80868088总线操作和时序
第4章80868088的总线与时序-资料
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8288总线控制器逻辑框图
S0
S1 S2
状态 译码器
CLK AEN CEN IOB
控制 逻辑
命令 信号 产生器
控制 信号 产生器
MRDC（MEMR） MWTC（MEMW） AMWC IORC （IOR） IOWC （IOW） AIOWC INTA （INTA）
DT/ R DEN MCE/PDEN ALE
MCE/PDEN: PIC主控级连 / IO设备数据输出控制信号
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IOB=0时，PIC主控级连；否则，用于允许I/O总线收1发6 器
二、8086CPU的引线及功能
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二、8086CPU的引线及功能
引脚定义的方法可大致分为：
• 每个引脚只传送一种信息（如RD） • 电平的高低代表不同的含义（如M/IO） • 在不同模式下有不同的名称和定义（如WR/LOCK） • 分时复用引脚（如AD15～AD0） • 引脚的输入、输出分别传送不同的信息（如RQ/GT0）
从IPQ中取指令代码
译码 完成指定的操作 结果保存到目的操作数 运算特征保存在标志寄存器FLAGS（仅对影响标志的指令）
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总线接口单元
功能：
• 从内存中取指令到指令预取队列IPQ；
• 负责与内存或I/O接口之间的数据传送 ；
• 在执行转移指令时，BIU将清除IPQ，
然后从转移的目的地址处开始取指令并
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并行工作方式
• 8086CPU采用并行工作方式
CPU 取指令1 执行1
取指令2 执行2
取指令3 执行3
80868088 CPU的工作时序
微机原理第2章8086/8088系统结构8086/8088 的工作时序1. 时钟周期、总线周期、指令周期微机原理时钟周期：是CPU的基本时间单位，记为T，其值为计算机主频的倒数。
微机原理时钟周期：是CPU 的基本时间单位，记为T ，其值为计算机主频的倒数。
总线周期：CPU 通过总线对存储器或I/O 进行1次访问所需要的时间。
它至少包含4个T ，记为T 1,T 2,T 3,T 4.1. 时钟周期、总线周期、指令周期1. 时钟周期、总线周期、指令周期微机原理的时间，它包含一个或多个总线周期。
常采用MIPS（Million Instructions Per Second）作单位。
微机原理(1) 8086读总线周期T 1T 2T3T 4一个总线周期CLK A 19~A 16S 6~S 3A 19/S 6 ~ A 16/S 3DATA INAD 15 ~ AD 0ALE 低=I/O ，高=MM/IORD DT/R DENA 15~A 02. 读/写工作时序微机原理(2) 8086写总线周期T 1T 2T 3T 4一个总线周期CLK A 19 ~ A 16S 6 ~ S 3A 19/S 6 ~ A 16/S 3DATA OUTAD 15 ~ AD 0ALE 高=I/O ，低=MM/IOWRDT/R DENA 15~A 0微机原理(3)8086具有等待状态的读总线周期T 1T 2T 3T W 一个总线周期CLK A 19~A 16A 19/S 6 ~ A 16/S 3DATA INAD 15 ~ AD 0ALE 低=I/O ，高=MM/IORD DT/RDEN A 15~A 0T 4READYWAITREADYS 6~S 3微机原理(4) 8088读总线周期T 1T 2T 3T 4一个总线周期CLK A 19~A 16S 6~S 3A 19/S 6 ~ A 16/S 3DATA INAD 7 ~ AD 0ALE 高=I/O ，低=MIO/MRD DT/R DENA 7~A 0A 15 ~ A 8A 15~A 8微机原理例1:在8088 CPU 中对存储器进行读操作时,CPU 引脚的IO/M 、RD 、WR 、DT/R 的输出电平分别是什么？例2:在若在1个总线周期中，插入了3个T W ，请问在该总线周期中对READY 信号进行了几次采样？低电平低电平高电平低电平4微机原理下次课见。
微机原理第5章80868088CPU总线操作与时序
读周期
CPU从内存或I/O设备读取数据的过程，包括地 址发送、数据读取和数据返回三个阶段。
