微機(jī)原理-4(總線與時序)

1、 第四章第四章 80868086的總線操作和時的總線操作和時序序 本章將面向系統(tǒng)組成介紹本章將面向系統(tǒng)組成介紹80868086的總線操作和時序的總線操作和時序, ,內(nèi)內(nèi)容包括容包括80868086的的兩種組態(tài)模式、每種組態(tài)的引腳定義、總線兩種組態(tài)模式、每種組態(tài)的引腳定義、總線形成和總線操作時序。形成和總線操作時序。最后，將引腳引伸到微機(jī)的系統(tǒng)總最后，將引腳引伸到微機(jī)的系統(tǒng)總線。線。 微處理器是微機(jī)系統(tǒng)的微處理器是微機(jī)系統(tǒng)的核心核心部件，通過部件，通過引腳引腳與與整個系整個系統(tǒng)統(tǒng)聯(lián)系，其外部特性就表現(xiàn)在聯(lián)系，其外部特性就表現(xiàn)在引腳信號引腳信號上。在學(xué)習(xí)芯片的上。在學(xué)習(xí)芯片的引腳信號時，需關(guān)注以下

2、幾點(diǎn)：引腳信號時，需關(guān)注以下幾點(diǎn)：1、引腳的功能、引腳的功能即腳引信號的定義即腳引信號的定義2、信號的流向、信號的流向即信號是從芯片向外輸出，還是即信號是從芯片向外輸出，還是外部輸入芯片，或是雙向外部輸入芯片，或是雙向3、有效電平、有效電平指引腳起作用時的邏輯電平指引腳起作用時的邏輯電平;4、三態(tài)能力、三態(tài)能力指正常輸入指正常輸入/輸出高、低電平外，輸出高、低電平外，還能輸出高阻狀態(tài)還能輸出高阻狀態(tài)4-1 8086CPU引腳及其功能引腳及其功能一、一、8086的兩種模式的兩種模式最小模式最小模式最大模式最大模式用于單處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)中所需的控制用于單處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)中所需的控制信號全部由信號全

3、部由8086/8088直接產(chǎn)生直接產(chǎn)生用于多處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)中所需的控用于多處理器系統(tǒng)。系統(tǒng)中所需的控制信號由總線控制器制信號由總線控制器8288提供提供其中：主處理器為其中：主處理器為8086/8088 協(xié)處理器有協(xié)處理器有8087（數(shù)值）、（數(shù)值）、8089（I/O）二、二、8086/8088引腳信號功能說明引腳信號功能說明8086CPU的引腳圖如下：的引腳圖如下：1、共用的引腳信號說明、共用的引腳信號說明(1) AD0AD15地址地址/數(shù)據(jù)復(fù)用總線（雙向、三態(tài)）數(shù)據(jù)復(fù)用總線（雙向、三態(tài)） 在總線周期的第一個時鐘周期，輸出低在總線周期的第一個時鐘周期，輸出低1616位地址位地址（A0A15

4、),A0A15),而在總線周期的其它時鐘周期內(nèi)，用于傳送而在總線周期的其它時鐘周期內(nèi)，用于傳送數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)。當(dāng)CPUCPU處于處于“保持響應(yīng)保持響應(yīng)”狀態(tài)時，這些引腳處于狀態(tài)時，這些引腳處于高阻。高阻。 （2）A16/S3A19/S6地址地址/狀態(tài)復(fù)用引腳狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出、三態(tài)輸出、三態(tài)) 在總線周期的第一個時鐘周期，輸出在總線周期的第一個時鐘周期，輸出2020位地址信息的位地址信息的高四位高四位(A16A19),(A16A19),而在總線周期的其它時鐘周期內(nèi)，輸出而在總線周期的其它時鐘周期內(nèi)，輸出狀態(tài)狀態(tài). .(3) BHE/S7高八位總線允許高八位總線允許/狀態(tài)復(fù)用引腳狀態(tài)復(fù)用引腳(輸出

5、、三態(tài)輸出、三態(tài))BHE信號有效信號有效,表示對高八位數(shù)據(jù)線進(jìn)行讀表示對高八位數(shù)據(jù)線進(jìn)行讀/寫操作。寫操作。S7沒定義沒定義(4) RD讀信號讀信號 （輸出、三態(tài)）（輸出、三態(tài)） 有效，表示對存儲器或有效，表示對存儲器或I/OI/O端口讀操作，具體端口讀操作，具體是存儲器讀是存儲器讀/IO/IO讀由讀由M/IOM/IO決定決定（5）READY準(zhǔn)備就緒（輸入）準(zhǔn)備就緒（輸入） 有效，表示存儲器或有效，表示存儲器或I/O端口已準(zhǔn)備就緒，可端口已準(zhǔn)備就緒，可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送（6）TEST測試（輸入）測試（輸入）（7）INTR可屏蔽中斷請求（輸入）可屏蔽中斷請求（輸入）（8）NMI非屏蔽中斷請

6、求非屏蔽中斷請求（輸入、上升沿觸發(fā)）（輸入、上升沿觸發(fā)）（9）RESET復(fù)位信號（輸入）復(fù)位信號（輸入） 復(fù)位時復(fù)位時CPU內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如下：內(nèi)部寄存器的狀態(tài)如下： 狀態(tài)標(biāo)志寄存器狀態(tài)標(biāo)志寄存器F ：清除：清除 CS:FFFF IP:0000 DS、SS、ES: 0000 指令隊列：指令隊列： 清除（空）清除（空）（10）MN/MX最小最小/最大模式控制輸入端最大模式控制輸入端 MN/MX1：最小模式：最小模式 MN/MX=1:最大模式最大模式（11）CLK時鐘輸入端時鐘輸入端（12）VCC/GND5V+10電源電源2、最小模式下引腳信號功能說明、最小模式下引腳信號功能說明（1）M/IO(

