《微處理器及總線》PPT課件.ppt

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第二章微處理器及總線,微處理器概述8088微處理器的特點、引線及結(jié)構(gòu)；總線的一般概念；*80386微處理器的特點及結(jié)構(gòu)；*Pentium4微處理器中的新技術(shù)。,2.1微處理器概述,程序的執(zhí)行過程微處理器的基本組成x86CPU的類別,1、程序的執(zhí)行過程,程序,取指令,指令譯碼,取操作數(shù),執(zhí)行指令,存結(jié)果,,指令周期,,,操作碼,操作數(shù),執(zhí)行,1.CPU控制程序執(zhí)行2.CPU如何知道從哪里取操作數(shù)或指令？地址、尋址方式,例：計算5+8（p8）,匯編語言指令機器語言指令操作---------------------------------------------------------------------------MOVA,510110000將立即數(shù)5傳送到寄存器A中00000101ADDA,800000100將A的內(nèi)容與8相加，結(jié)果仍存入A00001000STOP11110100停機,假定指令格式為：,指令執(zhí)行過程(取指/譯碼/執(zhí)行),,,,累加器A,,,,加法器,,,,數(shù)據(jù)寄存器DR,,指令寄存器IR,,指令譯碼器ID,時序邏輯電路,,,,,,,,,,時序控制信號（控制命令）,10110000,00000101,00000100,00001000,11110100,內(nèi)部總線,存儲器,,01234,,,,程序計數(shù)器IP,地址,,,,MOVA,5ADDA,8STOP,,地址總線,地址譯碼器,,,,,,,,讀寫控制電路,,,,,10110000,,,,,,,鎖存,,,輸出,地址寄存器AR,2、核心級——微處理器,微處理器簡稱CPU，是計算機的核心，主要包括：運算器控制器寄存器組RegistersCPU實現(xiàn)了運算功能和控制功能運算（算術(shù)、邏輯）→運算器控制程序的執(zhí)行(IP)→控制器暫存數(shù)據(jù)和執(zhí)行狀態(tài)(FR)→寄存器,,,總線接口,CPU的位數(shù)：是指一次能處理的數(shù)據(jù)的位數(shù)4位、8位、16位、32位、64位,Intel8088/8086、386、PIII、P4、Celeron性能排名：Xeon（至強）>Core（酷睿）/Pentium（奔騰）>Celeron（賽揚）AMDSempron、Duron、Athlon（X86),3、CPU類型,,?8086/8088是Intel系列的16bit微處理器，屬第三代。,?8086/8088有20bit地址線，可尋址1M空間。,?8086/8088采用單一+5V電源和單相時鐘，頻率為5MHZ。,8086/8088,8088,8088、8086基本類似16位CPU、AB寬度20位—可尋址1M差別：數(shù)據(jù)線引腳：8088有8根，8086有16根8088為準(zhǔn)16位CPU:內(nèi)部DB為16位，外部DB為8位，16位數(shù)據(jù)要分兩次傳送本課程以8088為模型進行介紹（IBMPC采用）,2.28088微處理器,8088/8086CPU的結(jié)構(gòu)和特點（2.2.3/2.2.1)8088CPU的儲存器組織；（2.2.4/2.2.1）8088CPU外部引線及功能；(2.2.2)8088的工作時序。（2.2.5）,,8086/808820bit地址線，可尋址1M空間。,一、8086/8088CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和特點,1、8086CPU的內(nèi)部結(jié)構(gòu),,,,執(zhí)行單元EU,功能：執(zhí)行指令。