處理器總線時(shí)序和系統(tǒng)總線課件

處理器總線時(shí)序

和系統(tǒng)總線5.1處理器總線引腳的記憶方法對(duì)引腳按數(shù)據(jù)、地址、控制三大功能歸類(lèi)；按引腳英文名稱(chēng)記憶引腳功能；在不同組態(tài)的應(yīng)用中記憶；8086引腳

（1）地址/數(shù)據(jù)總線AD15~AD0（雙向、三態(tài)）（2）地址/狀態(tài)線A19/S6~A16/S3（輸出、三態(tài)）（3）控制總線最大組態(tài)主要由總線控制器8288形成。（4）電源線VCC和地線GND

8086的引腳當(dāng)33腳（MN/MX）接＋5V時(shí)，CPU處于最小工作方式。當(dāng)33腳（MN/MX）接地時(shí)，CPU處于最大工作方式。最小組態(tài)

用于單個(gè)微處理器組成的系統(tǒng)，由8086產(chǎn)生系統(tǒng)所需的全部控制信號(hào)。

最大組態(tài)

用于多處理器系統(tǒng)中，8086不直接提供控制信號(hào)。5.1.18086微處理器的引腳功能1、8086的兩種組態(tài)8086最小方式典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)當(dāng)33腳（MN/MX）接＋5V時(shí)，CPU處于最小工作方式。M/-IO——M/-IO引腳用于區(qū)別CPU訪問(wèn)的是存儲(chǔ)器還是I/O端口。DT/-R——數(shù)據(jù)發(fā)送/接收信號(hào)（datatransmit/receive）表明微處理器數(shù)據(jù)總線是發(fā)送數(shù)據(jù)（DT/R＝1）還是接收數(shù)據(jù)（DT/R＝o）。SS0——該信號(hào)與M/-IO和DT/-R一起用來(lái)指示當(dāng)前總線的操作周期。-WR（writeLine）——寫(xiě)控制，用來(lái)選通將8086的數(shù)據(jù)輸出到存儲(chǔ)器或I/O設(shè)備。最小模式下8086的特殊引腳最小模式下8086的特殊引腳-DEN——數(shù)據(jù)總線允許（databusenable）用來(lái)激活外部數(shù)據(jù)總線緩沖器。HOLD——保持請(qǐng)求信號(hào)用來(lái)申請(qǐng)一次直接存儲(chǔ)器存取（DMA）。-INTA（interruptacknowledge）——中斷響應(yīng)信號(hào)是對(duì)INTR輸入引腳的響應(yīng)。ALE（Addresslatchenable）——地址鎖存允許信號(hào)表明8086的地址/數(shù)據(jù)總線包含的是地址信息，該地址可以是存儲(chǔ)器地址也可以是I/O端口號(hào)。8086最大方式的典型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)5.3處理器時(shí)序5.3.18086處理器時(shí)序一、時(shí)鐘周期：由計(jì)算機(jī)的主頻決定（主頻的倒數(shù)），用T表示，又稱(chēng)T狀態(tài)。二、總線周期：8086/8088通過(guò)總線從存儲(chǔ)器或I/O接口讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié)（或字）所用的時(shí)間稱(chēng)為一個(gè)總線周期。三、指令周期：CPU執(zhí)行一條指令所用的時(shí)間，它可以包含若干個(gè)總線周期。四、一個(gè)總線周期至少包括4個(gè)時(shí)鐘周期。T1T2T3T4T3TwT4Tw等待周期CLK總線周期1、時(shí)序的基本概念存儲(chǔ)器的讀、寫(xiě)操作I/O口的讀、寫(xiě)操作中斷響應(yīng)操作基本總線周期8086CPU的典型時(shí)序狀態(tài)READY5.4系統(tǒng)總線CPU就像人的大腦，主板上的芯片組則可視為人的小腦，協(xié)調(diào)著各器件的工作，總線結(jié)構(gòu)就像人的神經(jīng)，傳遞著數(shù)據(jù)和控制信息。所謂總線，是一組連接各個(gè)部件的公共通信線.總線英文為BUS。BUS原本為公共汽車(chē)的意思，既然公共汽車(chē)，自然誰(shuí)都可以上去，總線沿用BUS，意思也是說(shuō)任何一部件的信息都可“搭乘”BUS傳送。然而，任一瞬時(shí)總線上只能出現(xiàn)一個(gè)部件發(fā)往另一部件的信息，這意昧著總線只能分時(shí)使用，而這是需要加以控制的，總線使用權(quán)的控制是構(gòu)造系統(tǒng)時(shí)應(yīng)考慮的重要問(wèn)題。但是用戶(hù)感覺(jué)不到這一點(diǎn)，這是設(shè)計(jì)者的事情。總線是一組物理導(dǎo)線，并非一根。根據(jù)總線上傳送信息的不同，分為地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）。顧名思義，AB傳送地址信息，DB傳送數(shù)據(jù)或指令，CB用來(lái)傳送控制信號(hào)?，F(xiàn)在，微型機(jī)階總線已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。目前586微機(jī)中廣泛采用的是ISA和PCI兩種總線標(biāo)準(zhǔn)。5.4.1概述1.片內(nèi)總線

