处理器总线时序和系统总线课件1

處理器匯流排時序

和系統匯流排5.1處理器匯流排引腳的記憶方法對引腳按數據、地址、控制三大功能歸類；按引腳英文名稱記憶引腳功能；在不同組態的應用中記憶；8086引腳

（1）地址/數據匯流排AD15~AD0（雙向、三態）（2）地址/狀態線A19/S6~A16/S3（輸出、三態）（3）控制匯流排最大組態主要由匯流排控制器8288形成。（4）電源線VCC和地線GND

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

用於單個微處理器組成的系統，由8086產生系統所需的全部控制信號。

最大組態

用於多處理器系統中，8086不直接提供控制信號。5.1.18086微處理器的引腳功能1、8086的兩種組態8086最小方式典型系統結構當33腳（MN/MX）接＋5V時，CPU處於最小工作方式。M/-IO——M/-IO引腳用於區別CPU訪問的是記憶體還是I/O端口。DT/-R——數據發送/接收信號（datatransmit/receive）表明微處理器數據匯流排是發送數據（DT/R＝1）還是接收數據（DT/R＝o）。SS0——該信號與M/-IO和DT/-R一起用來指示當前匯流排的操作週期。-WR（writeLine）——寫控制，用來選通將8086的數據輸出到記憶體或I/O設備。最小模式下8086的特殊引腳最小模式下8086的特殊引腳-DEN——數據匯流排允許（databusenable）用來啟動外部數據匯流排緩衝器。HOLD——保持請求信號用來申請一次直接記憶體存取（DMA）。-INTA（interruptacknowledge）——中斷回應信號是對INTR輸入引腳的回應。ALE（Addresslatchenable）——地址鎖存允許信號表明8086的地址/數據匯流排包含的是地址資訊，該地址可以是記憶體地址也可以是I/O端口號。8086最大方式的典型系統結構5.3處理器時序5.3.18086處理器時序一、時鐘週期：由電腦的主頻決定（主頻的倒數），用T表示，又稱T狀態。二、匯流排週期：8086/8088通過匯流排從記憶體或I/O介面讀寫一個位元組（或字）所用的時間稱為一個匯流排週期。三、指令週期：CPU執行一條指令所用的時間，它可以包含若干個匯流排週期。四、一個匯流排週期至少包括4個時鐘週期。T1T2T3T4T3TwT4Tw等待週期CLK匯流排週期1、時序的基本概念記憶體的讀、寫操作I/O口的讀、寫操作中斷回應操作基本匯流排週期8086CPU的典型時序狀態READY5.4系統匯流排CPU就像人的大腦，主板上的晶片組則可視為人的小腦，協調著各器件的工作，匯流排結構就像人的神經，傳遞著數據和控制資訊。所謂匯流排，是一組連接各個部件的公共通信線.匯流排英文為BUS。BUS原本為公共汽車的意思，既然公共汽車，自然誰都可以上去，匯流排沿用BUS，意思也是說任何一部件的資訊都可“搭乘”BUS傳送。然而，任一瞬時匯流排上只能出現一個部件發往另一部件的資訊，這意昧著匯流排只能分時使用，而這是需要加以控制的，匯流排使用權的控制是構造系統時應考慮的重要問題。但是用戶感覺不到這一點，這是設計者的事情。匯流排是一組物理導線，並非一根。根據匯流排上傳送資訊的不同，分為地址匯流排（AB）、數據匯流排（DB）和控制匯流排（CB）。顧名思義，AB傳送地址資訊，DB傳送數據或指令，CB用來傳送控制信號。現在，微型機階匯流排已經標準化。目前586微機中廣泛採用的是ISA和PCI兩種匯流排標準。5.4.1概述1.片內匯流排

片內匯流排是指在微處理機晶片內部的匯流排,是用來連結各功能部件的資訊通路,例如CPU晶片中的內部匯流排,它是ALU寄存器和控制器之間的資訊通路.

片內匯流排根據其功能又被分為地址匯流排、數據匯流排和控制匯流排。

這種匯流排是由微處理機晶片生產廠家設計的.1、匯流排的分類

片匯流排是指在印刷電路板上連接各插件的公共通路。

例如CPU及其支持晶片(南橋北橋晶片)與其局部資源（記憶體）之間的通道即屬於主板局部匯流排.

