微机原理课件西电第19次课.ppt

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1、当 MN/MX引脚接地时，8086 CPU工 作于最大方式。,5.3 8086的引脚功能与时序,为了满足多处理器系统的需要，又不增加 引脚个数，8086 CPU工作在最大方式时， 有2431控制引脚与最小方式时功能不同，而 其他引脚与最小方式时功能是相同的。,5.3 8086的引脚功能与时序,1) QS1 、QS0（输出） 指令队列状态输出线。它们用来提供8086内 部指令队列的状态。,5.3 8086的引脚功能与时序,2)S2、S1、S0（输出，三态） 状态信号输出线，这3位状态的组合表示CPU当 前总线周期的操作类型。,5.3 8086的引脚功能与时序,IORC,读I/O端口,0 0 1,

2、IOWC、AIOWC,写I/O端口,0 1 0,无,暂停,0 1 1,MRDC,取指令,1 0 0,无,保留,1 1 1,MWTC、AMWC,写存储器,1 1 0,MRDC,读存储器,1 0 1,INTA,中断响应,0 0 0,8288产生的信号,操作状态,S1 S2 S0,S2、S1、S0组合规定的状态,5.3 8086的引脚功能与时序,8288总线控制器接收这3位状态信息，产生访问存储器和I/O端口的控制信号和对74LS373、74LS245的控制信号。,5.3 8086的引脚功能与时序,3）LOCK（输出，三态）,总线锁定信号，低电平有效。CPU输出此信号表示不 允许总线上的主控设备占用

3、总线。该信号由指令前缀 LOCK使其有效，并维持到下一条指令执行完毕为止。 此外，CPU的INTR引脚上的中断请求也会使LOCK引 脚从第一个INTA脉冲开始直至第二个INTA脉冲结束 保持低电平。这样就保证在中断响应周期之后，其他 主控设备才能占用总线。,5.3 8086的引脚功能与时序,4）RQ/GT1和RQ/GT0 (输入/输出),这两条引脚都是双向的，低电平有效，用于 输入总线请求信号和输出总线授权信号。 RQ/GT1优先级高于RQ/GT2 ，这两根引脚 主要用于不同处理器之间连接控制用。8086 最大方式时总线请求和总线授予时序如下图所 示。,5.3 8086的引脚功能与时序,808

4、6最大方式时总线请求和总线授予时序,最大方式系统总线结构,IBM PC/XT 系统总线形成电路,5.4 8088与8086的差异,Intel 8086/8088 CPU属第三代微处理 器，均有20条地址线，直接寻址能力达1MB， 但8088与8086之间也有一些不同之处，具体表 现为： 1) 在CPU内部，8086 CPU的指令队列寄存器 由6字节组成，而8088 CPU的指令队列寄存器 由4字节组成。,5.5 8088与8086的差异,2) 在CPU外部，8088与8086的差异表现为： 8086 CPU中的AD15AD8 在8088中为单一的地址总线A15A8（输出，三态），只用于输出地址

5、。在8086 系统中用于锁存这8 位地址的1 片74LS373 在8088 系统中为可选部件。用于数据线上的74LS245 收发器在8088 系统中只需1 片。 在最小方式下，8086 的M/IO引脚在8088 中IO/M， 信号极性与8086 反相。 8086 中的BHE/S7引脚在8088 中为SS0（输出）， 仅用于在最小方式时提供状态信息，在最大方式中始 终为高电平。,地址锁存器8282（74LS373）,有8个数据输入端和8个数据输出端 两个控制引脚：选通信号STB和输出允许信号OE,总结,数据双向收发器8286 （74LS245）,有8路双向缓冲电路 两个控制引脚：方向控制T和输出

6、允许信号OE,最小模式下的连接示意图,最小模式系统,最小模式是一个以8086为主体的单处理器系统，所有控制信号均由CPU直接提供。 最小系统的硬件包括一片8284A作为时钟发生器；三片8282（或74LS373）作为地址锁存器；两片8286/8287（74LS245）作为数据收发器(8088用1片)。,最大模式下的连接示意图,系统组成的特点,MN/MX端接VCC或GND，决定工作在最小模式或最大模式； 8284A为时钟发生器，外接15MHz振荡源，经8284A三分频后，得5MHz主频送到8086系统时钟端CLK。除此之外，8284A还将外部的复位信号RESET和就绪信号READY实现同步后发给

7、8086相应引脚； 用3片8282（74LS373）作地址锁存器，在T1时锁存地址/数据复用线上的地址A19-A0和BHE信号（8088不用）；用8286（74LS245）作为数据收发器（双向三态门驱动器）； 当系统所连的存储器和外设较多时，需要增加数据总线的驱动能力 (74LS244)； 系统组成还必须有其他的一些，如半导体存储器RAM和ROM，外部设备的I/O接口，中断控制管理部件（8259A）等组件。,总线时序,1、时序：CPU各引脚信号在时间上的关系。 2、时钟周期：是CPU的基本时间计量单位，它由计算机主频决定。8086主频是5MHz，一个时钟周期就是200ns(8088主频最初是4