片內(nèi)總線是指在微處理機(jī)芯片內(nèi)部的總線,是用來(lái)連結(jié)各功能部件的信息通路,例如CPU芯片中的內(nèi)部總線,它是ALU寄存器和控制器之間的信息通路.

片內(nèi)總線根據(jù)其功能又被分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。

這種總線是由微處理機(jī)芯片生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的.1、總線的分類(lèi)

片總線是指在印刷電路板上連接各插件的公共通路。

例如CPU及其支持芯片(南橋北橋芯片)與其局部資源（內(nèi)存）之間的通道即屬于主板局部總線.

2.片總線

內(nèi)總線又稱(chēng)為系統(tǒng)總線,這是指模塊式微處理機(jī)機(jī)箱內(nèi)的底板總線，用來(lái)連接構(gòu)成微處理機(jī)的各插件板卡.

它可以用來(lái)擴(kuò)展某塊CPU板的局部資源,如PCI、ISA等。3.內(nèi)總線主板的總線結(jié)構(gòu)

外總線又稱(chēng)為通信總線,它用于微處理機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微處理機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備,如打印機(jī)、磁盤(pán)設(shè)備或微處理機(jī)系統(tǒng)和儀器儀表之間的通信通道。

這種總線數(shù)據(jù)的傳送方式可以是并行(如打印機(jī))或串行。數(shù)據(jù)傳送速率比內(nèi)總線低。不同的應(yīng)用場(chǎng)合有不同的總線標(biāo)準(zhǔn)。如,串行通信的EIA-RS232C總線,用于硬磁盤(pán)接口的IDE,SCIS,用于并行打印機(jī)的centronics等總線。這種總線非微處理機(jī)專(zhuān),一般是利用工業(yè)領(lǐng)域已有的標(biāo)準(zhǔn).4.外總線

物理特性指的是總線物理連接的方式。包括總線的根數(shù)、總線的插頭、插座是什么形狀的、引腳是如何排列的等。例如IBMPC/XT機(jī)的總線共62根線，分兩排編號(hào)。當(dāng)插件板插到槽中后，左面是B面，引腳排列順序是B1—B31，右面是A面，引腳排列順序是A1—A31，A面是元件面。①物理特性