,,從指令隊列中取出指令,譯碼,,在ALU中完成數(shù)據(jù)運算,,保存運算結(jié)果，并把特征保存在標(biāo)志寄存器FLAGS中,,,,,,包括以下部件：算術(shù)邏輯單元(ALU)8個通用寄存器1個標(biāo)志寄存器EU控制電路EU的操作見右圖,,總線接口單元BIU,包括以下4部分：20位的地址加法器專用寄存器組總線接口控制電路4（6）字節(jié)的指令隊列,功能：只要空閑，就從內(nèi)存中取出指令送入指令隊列形成訪問存儲器的物理地址，負(fù)責(zé)與內(nèi)存或I/O接口之間的數(shù)據(jù)傳送,EU和BIU的操作要點,,,lBIU中的指令隊列有2個或2個以上字節(jié)為空時，BIU自動啟動總線周期，取指填充指令隊列。直至隊列滿，進入空閑狀態(tài)。為FIFO(先進先出)結(jié)構(gòu)。lEU取得指令，譯碼并執(zhí)行指令。若指令需要取操作數(shù)或存操作結(jié)果，需訪問存儲器或I/O，EU向BIU發(fā)出訪問總線請求。EU不和外界打交道。lEU執(zhí)行轉(zhuǎn)移、調(diào)用和返回指令時，若下一條指令不在指令隊列中，則隊列被自動清除，BIU根據(jù)本條指令執(zhí)行情況重新取指和填充指令隊列。也稱預(yù)取指令隊列,,,,,8086與傳統(tǒng)微處理器指令執(zhí)行過程比較,?傳統(tǒng)微處理器的執(zhí)行方式,傳統(tǒng)微處理器取指與執(zhí)行串行進行，CPU的工作效率低。,通過訪問存儲器取指令,,,,,,?8086的指令執(zhí)行方式,8086CPU取指與執(zhí)行并行進行，大大減少了等待取指令所需時間，提高了CPU的工作效率。降低了對內(nèi)存存取速度要求。,8088/8086的流水線操作,指令隊列的作用相當(dāng)于流水線的傳送帶,通用寄存器（8）段寄存器（4）標(biāo)志寄存器FR（1）指令指針寄存器IP（1）,2、8086CPU的寄存器結(jié)構(gòu),控制寄存器,,含14個16位寄存器,(1)、段寄存器總線接口部件BIU設(shè)有4個16位段寄存器CS（CodeSegment），代碼段寄存器中存放程序代碼段起始地址的高16位。DS（DataSegment），數(shù)據(jù)段寄存器中存放數(shù)據(jù)段起始地址的高16位。ES（ExtendedSegment），擴展段寄存器中存放擴展數(shù)據(jù)段起始地址的高16位。SS（StackSegment），堆棧段寄存器中存放堆棧段起始地址的高16位。,(2)、指令指針寄存器IPIP始終存有相對于當(dāng)前指令段起點偏移量的下一條指令，即IP總是指向下一條待執(zhí)行的指令。IP中內(nèi)容可由BIU自動修改。在8086中IP要與CS代碼段寄存器的內(nèi)容一起，才能得到指令的實際地址。,(3)、通用寄存器指令執(zhí)行部件（EU）設(shè)有8個通用寄存器AXBXCXDXSPBPSIDI,分為三類：數(shù)據(jù)寄存器（AX，BX，CX，DX）地址指針寄存器（SP，BP）變址寄存器（SI，DI）,數(shù)據(jù)寄存器AX，BX，CX，DX4個16bit的通用數(shù)據(jù)寄存器，它們的高8bitAH，BH，CH，DH與低8bitAL，BL，CL，DL又可分別看成8個8bit的寄存器。AX（AccumulatorRegister）累加器一般用來存放參加運算的數(shù)據(jù)和結(jié)果。BX（BaseRegister）基址寄存器除可作數(shù)據(jù)寄存器外，還可放內(nèi)存的邏輯偏移地址，而AX，CX，DX則不能。CX（Counter）將它稱作計數(shù)寄存器DX（DataRegister）在乘、除運算、帶符號數(shù)的擴展指令中有特殊用途,變址寄存器SI（SourceIndex）源變址寄存器多用于存放內(nèi)存的邏輯偏移地址，隱含的邏輯段地址在DS寄存器中。