7、IO/M)存儲器存儲器/IO操作選擇操作選擇 (三態(tài)、輸出三態(tài)、輸出) 用來區(qū)別是訪問存儲器或用來區(qū)別是訪問存儲器或I/O端口端口（2）WR寫信號（三態(tài)、輸出）寫信號（三態(tài)、輸出） 有效，表示對存儲器有效，表示對存儲器/IO端口進(jìn)行寫操作端口進(jìn)行寫操作（3）INTA中斷響應(yīng)（輸出）中斷響應(yīng)（輸出）（4）ALE地址鎖存允許（輸出）地址鎖存允許（輸出）（5）DT/R數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送/接收（輸出、三態(tài)）接收（輸出、三態(tài)）用來控制用來控制8086/8088數(shù)據(jù)傳送方向。數(shù)據(jù)傳送方向。 DT/R 1：發(fā)送：發(fā)送 DT/R 0：接收：接收（6）DEN數(shù)據(jù)總線允許（輸出、三態(tài)）數(shù)據(jù)總線允許（輸出、三態(tài)） 總

8、線周期后一段時間有效，總線周期后一段時間有效，DEN用作用作8286/8287選通信號選通信號（7）HOLD總線保持請求總線保持請求 （ 輸入）輸入） HLDA總線保持響應(yīng)（輸出）總線保持響應(yīng)（輸出）3、最模式下引腳信號功能說明、最模式下引腳信號功能說明（1）S2S1S0總線周期狀態(tài)（輸出、三態(tài)）總線周期狀態(tài)（輸出、三態(tài)）（2）RQ0/GT0、RQ1/GT1總線請求總線請求/允許允許(輸出、三態(tài)輸出、三態(tài))（3）LOCK總線封鎖（輸出、三態(tài)）總線封鎖（輸出、三態(tài)）（4）QSI、QS0隊列狀態(tài)（輸出）隊列狀態(tài)（輸出） 用來指示用來指示CPU指令隊列當(dāng)前狀態(tài)，以便外部對指令隊列當(dāng)前狀態(tài)，以便外部對

9、8086/8088CPU內(nèi)部指令隊列的動作跟蹤。內(nèi)部指令隊列的動作跟蹤。QS1、QS0對應(yīng)代碼含意對應(yīng)代碼含意QS1、QS0 隊列狀態(tài)隊列狀態(tài) 0 0 ：無操作未從隊列中取指令：無操作未從隊列中取指令 0 1 ：從隊列中取出當(dāng)前指令的第一字節(jié)：從隊列中取出當(dāng)前指令的第一字節(jié)(操作碼字節(jié)操作碼字節(jié)) 1 0 ：隊列空，由于執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令，隊列重裝填：隊列空，由于執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令，隊列重裝填 1 1 ：從隊列中取出指令的后續(xù)字節(jié)：從隊列中取出指令的后續(xù)字節(jié)4-2 8086系統(tǒng)配置系統(tǒng)配置一、基本總線接口部件一、基本總線接口部件1、時鐘發(fā)生器時鐘發(fā)生器8284 （P-206 圖圖5.4） 作用：提供作用：

10、提供8086CPU內(nèi)部和外部的時間基準(zhǔn)信號內(nèi)部和外部的時間基準(zhǔn)信號2、地址鎖存器、地址鎖存器8282/8283作用：用來鎖存作用：用來鎖存A19/S6A16/S3、AD15AD0在在T1 時刻輸出的地址信息。（時刻輸出的地址信息。（ P-206 圖圖5.4 ）3、雙向總線收發(fā)器雙向總線收發(fā)器8286/8287作用：作用：8086CPU總線負(fù)載能力有限，利用總線收發(fā)器總線負(fù)載能力有限，利用總線收發(fā)器 來增加驅(qū)動能力。（來增加驅(qū)動能力。（ P-206 圖圖5.4 ）4、總線控制器總線控制器8288 （ P-207 圖圖5.5 ）作用：用來產(chǎn)生最大模式下的總線控制信號。作用：用來產(chǎn)生最大模式下的總線

11、控制信號。二、最小模式系統(tǒng)二、最小模式系統(tǒng)最小模式系統(tǒng)的典型配置如下：最小模式系統(tǒng)的典型配置如下：三、最大模式系統(tǒng)三、最大模式系統(tǒng)最大模式系統(tǒng)的典型配置如下：最大模式系統(tǒng)的典型配置如下：4-3 8086CPU時序簡介時序簡介一、指令周期、總線周期和時鐘周期一、指令周期、總線周期和時鐘周期1、指令周期、指令周期執(zhí)行一條指令所需的時間執(zhí)行一條指令所需的時間2、總線周期、總線周期完成一次訪問存儲器或完成一次訪問存儲器或I/O端口端口 所需要的時間所需要的時間3、時鐘周期、時鐘周期CPU處理動作的最小單位。通常處理動作的最小單位。通常 4個時鐘周期組成一個總線周期。個時鐘周期組成一個總線周期。二、典型時序分析二、典型時序分析1、系統(tǒng)復(fù)位、系統(tǒng)復(fù)位 （見教材（見教材P216）2、最小模式下的總線讀周期、最小模式下的總線讀周期3、最小模式下的總線寫周期、最小模式下的總線寫周期本章小結(jié)本章小結(jié) 本章重