2.片匯流排

內匯流排又稱為系統匯流排,這是指模組式微處理機機箱內的底板匯流排，用來連接構成微處理機的各插件板卡.

它可以用來擴展某塊CPU板的局部資源,如PCI、ISA等。3.內匯流排主板的匯流排結構

外匯流排又稱為通信匯流排,它用於微處理機系統與系統之間、微處理機系統與外部設備,如印表機、磁片設備或微處理機系統和儀器儀錶之間的通信通道。

這種匯流排數據的傳送方式可以是並行(如印表機)或串行。數據傳送速率比內匯流排低。不同的應用場合有不同的匯流排標準。如,串行通信的EIA-RS232C匯流排,用於硬磁片介面的IDE,SCIS,用於並行印表機的centronics等匯流排。這種匯流排非微處理機專,一般是利用工業領域已有的標準.4.外匯流排

物理特性指的是匯流排物理連接的方式。包括匯流排的根數、匯流排的插頭、插座是什麼形狀的、引腳是如何排列的等。例如IBMPC/XT機的匯流排共62根線，分兩排編號。當插件板插到槽中後，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

功能特性描寫的是這一組匯流排中每一根線的功能是什麼。從功能上看，匯流排分成三組：

地址匯流排，數據匯流排和控制匯流排。

地址匯流排的寬度指明了匯流排能夠直接訪問記憶體的地址範圍；

數據匯流排的寬度指明了訪問一次記憶體或外部設備最多能夠交換數據的位數；

控制匯流排一般包括CPU與外界聯繫的各種控制命令，如輸入輸出讀寫信號、記憶體讀寫信號、外部設備與主機同步匹配信號、中斷信號和DMA控制信號等等。②功能特性

電器特性定義每一根線上信號的傳遞方向、有效電平範圍。

一般規定送入CPU的信號叫輸入信號IN，從CPU送出的信號叫輸出信號OUT。

例如XT匯流排的地址線A0—A19為輸出線，數據線D0—D7為雙向信號線，既作為數據輸入線又作為數據輸出線。

地址線和數據線都是高電平有效。控制線IOR#，是輸入設備讀信號線，低電平有效。③電氣特性

時間特性定義了每根線在什麼時間有效。

也就是說用戶什麼時間可以用匯流排上的信號、或者用戶什麼時候把信號提供給匯流排，CPU才能正確無誤地使用。④時間特性1.匯流排請求和仲裁階段

由需要使用匯流排的主控設備向匯流排仲裁機構提出使用匯流排的請求，經匯流排仲裁機構仲裁確定，把下一個傳送週期的匯流排使用權分配給哪一個請求源。

2.尋址（addressing）階段3.數據傳送（datatransfering）階段

主控設備和從屬設備進行數據交換，數據由源模組發出，經數據匯流排傳送到目的模組。4.結束（ending）階段

主控設備、從屬設備的有關資訊均從系統匯流排上撤除，讓出匯流排，以便其他模組能繼續使用。

2、匯流排的操作過程同步傳送

主設備與從設備進行一次傳送所需要的時間是固定的。每次傳送一旦開始，主、從設備都必須按嚴格的時間規定完成相應的動作。

3、匯流排的數據傳送方式非同步傳送用請求（request）和回應（acknowledge）信號線來協調傳輸過程，而不依賴於公共時鐘信號。半同步傳送是綜合同步和非同步傳送的優點而設計出來的混合式傳送.半同步傳送主板的匯流排結構同步傳送

主設備與從設備進行一次傳送所需要的時間是固定的。每次傳送一旦開始，主、從設備都必須按嚴格的時間規定完成相應的動作。

3、匯流排的數據傳送方式非同步傳送用請求（request）和回應（acknowledge）信號線來協調傳輸過程，而不依賴於公共時鐘信號。半同步傳送是綜合同步和非同步傳送的優點而設計出來的混合式傳送.半同步傳送圖IBMPC/XT的主板配置5.4.2PC匯流排（8位ISA匯流排）8288匯流排控制5.4.3ISA匯流排(IndustryStandardArchitecture)ISA匯流排是一種16位(數據)的匯流排結構，與PC匯流排相容，適用範圍廣，因為很多介面卡都是根據ISA標準生產的。1984年80286

配置了1