DI（DestinationIndex）目標(biāo)變址寄存器多用于存放內(nèi)存的邏輯偏移地址，隱含的邏輯段地址在DS寄存器中。,間接尋址或變址尋址：把寄存器的內(nèi)容作為內(nèi)存地址或內(nèi)存地址的一部分來對內(nèi)存進行訪問。,地址指針寄存器BP（BasePointer）基址指針用于存放內(nèi)存的邏輯偏移地址，隱含的邏輯段地址在SS寄存器中。SP（StackPointer）堆棧指針用于存放棧頂?shù)倪壿嬈频刂?，隱含的邏輯段地址在SS寄存器中。這兩個寄存器都默認(rèn)與堆棧段寄存器（SS）聯(lián)合使用,BX與BP在應(yīng)用上的區(qū)別作為通用寄存器：二者均可用于存放操作數(shù)，參與各種運算。作為基址寄存器，在默認(rèn)情況下：BX用于尋址數(shù)據(jù)段（即存放數(shù)據(jù)段的偏移地址）BX與數(shù)據(jù)段寄存器DS搭配使用；BP用于尋址堆棧段（即存放堆棧段的偏移地址）BP與堆棧段寄存器SS搭配使用。。,寄存器的特殊用途和隱含性質(zhì)在指令中沒有明顯的標(biāo)出，而這些寄存器參加操作，稱之為“隱含尋址”。具體的：在某類指令中，某些通用寄存器有指定的特殊用法，編程時需遵循這些規(guī)定，將某些特殊數(shù)據(jù)放在特定的寄存器中，這樣才能正確的執(zhí)行這些指令。采用“隱含”的方式，能有效地縮短指令代碼的長度。,(4)、標(biāo)志寄存器FR,標(biāo)志寄存器FR中共有9個標(biāo)志位，可分成兩類：狀態(tài)標(biāo)志表示運算結(jié)果的特征，它們是CF、PF、AF、ZF、SF和OF控制標(biāo)志控制CPU的操作，它們是IF、DF和TF。,標(biāo)志寄存器FR,16位寄存器，只用其中的9位,FR中的狀態(tài)標(biāo)志,OF(OverflowF1ag)：溢出標(biāo)志，帶符號數(shù)DF(DirectionFlag)：方向標(biāo)志位在串操作指令中，若DF＝0，表示串操作指令地址指針自動增量；DF＝1，表示地址指針自動減量。DF標(biāo)志位可通過STD指令置位，也可通過CLD指令復(fù)位。IF(InterruptFlag)：中斷標(biāo)志位IF＝1，表示允許CPU響應(yīng)可屏蔽中斷。IF標(biāo)志可通過STI指令置位，也可通過CLI指令復(fù)位。,SF(SignFlag)：符號標(biāo)志SF＝1，表示本次運算結(jié)果的最高位(第7位或第15位)為“l(fā)”，否則SF＝0。ZF(ZeroFlag)：零標(biāo)志位ZF＝1，表示本次運算結(jié)果為零，否則即運算結(jié)果非零時，ZF＝0。AF(AuxiliaryCarryFlag)：輔助進位標(biāo)志位。AF＝l，表示運算結(jié)果的8位數(shù)據(jù)中，低4位向高4位有進位(加法運算時)或有借位(減法運算時)，這個標(biāo)志位只在十進制運算中有用。,PF(ParityFlag)：奇偶校驗標(biāo)志位PF＝1，表示本次運算結(jié)果中有偶數(shù)個“l(fā)”，PF＝0，表示本次運算結(jié)果中有奇數(shù)個“1”。CF(CarryFlag)：進位標(biāo)志位CF＝l，表示本次運算中最高位(D15或D7)有進位(加法運算時)或有借位(減法運算時)。CF標(biāo)志可通過STC指令置位，通過CLC指令復(fù)位(清除進位標(biāo)志)，還可通過CMC指令將當(dāng)前CF標(biāo)志取反。TF(TrapFlag)：單步標(biāo)志位,標(biāo)志寄存器顯示內(nèi)容一覽表,0101010000111001+01000101011010101001100110100011,,5439H+456AH=99A3H,二、8088系統(tǒng)的儲存器,1、8088存儲器結(jié)構(gòu)和配置8086/8088系統(tǒng)中的存儲器是一個最多1M個8位數(shù)量的字節(jié)序列，即可尋址的存儲空間為1M字節(jié)，系統(tǒng)為每個字節(jié)分配一個20位的物理地址(對應(yīng)16進制的地址范圍從00000H～FFFFFH)。