微机原理及应用 主讲：谢维成 http://xweicheng.ys168.com scxweicheng@yahoo.com.cn 第 5章 处理器总线时序和系统总线 ? 处理器总线 ? IA-32微处理器的工作状态 ? 处理器时序 ? 系统总线 5.1 处理器总线（P161、P205<3>） 8086微处理器的引脚功能 8086/8088有最小组态和最大组态两种工作组态。 最小组态： 系统中只有一片8088,其存储容量 不 大 ,所 要 连 的I /O端口也不多,总线控制逻辑电路 被减到最小。 最大组态： 构 成 的 系统较大,可能包含不只一 片微处理器,或要求有较强的驱动能力,带有一 个 总 线控制器8288。 5.1 处理器总线 8086最小组态 5.1 处理器总线 8086最大组态 5.1 处理器总线 5.1 处理器总线 返回 8086/8088两种组态下的配置 返回 8288的输入与输出信号含义 返回 5.2 IA-32微处理器的工作状态 略 5.3 处理器时序 5.3.1 8086处理器时序 指令周期 —执行一条指令所需的时间。不同指令的指令 周期是不同的。有些指令周期可划分为一个个总线周期。 例:最短指令: 寄←寄, 只需要2个时钟周期. 最长指令: 16位乘、除,约需200个时钟周期. 总线周期 —每当CPU与存储器或I/O端口交换一个字节(或 字、双字)数据所需的时间称之为一个总线周期。每个基本总 线周期包含4个T状态。 T状态 —就是一个时钟周期,是CPU处理动作的最小单位。 5.3 处理器时序 时钟频率与T状态 时钟频率 一个T状态时间 5M 200ns(0.2μs) 50M 20ns(0.02μs) 100M 10ns(0.01μs) 200M 5ns(0.005μs) 基本的总线周期有： ⒈存储器的读周期或写周期 ⒉I/O端口的读周期或写周期 ⒊中断响应周期 ⒈存储器的读周期 ⒈存储器的读周期 T1下降沿后 ①IO/M变低表存储器读,变高表I/O读 ②给出地址,若存储器给出20位地址,若为I/O端 口,给出低16位地址(高4位为低) ③ALE变为有效,将复用线上的地址锁存起来 ④DT/R变低,表示CPU读 ⒈存储器的读周期（T1） 返回 ⒈存储器的读周期（T2） T2状态下 ① A19/S6～ A16/S3 引脚输出状态信号 S6～ S3 ② AD7～ AD0转为高阻 ③ RD变低 ,允许读出 ④ DEN变低 ,允许数据传送 ⒈存储器的读周期（T3） T3状态下 经过译码找到指定的存储 单元或 I/O端口，经过 一段延迟 ,指定单元内容出现在 AD7～ AD0上。 ⒈存储器的读周期（T4） CPU在T4下降沿采样数据线,获取数据 2、Tw的使用（P172） CPU在T4下降沿采样数据不能获取数据 若到时数据未准备好,可用一个产生 READY信号的电路,使在 T3和T 4之间产生一个 或几个Tw来解决时序配合 (参考P172图5-8) 插入Tw的目的： 解决快速C PU与任何速度的存储器的时序 配合。 2、Tw的使用（P172） 5.4 系统总线 5.4.1 总线概念 总线： 就是在设备(或模块)与设备(或模块) 之 间传送信息的一组公用信号线，它是一条 公 用 的 信 号通路。 总线主要包括 地址总线、数据总线和控制总 线 。 总线的特点在于它的公用性，它允许多个 设 备 与 模 块用总线来传输信息。但是两个设备或摸 块 之 间 的 专用信号连线，就不能称为总线。 5.4 系统总线 总线的分类 根据总线所处的位置分： 1.片内总线（芯片级） 2.片总线（元件级、局部总线） 3.内总线（板级、系统总线） 4.外总线（设备级、通信总线） RS 232C、IEEE-488、VXI 5.4.2 PC/XT总线 PC/XT总线 XT总线是 IBM PC/XT 个人计算机采用的总线。 XT总线为62总线。包括8位数据线、20位地址线、6 级中断请求线、DMA通道控制线、动态RAM刷新控制 线、时钟信号线和电源线等。 5.4.3 ISA总线 ISA总线 ISA(Industriar Standard Architecture)总 线 是 IBM 公 司 为 推 出 PC/AT微 机 而 建 立 的 系 统 总 线 标 准，多数80286、 80386、80486微机都采用这种总线。 ISA总线是在原 PC/XT总线的基础上，再扩充36 线 ， ISA总 线 与 PC/XT 总 线 兼 容 ， 以 适 应 8/16位 总 线要求，支持 16 M 存储空间。 5.4.4 PCI总线 PCI总线 PCI(Peripherar Component Interconnect) 总 线性能优良，可同时支持多组外设，又不 受 制 于 微 处 理 器 ， 并 且 兼 容 ISA、EISA 等 总 线 ， 与 它 们 共 存 于 PC 系统中，它的规范确保了 “即插即用 ”的实现， 极大的方便了用户，从而得到广泛的应用。 PCI总 线 的 时 钟 为 33MHz， 与 CPU时 钟 无 关 。 它 的总线宽度为 32位，支持8位 、 16位 、 32位 操 作 。 速度快，是 ISA的10倍以上，EISA的3倍以上。 PCI 总线信号参见P195图5-31 5.4.4 USB总线 USB总线 适用于传输大容量数据，例如数码相机、数 字 摄像机等。传输速度达几十兆字节/S ， 但 传 输 距 离 短。