写周期
CPU向内存或I/O设备写入数据的过程，包括地址发送、数据写入和数据返回三 个阶段。
03
数据传输过程
读周期
总结词
在读周期中，CPU从内存中读取数据。
详细描述
读周期是CPU从内存中读取数据的过程。在读周期开始时，CPU通过地址总线发送要读取的内存地址，然后通过 数据总线从内存中读取数据。这个过程需要多个时钟周期，具体取决于数据的存储位置和CPU的速度。
然而，随着总线技术的不断发展，也 面临着一些技术挑战。例如，如何提 高总线的传输效率、降低能耗以及优 化系统性能等。为了解决这些问题， 需要不断进行技术创新和改进。
展望
未来，CPU总线技术将继续发挥其在 微机原理中的重要作用。随着技术的 不断进步和应用需求的增加，总线技 术将更加成熟和多样化。同时，随着 人工智能、大数据等新兴技术的发展 ，总线技术也将与这些领域进行更深 入的融合，为解决实际问题提供更多 可能性。
8086/8088 CPU的总线结构
地址总线
用于传输地址信息，确定要访问的内存单元或I/O 端口。
数据总线
用于传输数据信息，实现数据在CPU和内存或I/O 设备之间的传输。
控制总线
用于传输控制信号，控制CPU和内存或I/O设备之 间的操作。
总线操作时序
时钟信号
用于同步总线上的操作，确保数据传输的正确 性。
中断源
指引发中断的事件或异常情况，如输入/输出设备、定时器、故障等。
中断向量
指中断处理程序的入口地址。
中断响应过程
保存程序计数器
当发生中断时，CPU会自动将当前的程序计数器（PC）值保存到堆栈 中，以便在中断处理完毕后能够正确返回到原程序。
微机原理8088的总线与时序
微机原理8088的总线与时序8088是Intel公司于1979年推出的一款16位微处理器。
它主要用于个人计算机IBM PC和互补金属氧化物半导体技术（CMOS）中。
8088的总线结构包括内部总线和外部总线。
内部总线通过内部连接的数据通路在不同的功能部件之间传输数据和控制信号。
外部总线则用于连接8088与外部设备，如内存、输入输出（I/O）设备等。
8088的总线宽度为16位，分为数据总线、地址总线和控制信号总线。
数据总线用于传输数据，宽度为16位，可以同时传输一个字节（8位）或一个字（16位）。
地址总线用于寻址，其宽度为20位，可以寻址1MB空间。
控制信号总线至少包括读（RD）、写（WR）、片选（CS）、内存读（MREQ）、I/O读（IOR）和时钟这些基本信号。
8088的时序包括外设周期、读周期、写周期和I/O周期。
外设周期用于与外部设备进行通信，包括读写外设内容和控制外设。
读周期用于从内存或外设读取数据到寄存器或内部缓冲器中。
写周期用于将内部寄存器或内部缓冲器中的数据写入到内存或外设中。
I/O周期用于从外部设备读取或写入数据。
在时序方面，8088采用了同步时序设计。
时钟信号周期（CLK周期）用于同步各个部件的工作。
时钟信号由外部提供，频率为4.77MHz，即每个时钟周期为210ns。
在一个时钟周期内可以完成一个机器周期的工作。
8088的机器周期分为5个时钟周期，即一个机器周期需要5个时钟周期完成。
根据不同的操作，一个机器周期又可以分为多个时钟周期。
不同的操作需要不同的时钟周期数来完成，包括指令周期、内存周期、I/O周期等。
具体的时序可以通过查阅8088的数据手册得到。
总的来说，8088的总线结构和时序是保证处理器与外部设备通信的关键。
通过总线结构的设计和时序的安排，8088能够快速、准确地与外部设备交互，实现数据、控制信号和地址的传输和处理。
同时，时序的设计也要考虑到时钟频率、数据传输速度等因素，以确保系统的稳定性和可靠性。
第5讲 8086_8088微处理器引脚功能、总线结构和时序
第五讲 8086/8088微处理器引脚功能、 总线结构和时序
0、 引言与复习 第一节、8086/8088引脚信号和功能 第二节、8086/8088最小模式和最大模式 第三节、8086/8088主要操作和时序 第四节、 8086存储器的分体结构
0、引言与复习
接口技术中我们需用到CPU的引脚信号： 连接I/O接口芯片，连接存储器芯片——CPU各 个引脚有何作用？输出什么信号？当连接存储器 （或I/O接口）芯片时如何连接？…… 都需我们熟悉CPU的引脚信号Î
ALE (QS0)
AD0
ALE(QS0)
INTA (QS1)
NMI
INTA(QS1)
TEST
INTR
TEST
READY
CLK
READY
RESET
地
RESET
8086/8088外部引脚图（括号内为最大模式时引脚名） MN/MX
地
Vcc(5V)
AD14
AD15
8086/8088CPU是双列直插式