在存儲器中任何兩個相鄰的字節(jié)被定義為一個字。在一個字中的每一個字節(jié)有一個地址，并且這兩個地址中的較小的一個被用來作為該字的地址。數(shù)據(jù)在內(nèi)存中從低地址到高地址順序存放；高字節(jié)占用高地址。,,,,,,,表示存儲器容量的最小單位為bit(二進制位)，表示存儲器容量的基本單位為Byte(字節(jié))。通常：一個單元為一個字節(jié)，字節(jié)可用B(即Byte的縮寫)表示，且1Byte=8bit。存儲器的容量用“K”表示，1K即為1024個單元。大容量單位為KB、MB、GB、TB。,1KB=1024B1MB=1024KB1GB=1024MB1TB=1024GB,地址總線16位，內(nèi)存容量為216個單元，即64KB。,地址總線20位，內(nèi)存容量為220個單元，即1MB。,,地址,存放內(nèi)容二進制表示,十六進制表示,,,,,,,,00000H,11000010,11000010,,00001H,C2H,18H,……,……,……,00010010,00007H,12H,00110100,00008H,34H,01110000,FFFFFH,70H,……,……,……,內(nèi)存單元的地址和內(nèi)容示意圖,,,,物理地址,..60000H60001H60002H60003H60004H...,,存儲器的操作完全基于物理地址。8088/8086的地址總線寬度為20位，所以訪問內(nèi)存時必須指定一個20位的地址。問題：8088/8086的內(nèi)部總線和內(nèi)部寄存器均為16位，如何指定20位地址？解決：存儲器分段,2、存儲器的分段,段地址,?段內(nèi)偏移量EA/偏移地址(EffectiveAddress)：是指某存儲單元離開該段段首址的字節(jié)數(shù)。,,,,把內(nèi)存分為若干個不大于64KB的段，則訪問時只要指定16位的段基址（段號）和16位的段內(nèi)偏移量即可。,一般只提供偏移量（地址）就可達到對整個1M空間的尋址。方便程序移植。,段有可能重疊！,3、邏輯地址和物理地址,,?邏輯地址(LogicalAddress)：是一對地址，包含段寄存器的內(nèi)容和段內(nèi)偏移量，如某條指令的邏輯地址可表達為：段基址:偏移地址。,?物理地址PA(PhysicalAddress):是指某個存儲單元實際的20bit的地址，又稱絕對地址。,,,,,由上面的定義可知：,物理地址PA=段基址16(10H)十段內(nèi)偏移量EA/偏移地址。,物理地址的形成如下圖所示。,物理地址的形成,,,,,,,?當(dāng)涉及到取一個操作數(shù)時，自動選擇DS數(shù)據(jù)段寄存器或ES附加段寄存器，再加上16位偏移量，得到操作數(shù)的20位物理地址。16位偏移量取決于指令的尋址方式。如下圖所示：,,,,4、段寄存器的使用,,,,,,例如：若CS=FFFFH，IP=0000H，則指令所在存儲單元的物理地址為：,PA=(CS)10H+IP=FFFF0H,?當(dāng)取指令時，自動選擇的段寄存器是CS，再加上IP所決定的16位偏移量，得到要取出指令具體的物理地址：,?當(dāng)涉及到取一個堆棧操作數(shù)時，自動選擇的段寄存器是SS，再加上SP所決定的16位偏移量，得到堆棧操作所需要的20位物理地址。,例習(xí)題p93,2.9已知邏輯地址1F00:38A0H，物理地址是多少？唯一嗎？2.10若CS=8000H，則當(dāng)前代碼段可尋址的儲存空間范圍是多少？,5、堆棧段的使用p108所謂堆棧是在存儲器中開辟一個區(qū)域，用來存放需要暫時保存的數(shù)據(jù)，其工作方式是“先進后出”或“后進先出”的方式。