微機(jī)原理-4(總線與時(shí)序)

1、 第四章第四章 80868086的總線操作和時(shí)的總線操作和時(shí)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(shí)序的總線操作和時(shí)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(shí)序。形成和總線操作時(shí)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(guò)部件，通過(guò)引腳引腳與與整個(gè)系整個(gè)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(hào)引腳信號(hào)上。在學(xué)習(xí)芯片的上。在學(xué)習(xí)芯片的引腳信號(hào)時(shí)，需關(guān)注以下

2、幾點(diǎn)：引腳信號(hào)時(shí)，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(hào)的定義即腳引信號(hào)的定義2、信號(hào)的流向、信號(hào)的流向即信號(hào)是從芯片向外輸出，還是即信號(hào)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(shí)的邏輯電平指引腳起作用時(shí)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(hào)全部由信號(hào)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(hào)由總線控制器制信號(hào)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(hào)功能說(shuō)明引腳信號(hào)功能說(shuō)明8086CPU的引腳圖如下：的引腳圖如下：1、共用的引腳信號(hào)說(shuō)明、共用的引腳信號(hào)說(shuō)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(gè)時(shí)鐘周期，輸出低在總線周期的第一個(gè)時(shí)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(shí)鐘周期內(nèi)，用于傳送而在總線周期的其它時(shí)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(shí)，這些引腳處于狀態(tài)時(shí)，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(gè)時(shí)鐘周期，輸出在總線周期的第一個(gè)時(shí)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(shí)鐘周期內(nèi)，輸出而在總線周期的其它時(shí)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(hào)有效信號(hào)有效,表示對(duì)高八位數(shù)據(jù)線進(jìn)行讀表示對(duì)高八位數(shù)據(jù)線進(jìn)行讀/寫(xiě)操作。寫(xiě)操作。S7沒(méi)定義沒(méi)定義(4) RD讀信號(hào)讀信號(hào) （輸出、三態(tài)）（輸出、三態(tài)） 有效，表示對(duì)存儲(chǔ)器或有效，表示對(duì)存儲(chǔ)器或I/OI/O端口讀操作，具體端口讀操作，具體是存儲(chǔ)器讀是存儲(chǔ)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(chǔ)器或有效，表示存儲(chǔ)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(cè)試（輸入）測(cè)試（輸入）（7）INTR可屏蔽中斷請(qǐng)求（輸入）可屏蔽中斷請(qǐng)求（輸入）（8）NMI非屏蔽中斷請(qǐng)

6、求非屏蔽中斷請(qǐng)求（輸入、上升沿觸發(fā)）（輸入、上升沿觸發(fā)）（9）RESET復(fù)位信號(hào)（輸入）復(fù)位信號(hào)（輸入） 復(fù)位時(shí)復(fù)位時(shí)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(duì)列：指令隊(duì)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(shí)鐘輸入端時(shí)鐘輸入端（12）VCC/GND5V+10電源電源2、最小模式下引腳信號(hào)功能說(shuō)明、最小模式下引腳信號(hào)功能說(shuō)明（1）M/IO(

7、IO/M)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器/IO操作選擇操作選擇 (三態(tài)、輸出三態(tài)、輸出) 用來(lái)區(qū)別是訪問(wèn)存儲(chǔ)器或用來(lái)區(qū)別是訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O端口端口（2）WR寫(xiě)信號(hào)（三態(tài)、輸出）寫(xiě)信號(hào)（三態(tài)、輸出） 有效，表示對(duì)存儲(chǔ)器有效，表示對(duì)存儲(chǔ)器/IO端口進(jìn)行寫(xiě)操作端口進(jìn)行寫(xiě)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(lái)控制用來(lái)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(shí)間有效，總線周期后一段時(shí)間有效，DEN用作用作8286/8287選通信號(hào)選通信號(hào)（7）HOLD總線保持請(qǐng)求總線保持請(qǐng)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(hào)功能說(shuō)明、最模式下引腳信號(hào)功能說(shuō)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(qǐng)求總線請(qǐng)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(duì)列狀態(tài)（輸出）隊(duì)列狀態(tài)（輸出） 用來(lái)指示用來(lái)指示CPU指令隊(duì)列當(dāng)前狀態(tài)，以便外部對(duì)指令隊(duì)列當(dāng)前狀態(tài)，以便外部對(duì)

9、8086/8088CPU內(nèi)部指令隊(duì)列的動(dòng)作跟蹤。內(nèi)部指令隊(duì)列的動(dòng)作跟蹤。QS1、QS0對(duì)應(yīng)代碼含意對(duì)應(yīng)代碼含意QS1、QS0 隊(duì)列狀態(tài)隊(duì)列狀態(tài) 0 0 ：無(wú)操作未從隊(duì)列中取指令：無(wú)操作未從隊(duì)列中取指令 0 1 ：從隊(duì)列中取出當(dāng)前指令的第一字節(jié)：從隊(duì)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(duì)列空，由于執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令，隊(duì)列重裝填：隊(duì)列空，由于執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令，隊(duì)列重裝填 1 1 ：從隊(duì)列中取出指令的后續(xù)字節(jié)：從隊(duì)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(shí)鐘發(fā)生器時(shí)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(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)內(nèi)部和外部的時(shí)間基準(zhǔn)信號(hào)2、地址鎖存器、地址鎖存器8282/8283作用：用來(lái)鎖存作用：用來(lái)鎖存A19/S6A16/S3、AD15AD0在在T1 時(shí)刻輸出的地址信息。（時(shí)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(lái)增加驅(qū)動(dòng)能力。（來(lái)增加驅(qū)動(dòng)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(lái)產(chǎn)生最大模式下的總線控制信號(hào)。作用：用來(lái)產(chǎn)生最大模式下的總線

11、控制信號(hào)。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(shí)序簡(jiǎn)介時(shí)序簡(jiǎn)介一、指令周期、總線周期和時(shí)鐘周期一、指令周期、總線周期和時(shí)鐘周期1、指令周期、指令周期執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間執(zhí)行一條指令所需的時(shí)間2、總線周期、總線周期完成一次訪問(wèn)存儲(chǔ)器或完成一次訪問(wèn)存儲(chǔ)器或I/O端口端口 所需要的時(shí)間所需要的時(shí)間3、時(shí)鐘周期、時(shí)鐘周期CPU處理動(dòng)作的最小單位。通常處理動(dòng)作的最小單位。通常 4個(gè)時(shí)鐘周期組成一個(gè)總線周期。個(gè)時(shí)鐘周期組成一個(gè)總線周期。二、典型時(shí)序分析二、典型時(shí)序分析1、系統(tǒng)復(fù)位、系統(tǒng)復(fù)位 （見(jiàn)教材（見(jiàn)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(xiě)周期、最小模式下的總線寫(xiě)周期本章小結(jié)本章小結(jié) 本章重