功能特性描寫(xiě)的是這一組總線中每一根線的功能是什么。從功能上看，總線分成三組：

地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線。

地址總線的寬度指明了總線能夠直接訪問(wèn)存儲(chǔ)器的地址范圍；

數(shù)據(jù)總線的寬度指明了訪問(wèn)一次存儲(chǔ)器或外部設(shè)備最多能夠交換數(shù)據(jù)的位數(shù)；

控制總線一般包括CPU與外界聯(lián)系的各種控制命令，如輸入輸出讀寫(xiě)信號(hào)、存儲(chǔ)器讀寫(xiě)信號(hào)、外部設(shè)備與主機(jī)同步匹配信號(hào)、中斷信號(hào)和DMA控制信號(hào)等等。②功能特性

電器特性定義每一根線上信號(hào)的傳遞方向、有效電平范圍。

一般規(guī)定送入CPU的信號(hào)叫輸入信號(hào)IN，從CPU送出的信號(hào)叫輸出信號(hào)OUT。

例如XT總線的地址線A0—A19為輸出線，數(shù)據(jù)線D0—D7為雙向信號(hào)線，既作為數(shù)據(jù)輸入線又作為數(shù)據(jù)輸出線。

地址線和數(shù)據(jù)線都是高電平有效?？刂凭€IOR#，是輸入設(shè)備讀信號(hào)線，低電平有效。③電氣特性

時(shí)間特性定義了每根線在什么時(shí)間有效。

也就是說(shuō)用戶(hù)什么時(shí)間可以用總線上的信號(hào)、或者用戶(hù)什么時(shí)候把信號(hào)提供給總線，CPU才能正確無(wú)誤地使用。④時(shí)間特性1.總線請(qǐng)求和仲裁階段

由需要使用總線的主控設(shè)備向總線仲裁機(jī)構(gòu)提出使用總線的請(qǐng)求，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)仲裁確定，把下一個(gè)傳送周期的總線使用權(quán)分配給哪一個(gè)請(qǐng)求源。

2.尋址（addressing）階段3.數(shù)據(jù)傳送（datatransfering）階段

主控設(shè)備和從屬設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送到目的模塊。4.結(jié)束（ending）階段

主控設(shè)備、從屬設(shè)備的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線，以便其他模塊能繼續(xù)使用。

2、總線的操作過(guò)程同步傳送

主設(shè)備與從設(shè)備進(jìn)行一次傳送所需要的時(shí)間是固定的。每次傳送一旦開(kāi)始，主、從設(shè)備都必須按嚴(yán)格的時(shí)間規(guī)定完成相應(yīng)的動(dòng)作。

3、總線的數(shù)據(jù)傳送方式異步傳送用請(qǐng)求（request）和響應(yīng)（acknowledge）信號(hào)線來(lái)協(xié)調(diào)傳輸過(guò)程，而不依賴(lài)于公共時(shí)鐘信號(hào)。半同步傳送是綜合同步和異步傳送的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)出來(lái)的混合式傳送.半同步傳送主板的總線結(jié)構(gòu)同步傳送

主設(shè)備與從設(shè)備進(jìn)行一次傳送所需要的時(shí)間是固定的。每次傳送一旦開(kāi)始，主、從設(shè)備都必須按嚴(yán)格的時(shí)間規(guī)定完成相應(yīng)的動(dòng)作。

3、總線的數(shù)據(jù)傳送方式異步傳送用請(qǐng)求（request）和響應(yīng)（acknowledge）信號(hào)線來(lái)協(xié)調(diào)傳輸過(guò)程，而不依賴(lài)于公共時(shí)鐘信號(hào)。半同步傳送是綜合同步和異步傳送的優(yōu)點(diǎn)而設(shè)計(jì)出來(lái)的混合式傳送.半同步傳送圖IBMPC/XT的主板配置5.4.2PC總線（8位ISA總線）8288總線控制5.4.3ISA總線(IndustryStandardArchitecture)ISA總線是一種16位(數(shù)據(jù))的總線結(jié)構(gòu)，與PC總線兼容，適用范圍廣，因?yàn)楹芏嘟涌诳ǘ际歉鶕?jù)ISA標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。1984年80286

配置了1