（FILO方式）8086系統(tǒng)中的堆棧段是由段定義語句在存儲器中定義的一個段，堆棧段容量小于等于64K字節(jié)。段基址由堆棧寄存器SS指定，棧頂由堆棧指針SP指定，堆棧地址由高向低增長，棧底設(shè)在存儲器的高地址區(qū)。（向上生成）SP的初值決定了堆棧的大小。,,,,,堆棧主要用于中斷控制，子程序調(diào)用以及數(shù)據(jù)暫時存儲。,,,,,堆棧操作,,,,,,,,,,SP,,SS,,,,,,,,,,,SS,,壓棧前,退棧操作,高,低,低,高,高,,,82H,F0H,SP,,SP,,SP,,F0H,12H,,,,SP,把82F0H壓入棧頂,把82F0H從棧頂彈出,每次壓棧PUSH和退棧POP均以字（2字節(jié)）為單位,,,,,[例]：,若已知SS=1000H，SP=2000H，則堆棧段的段首地址=？棧頂?shù)刂?？將數(shù)據(jù)1234H壓入堆棧后，1234H所在的內(nèi)存單元的地址=？SP=？棧頂內(nèi)容=？再將棧頂內(nèi)容彈出堆棧后，SP=？,,,,,,,[例]：,已知CS=1055H，DS=250AH，ES=2EF0H，SS=8FF4H，DS所指示的段有一操作數(shù)，其偏移地址=0204H。1)畫出各段在內(nèi)存中的分布。2)指出各段的物理起始地址。3)該操作數(shù)的物理地址=？,,,,,10550H,250A0H,2EF00H,8FF40H,,,,,,,,,CS,SS,,CS,DS,ES,解：各段分布及段首址見右圖所示。操作數(shù)的物理地址為：250AH10H+0204H=252A4H,內(nèi)存中的數(shù)據(jù)要點,數(shù)據(jù)在內(nèi)存中從低地址到高地址順序存放；數(shù)據(jù)位數(shù)大于8位時，高字節(jié)存放在高地址處，低字節(jié)存放在低地址處。數(shù)據(jù)的地址是指它的最低字節(jié)所在的內(nèi)存單元的地址。表示存儲器容量的最小單位為bit(二進制位)，表示存儲器容量的基本單位為Byte(字節(jié))。1Byte=8bit；1KB=1024B地址總線16位，內(nèi)存空間為64KB；地址總線20位，內(nèi)存空間為220個單元，即1MB。,三、8086CPU的管腳及功能,概念結(jié)構(gòu),存儲器,I/O接口,,輸入設(shè)備,,,,I/O接口,,輸出設(shè)備,CPU,控制總線CB,I/O接口,,AB:AddressBusDB:DataBusCB:ControlBus,圖中當(dāng)A和A門打開時，信息由A傳至A；A和C門打開時，信息便從A傳至C。,?總線上能同時傳送二進制信息的位數(shù)稱為總線寬度。見下圖。,,總線的分類,總線按信息傳送的方向可分為單向總線和雙向總線。?單向總線只能向一個方向發(fā)送信息。?雙向總線則可在兩個方向傳送。,?總線按所傳信息的類別，分為數(shù)據(jù)總線(雙向)、地址總線(單向）和控制總線。,CPU處理數(shù)據(jù)的字長相同,,尋址范圍=2n,,寄存器和儲存器（內(nèi)容）區(qū)別對內(nèi)存空間實行分段管理：每段大小為16B～64KB用段地址和段內(nèi)偏移實現(xiàn)對1MB存儲空間的尋址設(shè)置地址段寄存器指示段的首地址I/O設(shè)備獨立編址，使用16根地址線，64K尋址。,?若執(zhí)行I/O指令，則由于8086只訪問64K個端口，在T1周期高4根引腳為低電平。,寄存器和存儲地址、IO地址,（一）8088的管腳功能,,8088采用雙列直插式封裝，有40個引腳(如右圖所示)，但總線信號數(shù)量卻大于40，故8088采用了分時復(fù)用技術(shù)，部分引腳傳送兩種總線信號。,以下三組信號線提供了8位數(shù)據(jù)信號和20位地址信號。AD7～AD0：三態(tài)，地址/數(shù)據(jù)復(fù)用線。第1個時鐘（ALE有效）時為地址的低8位。地址信號有效時為輸出，傳送數(shù)據(jù)信號時為雙向。