5.6 6 Les 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7 Les 7.1 7.2 7.3 7.4 7.5

Table des mati`res e Les instructions de branchement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 M´thodes de programmation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 e interfaces d’entr´es/sorties e D´finitions . . . . . . . . . . . e Adressage des ports d’E/S . . Gestion des ports d’E/S par le L’interface parall`le 8255 . . . e L’interface s´rie 8250 . . . . . e . . . . . . 8086 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51 51 52 53 55 60 71 71 72 73 74 75 77 81

interruptions D´finition d’une interruption . . . . . . . . . . . . . . . . e Prise en charge d’une interruption par le microprocesseur Adresses des sous-programmes d’interruptions . . . . . . Les interruptions du 8086 . . . . . . . . . . . . . . . . . Le contrˆleur programmable d’interruptions 8259 . . . . o

Annexe - Jeu d’instructions du 8086 Bibliographie

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Chapitre 1 Historique et ´volution des e ordinateurs

1.1 « Pr´histoire » des ordinateurs e

Les premi`res machines ` calculer ´taient purement m´caniques : bouliers, abaques, ... e a e e (antiquit´). e Premi`re vraie machine ` calculer : Pascal, 1642, machine a additionner. e a ` Machine ` multiplier : Leibniz, 1694, bas´e sur les travaux de John Neper (1617, logaa e rithmes). e Premi`re machine programmable : m´tier ` tisser, Jacquard, xviii`me si`cle, machine ` e e a e a cartes perfor´es. e e e e Machine programmable universelle : Babbage, xviii`me si`cle, non r´alisable avec les technologies de l’´poque (machines ` vapeur), principe des machines actuelles. e a

1.2

Machines ´lectrom´caniques e e

Machine ` calculer a cartes perfor´es : Hermann Hollerith, 1885, facilite le recensement a ` e am´ricain. e Machines industrielles pour la comptabilit´ et les statistiques. Ces machines sont ` base e a de relais ´lectrom´caniques (Aiken et Stibitz, 1936-1939). e e

1.3

Machines ´lectroniques e

Premi`re machine ` calculer ´lectronique : ENIAC, 1944, Eckert et Mauchly, 18000 tubes e a e ´lectroniques, machine a programme cˆbl´. e ` a e Machine ` programme enregist´ : John Von Neumann, 1946, les instructions sont enrea e gistr´es dans la m´moire du calculateur : ordinateur. e e Premier ordinateur commercialis´ : SSEC d’IBM, 1948. e Ordinateur a transistors : 1963, PDP5 de Digital Equipment Corporation (DEC), intro` duction des m´moires ` ferrites : mini-ordinateurs. e a

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Chapitre 1 - Historique et ´volution des ordinateurs e

Micro-ordinateurs : 1969-70, utilisation des circuits int´gr´s LSI. e e Premier microprocesseur : Intel, 1971, microprocesseur 4004, puis 8008, premier microordinateur : le Micral, 1973, France, puis l’Altair, 1975, Etats-Unis. Autres microprocesseurs : 8080 et 8085 d’Intel, 6800 de Motorola, Z80 de Zilog : microprocesseurs 8 bits, d´but des ann´es 1980. e e Microprocesseurs 16 bits : 8086/8088 d’Intel, 68000 de Motorola. Microprocesseurs 32 bits en 1986 : 80386 d’Intel et 68020 de Motorola. Fabrication en grandes s´ries des micro-ordinateurs : 1977, Apple, Commodore, Tandy. e IBM PC + MS-DOS (Microsoft) en 1981.

1.4

Machines actuelles

Ordinateurs de plus en plus puissants, bas´s sur des microprocesseurs performants : Pene tium, Power PC, ... Nouvelles architectures de microprocesseurs : RISC. Applications multim´dia, r´seaux, ... e e Syst`mes embarqu´s : microcontrˆleurs, processeurs de traitement de signal (DSP), ... e e o

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Chapitre 2 Architecture et fonctionnement d’un microprocesseur

2.1 Structure d’un calculateur

unité centrale de traitement (UCT) horloge registres

unité de contrôle

unité arithmétique et logique (UAL)

unité de transfert

unité d'entrées/ sorties

monde extérieur (périphériques, capteurs, actionneurs, ...)

: ordre ou commande : données

mémoire centrale

L’´l´ment de base d’un calculateur est constitu´ par l’unit´ centrale de traitement ee e e (UCT, CPU : Central Processing Unit). L’UCT est constitu´e : e • d’une unit´ arithm´tique et logique (UAL, ALU : Arithmetic and Logic Unit) : e e c’est l’organe de calcul du calculateur ; • de registres : zones de stockage des donn´es de travail de l’UAL (op´randes, e e r´sultats interm´diaires) ; e e e o • d’une unit´ de contrˆle (UC, CU : Control Unit) : elle envoie les ordres (ou commandes) ` tous les autres ´l´ments du calculateur afin d’ex´cuter un programme. a ee e e La m´moire centrale contient : • le programme a ex´cuter : suite d’instructions ´l´mentaires ; ` e ee • les donn´es ` traiter. e a

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Chapitre 2 - Architecture et fonctionnement d’un microprocesseur

L’unit´ d’entr´es/sorties (E/S) est un interm´diaire entre le calculateur et le monde e e e ext´rieur. e L’unit´ de transfert est le support mat´riel de la circulation des donn´es. e e e Les ´changes d’ordres et de donn´es dans le calculateur sont synchronis´s par une horloge e e e qui d´livre des impulsions (signal d’horloge) a des intervalles de temps fixes. e ` D´finition : un microprocesseur consiste en une unit´ centrale de traitement (UAL + e e registres + unit´ de contrˆle) enti`rement contenue dans un seul circuit int´gr´. Un cale o e e e culateur construit autour d’un microprocesseur est un microcalculateur ou un microordinateur. Remarque : un circuit int´gr´ qui inclut une UCT, de la m´moire et des p´riph´riques e e e e e est un microcontrˆleur. o

2.2

Organisation de la