8、.77MHz)。 3、总线周期：BIU完成一次访问存储器或I/O端口操作所需要的时间称作一个总线周期。一个最基本的总线周期由4个时钟周期组成，习惯上称4个状态，即T1, T2, T3, T4状态。只有在CPU和内存或I/O端口之间传递数据以及取指令时，CPU才执行总线周期。,4、空闲周期：如果在一个总线周期之后，不立即执行下一个总线周期，则系统总线就处于空闲状态，此时执行空闲周期Ti。 5、指令周期：就是计算机完成对一条指令的读取并执行这一系列步骤所需要的时间。一个指令周期包含一个或几个总线周期。 例如，执行一条8位寄存器乘法（MUL），这是一条两字节指令，大约需7077个时钟周期的执行时间。

9、,/输出状态,8086读,8086写,中断响应周期(对可屏蔽中断),在最小模式下，中断应答信号INTA来自8086的引脚，而在最大模式时，则是通过S0、S1、S2的组合由总线控制器产生。在两个总线周期各输出一个负脉冲（T2-T4）。,6.1存储器的分类、特点和性能指标 6.2半导体存储器（RAM和ROM） 6.3存储器芯片的扩展及其与系统总线的连接 6.4 存储器系统设计,第6章存储器系统,6.1存储器的分类、特点和性能指标,存储器是计算机中用来记录信息的设备。由能够表示二进制数“0”和“1”的、具有记忆功能的一些物理器件组成。 能存放一位二进制数的物理器件称为一个存储元。 若干存储元构成一个

10、存储单元。,一、存储器分类,1、按存储介质和作用机理分类 磁存储器，主要有磁芯、磁带、磁盘、磁鼓。 光存储器，只读式CD-ROM、可擦写光盘，还有一种介于磁和光之间的存储设备叫磁光盘（MO盘）。 半导体存储器，当前计算机系统的主存主要用半导体存储器。,2、按存储器相对于主机的位置 内存储器：速度较快，容量较小，价格较高，用于存储当前计算机运行所需要的程序和数据，可与CPU直接交换信息，习惯上称为主存，又称内存。 外存储器：CPU通过I/O接口电路才能访问的存储器，速度较慢，容量较大，价格较低，用于存放计算机当前暂时不用的程序、数据或需要永久保持的信息。要使用这些数据的时候，必须把它们先读入内存

11、。如硬盘、软盘。外存又称海量存储器。 （3）缓冲存储器：位于主机与cpu之间。,由上至下容量越来越大，速度越来越慢,通用寄存器,高速缓存,主存储器,外存储器,半导体存储器的分类,半导体 存储器,随机 存储器 RAM,只读 存储器 ROM,双极型,MOS型,静态SRAM,动态DRAM,掩模式ROM,可编程（PROM）,可编程可擦除,紫外线擦除EPROM,电可擦除EEPROM,半导体存储器的特点 速度快，存取时间可到ns级； 集成度高，不仅存储单元所占的空间小，而且译码电路和缓冲寄存器、读出写入电路等都制作在同一芯片中。 非破坏性读出，即信息读出后存储单元中的信息还在，特别是静态RAM，读出后不需

12、要再生。 信息的易失性（对RAM），即断电后信息丢失。 信息的挥发性（对DRAM），即存储的信息过一定时间要丢失，所以要周期地再生（刷新）。 功耗低，特别是CMOS存储器。 体积小，价格在不断地下降。,二、存储器的性能指标,存储容量 存储器容量是指存储器可以容纳的二进制信息总量，即存储信息的总位（Bit）数。 存储容量=字数字长。 存储容量=芯片的地址单元数数据线位数 例如：存储器芯片6116，地址线有11根，数据线有8根则该芯片的位容量是： 位容量=211 8 = 2048 8 = 16384位,存储器通常是以字节为单位编址的，一个字节有8位，所以常用字节容量表示存储器容量，例如上面讲的61

13、16芯片的容量为2KB，记作2K 8，其中： 1KB = 1024B(Byte)=1024 8 =8192位 存储器容量越大，则存储的信息越多。,存储器的速度直接影响计算机的速度。存取速度可用存取时间和存储周期这两个时间参数来衡量。 存取时间是指CPU发出有效存储器地址从而启动一次存储器读写操作，到该读写操作完成所经历的时间，这个时间越小，则存取速度越快。 存储周期是连续启动两次独立的存储器操作所需要的最小时间间隔，这个时间一般略大于存取时间。,存取速度（最大存取时间）,可靠性 存储器的可靠性用MTBF (Mean Time Between Failures)平均故障间隔时间来衡量， MTBF越长，可靠性越高。 性能 / 价格比 这是一个综合性指标，性能主要包括上述三项指标存储容量、存储速度和可靠性。对不同用途的存储器有不同的要求。例如，有的存储器要求存储容量，则就以存储容量为主；有的存储器如高速缓冲器，则以存储速度为主。 体积、重量、功耗等,