A19～A16：三態(tài)，輸出。地址信號的最高4位，與狀態(tài)信號S6-S3復(fù)用。A15～A8：三態(tài)，輸出。地址信號。,1.地址/數(shù)據(jù)線：,,,,,2.主要控制狀態(tài)線：,(28)IO/#M：輸出。指出當(dāng)前訪問存儲器還是訪問I/O。注意8086是M/#IO。(29)#WR：輸出。寫命令信號；(32)#RD：輸出。讀命令信號；(25)ALE：輸出。高電平表示AB地址有效；此信號在T1狀態(tài)有效。(26)#DEN：輸出。低電平時表示DB上的數(shù)據(jù)有效；(27)DT/#R：輸出。數(shù)據(jù)傳送方向。高電平：CPU輸出，低電平：CPU輸入(22)READY：輸入。準(zhǔn)備就緒信號。由外部輸入；用于解決CPU與慢速存儲器或I/O電路的同步問題。,總線數(shù)據(jù)操作（CPU在做什么操作）,習(xí)題2-5,ALE(AddressLatchEnable)DEN#(DataEnable)DT/R#(DataTransmit/Receive)RD#(Read)WR#(Write)M／IO#(Memory／IO)READY,,,,,,,,(18)INTR：輸入，可屏蔽中斷請求輸入端。高：有INTR中斷請求。若INTR保持高電平，并且IF=1，則當(dāng)前指令執(zhí)行完畢后CPU就進入中斷響應(yīng)周期。(17)NMI：輸入，非屏蔽中斷請求輸入端。低→高，有NMI中斷請求。(24)#INTA：輸出，對INTR信號的響應(yīng)。常用于選通中斷向量（類型）號。,3.中斷控制信號,,,,,(31)HOLD：總線請求信號輸入。當(dāng)CPU以外的其他設(shè)備要求占用總線時，通過該引腳向CPU發(fā)出請求。(30)HLDA：輸出，對HOLD信號的響應(yīng)。為高電平時，表示CPU已放棄總線控制權(quán)，所有三態(tài)信號線均變?yōu)楦咦锠顟B(tài)。,4.總線操作,（33）MN/MX＃(Minimum/MaximumModeControl)：最大最小模式控制信號，輸入。MN/MX＃＝1（＋5V），CPU工作在最小模式。MN/MX＃＝0（接地），CPU則工作在最大模式。,,,,,最小模式：系統(tǒng)中只有8086/8088一個處理器，所有的控制信號都是由8086/8088CPU產(chǎn)生。最大模式：系統(tǒng)中可包含一個以上的處理器，比如包含協(xié)處理器8087。在系統(tǒng)規(guī)模比較大的情況下，系統(tǒng)控制信號不是由8086直接產(chǎn)生，而是通過與8086配套的總線控制器（控制總線）等形成。,5.工作模式的選擇,（23）TEST#測試信號。由外部輸入，低電平有效。當(dāng)CPU執(zhí)行WAIT指令時(WAIT指令是用來使處理器與外部硬件同步)，每隔5個時鐘周期對TEST進行一次測試，若測試到該信號無效，則CPU繼續(xù)執(zhí)行WAIT指令，即處于空閑等待狀態(tài)；當(dāng)CPU測到TEST輸入為低電平時，CPU繼續(xù)往下執(zhí)行指令。由此可見，TEST對WAIT指令起到了監(jiān)視的作用。,,,,,（21）RESET復(fù)位信號。由外部輸入，高電平有效。RESET信號至少要保持4個時鐘周期，CPU接收到該信號后，停止進行操作，并對標(biāo)志寄存器(FR)、IP、DS、SS、ES及指令隊列清零，而將CS設(shè)置為FFFFH。當(dāng)復(fù)位信號變?yōu)榈碗娖綍r，CPU從FFFF0H開始執(zhí)行程序，由此可見，采用8086CPU計算機系統(tǒng)的啟動程序就保持在開始的存儲器中。（19）CLK（40)VCC電源，接＋5V。（1~20）GND地。,以8086CPU構(gòu)成的最小模式的基本配置。除了存儲器、I／O芯片和基本時鐘發(fā)生器外、還有用于地址的鎖存器8282(或8283)以及用于數(shù)據(jù)的緩沖器（收發(fā)器）8286(或8287)。