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微机原理与接口与接口技术第五章处理器总线时序和系统总线

微机原理与接口与接口技术第五章处理器总线时序和系统总线

作者: Jorunk | 来源:发表于2019-07-02 12:54 被阅读0次

5.1 8086的引脚功能

1.8086的两种组态

  • 8086可以有最小和最大两种不同的组态
8086的最大组态
  • 若把MN/\overline{MX}引脚连至电源(+5V),则为最小组态;若把它接地,则 8086处在最大组态
最大组态下的总线周期
2. 8086的引线
  • AD_{15} ~ AD0(输入/输出,三态)
  • A_{19}/S_6、A_{18}/S_5、A_{16}/S_3(输出,三态)

5.2 8086处理器时序

1.时序的基本概念

  • 虽然各条指令的指令周期有很大差别,但它们仍然是由一下一些基本的总线周期组成的
    (1)存储器读与写
    (2)输入输出端口的读与写
    (3)中断响应
一个基本的指令周期时序图
存储器读周期时序
具有T_W状态的存储器读周期

2.8086的典型时序

(1)存储器读周期和存储器写周期

最大组态时存储器读周期时序
最大组态存储器写周期时序

(2)I/O读和I/O写周期



(3)空闲周期

  • 若CPU不执行总线周期(不进行存储器或I/O操作),则总线接口执行空闲周期(一系列的T_1状态)
  • 在这些空闲周期,CPU在高位地址线上仍然驱动上一个机器周期的状态信息
  • 若上一个总线周期是写周期,则在空转状态,CPU在AD_{15} ~ AD_0上仍输出上一个总线周期要写的数据,直至下一个总线周期的开始
    (4)中断响应周期
中断响应时序

(5)系统复位

复位后寄存器的初始状态
复位时序

(6)CPU进入和退出保持状态的时序

  • 保持状态时序


5.3系统总线

5.3.1 概述

1.总线的分类
  • 根据总线所处的位置不同,总线可分为片内总线、片总线(又称为元件级总线或局部总线)、内总线(又称为微型计算机总线或板级总线,一般称为系统总线)和外总线(又称为通信总线)
微型计算机各级总线示意图
总线的操作过程

(1)申请阶段
(2)寻址阶段
(3)传输阶段
(4)结束阶段

3.总线的数据传输方式

(1)同步

  • 存储器读周期时序


(2)异步式传输

  • 异步传输的读写时序


(3)半同步式传输

  • 从总体上看,它是一个同步系统,它仍用系统时钟来定时,利用某一时钟脉冲的前沿或后沿判断某一信号的状态,或控制某一信号的产生或消失,使传输操作与时钟同步
  • 半同步传输方式,对能按预定时刻,一步步完成地址、命令和数据传输的从模块,完全按同步方式传输;而对不能按预定时刻传输地址、命令、速度的慢速设备,则利用READY信号,强制主模块延迟等待拖杆时钟周期,协调主模块与从模块之间的数据传输

5.3.2 PC总线

  • IBM-PC及XT使用的总线就称为PC总线

  • 当时使用的CPU是Intel公司的准16位CPU 8088,但PC总线不是CPU引脚的延伸,而是由8282锁存器、8286发送接收器、8288总线控制器、8259中断控制器、8237 DMA控制器以及其他逻辑的重新驱动和组成控制而成,所以又称为I/O通道

  • 它共有52条引线,全部引到系统板8个双列扩充插槽上,每个插座相对用的引脚连在一起,再连到总线的相应信号线上

5.3.3 ISA总线

ISA(Industry Standard Architecture)——工业标准体系总线,又称AT总线

  • 是IBM AT机推出时使用的总线,逐步演变成一个事实上的工业标准,得到广泛的使用

5.3.4 PCI总线

PCI(Peripheral Component Interconnect)总线称为外部设备互联总线,它能与其他总线互联

PCI总线连接示意图
1.PCI总线的特点

1.高性能
2.低成本
3.使用方便
4.寿命长
5.可靠性高
6.灵活
7.数据完整
8.软件兼容

PCI总线信号定义
  • PCI总线信号


5.3.5 USB总线

  • USB是由Intel、Microsoft、IBM、DEC、Compaq、Northen Telecom等共同提出
    (1)因为使用了总线的设计,所以可以在一个USB接口上接多个设备
    (2)USB接口可以为设备提供+5V的电源供应,所以只要所接外设不是高耗电的设备,如电机等(+12V),那么就可以由USB口直接供给电源,而无需另接电源了。对于移动办公设备来说,USB接口设备将是一个上佳的选择
    (3)USB接口的速度十分快,数据传输速率可以高达1.5 ~ 12MB/s,而普通串口却只能达到115 200B/s,这样大的传输量可以胜任许多工作,所以USB接口可以连接一些高数据量的存储设备,比如外置存储器等
    (4)因为USB是一个独立的串口总线,所以它在驱动设备的时候不需要占用中断和DMA通道,这样对于不太懂电脑的人来说,不需要设定这些参数

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