微机原理与接口与接口技术第五章处理器总线时序和系统总线

5.1 8086的引脚功能

1.8086的两种组态

• 8086可以有最小和最大两种不同的组态

8086的最大组态

• 若把引脚连至电源（+5V），则为最小组态；若把它接地，则 8086处在最大组态

最大组态下的总线周期

2. 8086的引线

• ~ （输入/输出，三态）
• （输出，三态）

5.2 8086处理器时序

1.时序的基本概念

• 虽然各条指令的指令周期有很大差别，但它们仍然是由一下一些基本的总线周期组成的
  （1）存储器读与写
  （2）输入输出端口的读与写
  （3）中断响应

一个基本的指令周期时序图

存储器读周期时序

具有状态的存储器读周期

2.8086的典型时序

（1）存储器读周期和存储器写周期

最大组态时存储器读周期时序

最大组态存储器写周期时序

（2）I/O读和I/O写周期

（3）空闲周期

• 若CPU不执行总线周期（不进行存储器或I/O操作），则总线接口执行空闲周期（一系列的状态）
• 在这些空闲周期，CPU在高位地址线上仍然驱动上一个机器周期的状态信息
• 若上一个总线周期是写周期，则在空转状态，CPU在 ~ 上仍输出上一个总线周期要写的数据，直至下一个总线周期的开始
  （4）中断响应周期

中断响应时序

（5）系统复位

复位后寄存器的初始状态

复位时序

（6）CPU进入和退出保持状态的时序

• 保持状态时序

  
  
  

5.3系统总线

5.3.1 概述

1.总线的分类

• 根据总线所处的位置不同，总线可分为片内总线、片总线（又称为元件级总线或局部总线）、内总线（又称为微型计算机总线或板级总线，一般称为系统总线）和外总线（又称为通信总线）

微型计算机各级总线示意图

总线的操作过程

（1）申请阶段
（2）寻址阶段
（3）传输阶段
（4）结束阶段

3.总线的数据传输方式

（1）同步

• 存储器读周期时序

  
  
  

（2）异步式传输

• 异步传输的读写时序

  
  
  

（3）半同步式传输

• 从总体上看，它是一个同步系统，它仍用系统时钟来定时，利用某一时钟脉冲的前沿或后沿判断某一信号的状态，或控制某一信号的产生或消失，使传输操作与时钟同步
• 半同步传输方式，对能按预定时刻，一步步完成地址、命令和数据传输的从模块，完全按同步方式传输；而对不能按预定时刻传输地址、命令、速度的慢速设备，则利用READY信号，强制主模块延迟等待拖杆时钟周期，协调主模块与从模块之间的数据传输

5.3.2 PC总线

• IBM-PC及XT使用的总线就称为PC总线

• 当时使用的CPU是Intel公司的准16位CPU 8088，但PC总线不是CPU引脚的延伸，而是由8282锁存器、8286发送接收器、8288总线控制器、8259中断控制器、8237 DMA控制器以及其他逻辑的重新驱动和组成控制而成，所以又称为I/O通道

• 它共有52条引线，全部引到系统板8个双列扩充插槽上，每个插座相对用的引脚连在一起，再连到总线的相应信号线上

5.3.3 ISA总线

ISA（Industry Standard Architecture）——工业标准体系总线，又称AT总线

• 是IBM AT机推出时使用的总线，逐步演变成一个事实上的工业标准，得到广泛的使用

5.3.4 PCI总线

PCI（Peripheral Component Interconnect）总线称为外部设备互联总线，它能与其他总线互联

PCI总线连接示意图

1.PCI总线的特点

1.高性能
2.低成本
3.使用方便
4.寿命长
5.可靠性高
6.灵活
7.数据完整
8.软件兼容

PCI总线信号定义

• PCI总线信号

  
  
  

5.3.5 USB总线

• USB是由Intel、Microsoft、IBM、DEC、Compaq、Northen Telecom等共同提出
  （1）因为使用了总线的设计，所以可以在一个USB接口上接多个设备
  （2）USB接口可以为设备提供+5V的电源供应，所以只要所接外设不是高耗电的设备，如电机等（+12V），那么就可以由USB口直接供给电源，而无需另接电源了。对于移动办公设备来说，USB接口设备将是一个上佳的选择
  （3）USB接口的速度十分快，数据传输速率可以高达1.5 ~ 12MB/s，而普通串口却只能达到115 200B/s，这样大的传输量可以胜任许多工作，所以USB接口可以连接一些高数据量的存储设备，比如外置存储器等
  （4）因为USB是一个独立的串口总线，所以它在驱动设备的时候不需要占用中断和DMA通道，这样对于不太懂电脑的人来说，不需要设定这些参数