,,,,,（二）最小模式硬件配置及總線p90,,,常用接口芯片介紹--鎖存器,8282/74LS373——具有三態(tài)正相輸出的鎖存器（20管腳）8282內(nèi)部包含8個D觸發(fā)器芯片引腳：DI0～DI7:信號輸入DO0～DO7:信號輸出STB:鎖存控制#OE:輸出允許使能芯片功能：STB=1:鎖存數(shù)據(jù)（這時應(yīng)保證DI端的信號不變化）#OE=0:將鎖存的數(shù)據(jù)輸出（接地）功能類似的還有8283——但為反相輸出,,,總線驅(qū)動器,8286/74LS245——雙向三態(tài)驅(qū)動器（20管腳）A0～A7和B0～B7:雙向數(shù)據(jù)線OE#:輸出允許T:方向控制芯片功能：OE#=0，打開雙向門OE#=0時，T=0，B→A；T=1，A→B功能類似的還有8287——但為反相輸出,,,,8284,,,,,,8282,,,,,,,,,,,,存儲器,,8286,,I/O接口,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Vcc,Vcc,CLK,MN/MX,RD,WR,IO/M,ALE,AD,0,-AD,15,DT/R,DEN,INTA,INTR,READY,RESET,,,,,,,,8088,CPU,STB,T,OE,數(shù)據(jù)總線,地址總線,,OE,,,,8088最小組態(tài)系統(tǒng)配置圖,時鐘發(fā)生器,,在最小模式系統(tǒng)中，還需加入：1片8284A3片8282/82831片8286/8287,8088總線,總線形成后，內(nèi)存和I/O接口可以和總線連接，形成微機系統(tǒng)?？偩€地址總線：A0—A19數(shù)據(jù)總線：D0—D7控制總線：#MEMR、#MEMW（儲存器）#IOR、#IOW（I/O),四、8086/8088CPU工作時序,,,,,（一）、時序基本概念時鐘周期（ClockCycle)：時鐘頻率的倒數(shù),是CPU的時間基準(zhǔn)（T狀態(tài));（若8086的主頻為5MHZ，一個時鐘周期為200ns）總線周期（BusCycle)：CPU完成對存儲器或I/O端口一次訪問所需的時間；(機器周期）指令周期（InstructionCycle)：執(zhí)行一條指令所需要的時間。（一個指令周期由一個或若干個總線周期組成，總線周期覆蓋了EU的內(nèi)部操作過程。）,,,典型的總線周期BusCycle,微機處理器BIU與外部電路之間進行一次數(shù)據(jù)傳送操作所占用的時間，包含若干個時鐘周期。,空閑周期Ti,,,,存儲器讀時序,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,CLK,M/IO,1=M,0=IO,A19/S6-,A16/S3,A19-A16,S6-S3,AD15-AD0,A15-A0,DATAIN,ALE,RD,DT/R,DEN,,,,,,,,,,,,3）、T3狀態(tài)的的前沿采樣READY線，若發(fā)現(xiàn)其為低，則在T3周期結(jié)束后，插入一個Tw狀態(tài)。以后在每個Tw周期的前沿采樣READY線，只有在發(fā)現(xiàn)它為高電平時，才在這個Tw結(jié)束后進入T4周期。,5）、T4結(jié)束，DT/R=1，M/IO無效存儲器讀周期結(jié)束,,,2.存儲器寫周期,,存儲器寫時序,AD15~AD0（AD7~AD0）在T2~T4期間CPU送上欲輸出的數(shù)據(jù)。,存儲器寫時序與存儲器讀時序相似，其不同點在于：,,,,,,,3.時序要點整個周期M/IO#表示存儲操作；DT/R#表示寫/讀操作。有效。T1時鐘周期ALE下降沿觸發(fā)地址鎖存，鎖存后地址線才能復(fù)用。3）T2-T4周期，RD#(WR#)、DEN#信號有效，讀（寫）數(shù)據(jù)。上升沿讀寫數(shù)據(jù)。