微机原理与接口技术 2时序课件.ppt

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1、数据总线：各部件间数据传送的公共通道提问：什么是总线？总线的类型与功能？工作方式：它们协调完成数据传送：CPU首先通过地址总线和M/IO寻址存储器单元或I/O端口，然后通过RD或WR控制线确定数据传送方向，最后被选通的寄存器与CPU通过数据总线实现数据传送地址总线：用于CPU寻址存储器单元和I/O单元2.48086CPU的总线时序控制总线：用于控制单元控制数据总线上的传送过程是指信号高低电平(有效或无效)变化及相互间的时间顺序关系。时序（Timing）：CPU时序决定系统各部件间的协调与同步。总线时序描述CPU引

2、脚如何实现总线操作。2.48086CPU的总线时序总线操作是指CPU通过总线对外的各种操作。描述总线操作的微处理器时序有三级：指令周期总线周期时钟周期2.4.18086CPU的总线周期时钟周期：CPU的基本时间单位。又称为T状态。总线周期：CPU访问一次存储器单元或I/O端口完成一个字节交换所需要的时间。基本总线周期：由4个时钟周期组成，即称4个T状态，即T1，T2，T3，T4。通常CPU进行一次读写操作只需4个T。例如：8086CPU的主频是5MHZ，一个时钟周期就是200ns；80186的主频是10MHZ，一

3、个时钟周期就是100ns；T1T2T3T4T1T2T3T4基本总线周期基本总线周期T1：CPU发出地址信息，指出要访问的存储器或I/O端口的地址；T2：CPU撤消地址信息，准备传送数据；T3：BIU与存储器或I/O端口传送数据；T4：传送数据并结束本总线周期。2.4.18086CPU的总线周期扩展总线周期：(1)等待周期TW存储器与I/O接口的速度跟不上CPU的读写速度，就应加等待周期，在总线周期的T3和T4之间插入。(2)空闲周期Ti系统总线处于空闲状态时，即执行空闲周期Ti。在两个总线周期之间插入。指令周期：

4、是指一条指令经取指、译码、读写操作数到执行完成的全过程。若干总线周期组成一个指令周期。2.4.18086CPU的总线周期基本总线周期由4个T状态组成：T1、T2、T3、T4等待时钟周期Tw，在总线周期的T3和T4之间插入空闲时钟周期Ti，在两个总线周期之间插入T1T2T3T4TiTiT1T2T3TwTwTwT4TiTi总线周期总线周期若干个1~2个指令周期T1T2T3TwTwTwT4CLKREADY前沿检测等待周期2.4.18086CPU的总线周期课堂思考1：何时有总线周期？（1）取指周期：任何指令的取指阶段都需

5、要存储器读总线周期，读取的内容是指令代码；（2）存储器读周期、存储器写周期：指令执行过程中，任何一条以存储单元为源操作数的指令都将引起存储器读总线周期，任何一条以存储单元为目的操作数的指令都将引起存储器写总线周期；（3）I/O端口读周期、I/O端口写周期：只有执行IN指令才出现I/O读总线周期，执行OUT指令才出现I/O写总线周期；（4）中断响应周期：CPU响应可屏蔽中断INTR时生成中断响应总线周期。通过INTA引脚发出2个负脉冲作为选通信号，从总线上获得中断类型码。课堂思考1：何时有总线周期？（5）暂停：80

6、86执行HLT指令后，8086最小模式发出一个ALE信号表示进入暂停状态。暂停状态一直保持到发生中断或对系统进行复位为止。另外，当总线上除8086外还允许存在其他总线主控器，如协处理器、DMA控制器等，这些控制器可以从8086那里获得总线控制权，进行总线操作，发生各自的总线周期。课堂思考2：为什么需要扩展总线周期？CPU总线周期采用同步时序各部件都以系统时钟信号为基准；当相互不能配合时，快速部件（CPU）插入等待状态等待慢速部件（I/O和存储器）。CPU与外设接口常采用异步时序它们通过应答联络信号实现同步操作。总

7、线操作中实现时序同步是关键!8086／8088的复位和启动操作是在RESET引脚上加上触发信号来执行的。2.4.28086CPU的总线操作时序一、系统复位与启动时序标志寄存器:清零指令指针(IP):0000HCS:FFFFHDS、ES、SS:0000H指令队列:空其它寄存器:0000H复位脉冲的有效电平(高)必须超过4个时钟周期(开启电源引起的复位时间大于50µs)2.3.38086CPU的总线操作时序一、系统复位与启动时序复位后地址总线浮空复位后，第一条指令的地址：物理地址为FFFF0+0000H（IP中）=F

8、FFF0H一般在FFFF0中，存放一条段交叉直接JMP指令，转移到系统程序实际开始处。这个程序往往实现系统初始化、引导监控程序或者引导操作系统等功能，这样的程序叫做引导和装配程序。2.3.38086CPU的总线操作时序一、系统复位与启动时序2.3.38086CPU的总线操作时序二、存储器的读周期时序（最小模式）例：MOVAL,[1000H];M/IO=1T1状态：A19~