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正文內(nèi)容

[經(jīng)濟(jì)學(xué)]第2章__80x86cpu(編輯修改稿)

2025-02-15 16:31 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 息的傳送。 40 8086總線周期 時(shí)鐘周期: CPU的一切操作都是在系統(tǒng)主時(shí)鐘 CLK的控制下按節(jié)拍有序地進(jìn)行的。 系統(tǒng)主時(shí)鐘一個(gè)周期信號(hào)所持續(xù)的時(shí)間稱(chēng)為時(shí)鐘周期( T), 大小等于頻率的倒數(shù),是 CPU的基本時(shí)間計(jì)量單位。 總線周期: CPU通過(guò)外部總線對(duì)存儲(chǔ)器或 I/O端口進(jìn)行一次讀 /寫(xiě)操作的過(guò)程稱(chēng)為總線周期 。為完成對(duì)存儲(chǔ)器或 I/O端口的一次訪問(wèn), CPU需要先后發(fā)出存儲(chǔ)器或 I/O端口地址,發(fā)出讀或者寫(xiě)操作命令,進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸。以上的每一個(gè)操作都需要延續(xù)一個(gè)或幾個(gè)時(shí)鐘周期。所以, 一個(gè)總線周期由若干個(gè)時(shí)鐘周期( T) 組成。 41 T1狀態(tài): CPU向多路復(fù)用總線上 發(fā)送地址信息 ( A19~ A0) 指出要尋址的內(nèi)存單元地址或 I/O端口地址 。 這期間CPU還要送出地址鎖存信號(hào) ALE( 正向脈沖 ) , 在ALE的下降沿將內(nèi)存單元地址或 I/O端口地址存入地址鎖存器 。 T2狀態(tài): CPU從總線上撤銷(xiāo)地址 , 使總線低 16位呈現(xiàn)高阻狀態(tài) , 為數(shù)據(jù)傳輸作準(zhǔn)備 。 總線高 4位 ( A19~ A16) 輸出總線周期的狀態(tài)信息 , 用以表示中斷允許狀態(tài)及正在使用的段寄存器名等 。 42 T3狀態(tài): A19~ A16上狀態(tài)信息不變 , 總線低 16位上出現(xiàn) CPU要寫(xiě)出的數(shù)據(jù)或準(zhǔn)備讀入的數(shù)據(jù) 。 若外設(shè)或內(nèi)存來(lái)不及與總線交換數(shù)據(jù) , 以使在 T4狀態(tài)下結(jié)束該總線周期 , 則應(yīng)通過(guò) CPU的 READY信號(hào) , 在 T3前沿 ( 下降沿 )之前向 CPU申請(qǐng)插入 等待狀態(tài) TW。 在 T3及 TW的前沿查詢 READY線 , 查到為高電平則結(jié)束等待狀態(tài) , 進(jìn)入下一狀態(tài) 。 否則繼續(xù)插入等待狀態(tài) 。 T4狀態(tài): 總線周期結(jié)束 , 若為總線讀周期則在 T4前沿將數(shù)據(jù)讀入 CPU。 TI狀態(tài): 總線空閑周期 。 圖 23 典型的 8086總線周期時(shí)序 43 2. 8086 CPU的引腳及功能 8086/8088 引腳分配圖 44 8086/8088 CPU有兩種不同的工作模式(最小模式和最大模式), 8條引腳( 24~ 31)在兩種工作模式中具有不同的功能。引腳圖括號(hào)中是最大模式下被重新定義的控制信號(hào)。 引腳信號(hào)的傳輸有以下幾種類(lèi)型: * 輸出:信號(hào)從 CPU向外部傳送; * 輸入:信號(hào)從外部送入 CPU; * 雙向:信號(hào)有時(shí)從外部送入 CPU, 有時(shí)從 CPU向外部傳送; * 三態(tài):除了高電平、低電平兩種狀態(tài)之外, CPU內(nèi)部還 可以通過(guò)一個(gè)大的電阻阻斷內(nèi)外信號(hào)的傳送, CPU內(nèi)部的狀態(tài)與外部相互隔離,稱(chēng)為“懸浮態(tài)”。 45 (1) GND(地)和 VCC(電源 ) (2) AD15~ AD0(address data bus)地址/數(shù)據(jù)復(fù)用引腳 (雙向,三態(tài) ) 作為復(fù)用引腳,在總線周期的 T1狀態(tài)用來(lái)輸出要訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或 I/ O端口地址。 T2~ T3狀態(tài),對(duì)讀周期來(lái)說(shuō),處于浮空狀態(tài);對(duì)寫(xiě)周期來(lái)說(shuō),則是傳輸數(shù)據(jù)。 (3) A19/S6~ A16/S3(address/status)地址 /狀態(tài)復(fù)用引腳 (輸出,三態(tài) ) 在總線周期的 T1狀態(tài),用來(lái)輸出地址的最高 4位 , A19~A16與 AD15~ AD0一起構(gòu)成訪問(wèn)存儲(chǔ)器的 20位物理地址。CPU訪問(wèn) I/O端口時(shí), A19~ A16保持為“ 0”。在 T2, T3,TW和 T4狀態(tài)時(shí), S6~ S3用來(lái)輸出狀態(tài)信息。 46 S4 S3 表示意義 0 0 正在使用 ES 0 1 正在使用 SS 1 0 正在使用 CS 1 1 正在使用 DS 其中: S6: S6=0表示 8086CPU占用系統(tǒng)總線,在 T2, T3, TW和 T4狀態(tài)時(shí), 8086總是使 S6=0。 S5 : 反映標(biāo)志寄存器的中斷允許標(biāo)志 IF的設(shè)置情況 IF=1, 允許可屏蔽中斷,則 S5=1 IF=0, 禁止可屏蔽中斷,則 S5=0 S4, S3: 指明正在使用的段寄存器情況。 47 (4) BHE/S7( Bus High Enable/Status) 高 8位數(shù)據(jù)總線允許/狀態(tài)復(fù)用引腳 (輸出,三態(tài),低電平有效 ) 在 T1狀態(tài), BHE/ S7引腳輸出 BHE信號(hào),表示高 8位數(shù)據(jù)總線 D15~ D8上的數(shù)據(jù)有效。在 T2, T3, TW和 T4狀態(tài),BHE/ S7輸出狀態(tài)信號(hào) S7。 不過(guò),在當(dāng)前的芯片設(shè)計(jì)中,S7并未被賦予任何實(shí)際意義。 8086CPU有 16根數(shù)據(jù)線 , 低 8位數(shù)據(jù)線總是和偶地址的存儲(chǔ)器或 I/O端口相連接 , 高 8位的數(shù)據(jù)線與奇地址的存儲(chǔ)器或 I/O端口相連接。 BHE有效,表示 CPU正在使用高 8位的數(shù)據(jù)線對(duì)奇地址的存儲(chǔ)單元或 I/O端口進(jìn)行訪問(wèn)。它與地址碼最低位 A0配合起來(lái)表示當(dāng)前總線使用情況。 48 BHE A0 操 作 使用數(shù)據(jù)線 0 0 1 0 0 1 從偶地址開(kāi)始讀 /寫(xiě)一個(gè)字 從偶地址讀 /寫(xiě)一個(gè)字節(jié) 從奇地址讀 /寫(xiě)一個(gè)字節(jié) AD15~AD0 AD7~AD0 AD15~AD8 0 1 1 0 從奇地址開(kāi)始讀 /寫(xiě)一個(gè)字 (第一個(gè)總線周期) (第二個(gè)總線周期) AD15~AD8 AD7~AD0 BHE和 A0信號(hào)的意義 49 (5) NMI( Non Maskable Interrupt Request) 非屏蔽中斷引腳 (輸入 ) 由外部輸入 , 邊沿觸發(fā) , 正跳沿 (由低到高的上升沿 )有效 , 不受中斷允許標(biāo)志 IF的影響 , 也不能用軟件進(jìn)行屏蔽 。 CPU一旦測(cè)試到 NMI請(qǐng)求有效 , 在當(dāng)前指令執(zhí)行完后自動(dòng)轉(zhuǎn)去執(zhí)行中斷類(lèi)型號(hào)為 2的非屏蔽中斷中斷服務(wù)程序 。 顯然這是一種比 INTR級(jí)別高的中斷請(qǐng)求 。 (6) INTR( Interrupt Request) 可屏蔽中斷請(qǐng)求信號(hào) (輸入 ) 由外部輸入 , 電平觸發(fā) , 高電平有效 。 INTR有效時(shí) ,表示外部向 CPU發(fā)出中斷請(qǐng)求 。 CPU在每條指令的最后一個(gè)時(shí)鐘周期對(duì) INTR進(jìn)行采樣 , 一旦測(cè)試到中斷請(qǐng)求 , 并且當(dāng)前中斷允許標(biāo)志 IF=1, 則 CPU就會(huì)在結(jié)束當(dāng)前指令后 ,響應(yīng)中斷請(qǐng)求 , 進(jìn)入一個(gè)中斷處理子程序 。 50 ⑺ RD( Read) 讀信號(hào) ,輸出 、 三態(tài) 、 低電平有效 。 在 CPU執(zhí)行讀操作時(shí) , RD信號(hào)在 T T TW期間為低電平有效 。 在系統(tǒng)總線進(jìn)入 “ 保持響應(yīng) ” 期間 , RD引腳被浮置為高阻狀態(tài) 。 到底讀存儲(chǔ)器還是讀 I/O端口還決定于 M/IO, 若 M/IO為高則為讀存儲(chǔ)器 , M/IO為低則讀 I/O端口 。 ⑻ CLK ( Clock) 時(shí)鐘輸入引腳 8086要求時(shí)鐘占空比為 1/3,即一個(gè)周期中 1/3為高電平、2/3為低電平。 CPU的所有操作均是在時(shí)鐘的同步下進(jìn)行的。 51 ⑼ RESET ( Reset) 復(fù)位引腳,輸入、高電平有效。 8086要求復(fù)位信號(hào)至少維持 4個(gè)時(shí)鐘周期的高電平 才有效 ,以完成 CPU內(nèi)部寄存器的復(fù)位操作。 復(fù)位信號(hào)一出現(xiàn), CPU立即結(jié)束當(dāng)前的操作,進(jìn)入復(fù)位操作,即將 標(biāo)志寄存器( FR)、 IP、 DS、 SS、 ES清 0,指令隊(duì)列清空, CS置為 FFFFH。 當(dāng)復(fù)位信號(hào)降為低電平后, CPU從 CS:IP開(kāi)始取出指令并執(zhí)行它,即系統(tǒng)復(fù)位后執(zhí)行的第一條指令的物理地址為FFFF0H。 系統(tǒng)程序一般在該物理地址單元放一條轉(zhuǎn)移指令,轉(zhuǎn)到引導(dǎo)程序的入口。 52 (10) READY( Ready) 準(zhǔn)備好引腳,輸入、高電平有效 “準(zhǔn)備好”信號(hào)是由所訪問(wèn)的存儲(chǔ)器或 I/ O設(shè)備發(fā)來(lái)的響應(yīng)信號(hào)。 當(dāng) CPU執(zhí)行總線讀寫(xiě)周期訪問(wèn)存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備時(shí),若存儲(chǔ)器或 I/O設(shè)備的讀寫(xiě)速度較慢,來(lái)不及在 T4狀態(tài)結(jié)束數(shù)據(jù)傳輸,就需要設(shè)計(jì)一個(gè)硬件電路,在 T3之前向 CPU提供一個(gè)低電平 READY信號(hào)。 CPU在每個(gè)總線周期的 T3狀態(tài)的前沿開(kāi)始對(duì) READY信號(hào)進(jìn)行采樣。如果檢測(cè)到 READY為低電平,則在 T3狀態(tài)之后插入 一個(gè) TW等待狀態(tài),并在 TW前沿繼續(xù)查詢 READY線,若 READY仍為低電平,則會(huì)繼續(xù)插入 TW , 直到 READY升為高電平,才進(jìn)入 T4狀態(tài),完成數(shù)據(jù)傳送過(guò)程。 53 (11)TEST( Test) 測(cè)試引腳,輸入、低電平有效 和 WAIT指令配合使用,執(zhí)行 WAIT時(shí), CPU暫停執(zhí)行程序,進(jìn)入空轉(zhuǎn)狀態(tài)等待。當(dāng) TEST引腳接收到一個(gè)低電平信號(hào)時(shí), CPU就結(jié)束等待,繼續(xù)向下執(zhí)行指令。 和WAIT配合,可以實(shí)現(xiàn) CPU與外設(shè)同步工作。 (12) MN/MX( Minimum/Maximum Mode Control) 最小 /最大模式控制引腳,輸入。 該引腳接 +5V,則 8086工作在最小模式, 該引腳接地,則 8086CPU工作在最大模式。 54 8086的存儲(chǔ)器及 I/O組織 一 、 8086系統(tǒng)的存儲(chǔ)器組織 1. 8086系統(tǒng)的存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu) 圖 25 存儲(chǔ)體地址空間分配 圖 26 存儲(chǔ)體與總線的連接 55 關(guān)于幾種讀寫(xiě)情況的說(shuō)明 : (1) 從偶地址讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié) ( BHE A0= 10) 如圖 a AD15~ AD8上的數(shù)據(jù)被忽略 , 字節(jié)內(nèi)容通過(guò) AD7~ AD0傳送 。 (2) 從奇地址讀寫(xiě)一個(gè)字節(jié) ( BHE A0= 01) 如圖 c AD15~ AD8上傳送的數(shù)據(jù)有效 , AD7~ AD0上數(shù)據(jù)被忽略 。 56 (3) 從偶地址開(kāi)始讀寫(xiě)一個(gè)字 ( BHE A0= 00) 如圖 b 在 AD15~ AD0上傳送的數(shù)據(jù)同時(shí)有效 。 (4) 從奇地址開(kāi)始讀寫(xiě)一個(gè)字 ,占用兩個(gè)總線周期 。 第一個(gè)總線周期 BHE A0= 01, 從奇地址讀寫(xiě)
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