4）T3周期上升沿，CPU監(jiān)測READY信號，如果沒有操作完數(shù)據(jù)，則插入Tw周期，等待CPU能正確地讀如或取出數(shù)據(jù)。顯然，等待周期的個數(shù)取決于存儲器和IO設(shè)備的讀取速度。,,,,一個總線周期一般由四個T組成。T1：輸出地址；T2、T3：傳送數(shù)據(jù)。若存儲器或外設(shè)速度慢，可插入等待周期Tw。,若一個總線周期后不執(zhí)行下一個總線周期，即總線上無數(shù)據(jù)傳輸操作，系統(tǒng)總線處于空閑狀態(tài)，此時執(zhí)行空閑周期。,,,,2.5系統(tǒng)總線,主要內(nèi)容：概述；*總線技術(shù)，總線的基本功能；常見的系統(tǒng)總線；8088系統(tǒng)總線的結(jié)構(gòu)*。,一、概述,總線：是一組導(dǎo)線和相關(guān)的控制、驅(qū)動電路的集合。是計算機系統(tǒng)各部件之間傳輸?shù)刂贰?shù)據(jù)和控制信息的公共通道。,地址總線（AB）數(shù)據(jù)總線（DB）控制總線（CB）,,每種總線都包括,總線分類,,CPU總線：CPU??其他部件系統(tǒng)總線：主機??I/O接口外部總線：I/O接口??外設(shè)（接口總線）,片內(nèi)總線片外總線,按相對CPU的位置,,按層次結(jié)構(gòu),,總線結(jié)構(gòu),單總線結(jié)構(gòu)簡單，但總線競爭嚴(yán)重,現(xiàn)代微機的總線結(jié)構(gòu),前端總線,ISA總線,PCI總線,三、常見的系統(tǒng)總線,ISA（8/16位）——工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，PCI（32位）——外設(shè)互連總線，AGP（32位）——加速圖形端口，PCI-E（1位）——PCIExpress，高工作頻率（2.5GHz），多通道（x1、x4、…，x32），每時鐘傳送2次數(shù)據(jù)。查找資料：ISA、PCI、AGP、PCI-E分別位于系統(tǒng)的的哪一個部分？主要用途？,總線的主要性能指標(biāo),總線帶寬（MB/s）——總線數(shù)據(jù)傳輸率單位時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量總線位寬（bit）——總線寬度總線能同時傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)（16/32/64）總線的工作頻率（MHz）總線的時鐘脈沖頻率三者之間的關(guān)系類似于高速公路上的車流量、車道數(shù)和車速的關(guān)系總線帶寬=(位寬/8)?(工作頻率/每個存取周期的時鐘數(shù)),如ISA總線標(biāo)準(zhǔn)，總線時鐘16M，每個時鐘可完成2次總線操作。數(shù)據(jù)總線最大為16位。則：總線帶寬=(16/8)?(16/2)=16MB/s,系統(tǒng)總線性能指標(biāo),接口總線傳送速度來描述性能。如：USB2.0的速度為12Mb/s,接口總線（外設(shè)）性能指標(biāo),,,,,8088微處理器,,,,,,8088的功能結(jié)構(gòu),8086的外部數(shù)據(jù)總線寬度為16位,而8088的外部數(shù)據(jù)總線寬度為8位,16位數(shù)據(jù)要分兩次傳送。故稱8088為準(zhǔn)16位CPU。,內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同點:8086的BIU中有一個6字節(jié)的指令隊列,而8088的BIU中只有一個4字節(jié)的指令隊列。當(dāng)8088指令隊列有1個字節(jié)空余(8086為2個字節(jié)空余)時,BIU將自動取指到指令隊列。8088中的存儲器/IO控制線為IO/M，與8086相反；,,