芯片， 共有40条引脚;
（3）控制总线
地 AD14
Vcc(5V) AD15
②RD读控制引脚（32脚，
微机原理第5章80868088CPU总线操作与时序
微机原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND
最小系统模式系统中只有8086一个处理器，所有的 控制信号都是由8086CPU产生。
最大系统模式系统中可包含一个以上的处理器，如协 处理器8087。系统规模比较大时，系统控制信号不由 8086直接产生，而通过与8086配套的总线控制器形成。
*DMA方式
•管脚分析内容： 信号流向：输入、输出、双向 管脚状态：0、1、高阻（悬空）
一、概述 二、8086管脚分类
（一）地址数据线 （二）地址状态线 （三）控制总线（1）-（17） （四) 单CPU模式管脚说明
(五) 多CPU模式引脚说明 三、8088管脚功能 §5.3 8086/8088支持的芯片及最大/最小系统 §5.4 CPU时序
一、微概机述原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序 •8086、8088为40条引脚， DIP封装 •典型工作模式：
微机原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序
微机原理与接口技术 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序
第1章
第2章
课 第3章
程
第4章 第5章
教 第6章
学
第7章 第8章
单 第9章
第10章
元 第11章
第12章
第二章 80868088(16位)微处理器
低8位数据线总是和偶地址的存储器/IO端口相连接
这些存储器/IO端口称为偶体
高8位的数据线则与奇地址的存储器/IO端口相连接
这些存储器/IO端口称为奇体
用作奇体的选体信号
它与最低位地址码A0配合表示当前总线使用情况
见下表
AD0 总线使用情况 0 0 16位数据总线上进行字传送 0 1 高8位数据总线上进行字节传送 1 0 低8位数据总线上进行字节传送 1 1 无效 S4 S3 段寄存器 0 0 ES 0 1 SS 1 0 CS 1 1 DS
则在空闲周期中
总线低16位处于高阻状态
第三节 8086/8088CPU的引脚信号和工作模式
8086/8088CPU是十六位的微处理器
它向外的信号至少应包含16条数据线
20条地址线
再加上其他一些必要的控制信号
为了减少芯片引脚数量
对部分引脚采用了分时复用的方式
构成40条引脚的双列直插式封装
1个标志寄存器： FR；分成两类：状态标志、控制标志
FR的格式：
二、总线接口部件BIU
?功能：负责与存储器、I/O端口传送数据
?BIU的组成：
?4个段地址寄存器（16位）：CS、DS、ES、SS
?16位指令指针寄存器IP
?20位地址加法器
?6字节的指令队列
?一条指令20地址的形成：由代码段CS左移4位后与指令指针寄存器IP内容相加得到
与8086/8088兼容
第四代微处理器 1985年
推出的80386及M68020是32位微处理器
1989年推出80486
1993年推出Pentium及80586等更高性能的32位和64位微处理器
8086CPU系统、总线操作和时序
8086CPU系统、总线操作和时序8086CPU系统、总线操作和时序第⼀节 8086的引脚信号与功能回顾：8086/8088微型计算机的组成、结构及微机系统的⼯作过程，微机系统的存储器组织及相关概念。
本讲重点：8086/8088CPU的两种⼯作模式，8086/8088CPU的外部结构，即引脚信号及其功能。
讲授内容：⼀、 8086/8088微处理器⼯作模式及外部结构1．8086/8088CPU的两种⼯作模式为了适应各种使⽤场合，在设计8088/8086CPU芯⽚时，就考虑了其应能够使它⼯作在两种模式下，即最⼩模式与最⼤模式。
所谓最⼩模式，就是系统中只有⼀个8088/8086微处理器，在这种情况下，所有的总线控制信号，都是直接由8088/8086CPU 产⽣的，系统中的总线控制逻辑电路被减到最少，该模式适⽤于规模较⼩的微机应⽤系统。
最⼤模式是相对于最⼩模式⽽⾔的，最⼤模式⽤在中、⼤规模的微机应⽤系统中，在最⼤模式下，系统中⾄少包含两个微处理器，其中⼀个为主处理器，即8086/8086CPU，其它的微处理器称之为协处理器，它们是协助主处理器⼯作的。
与8088/8086CPU配合⼯作的协处理器有两类，⼀类是数值协处理器8087 另⼀类是输⼊/输出协处理器8089。
8087是⼀种专⽤于数值运算的协处理器，它能实现多种类型的数值运算，如⾼精度的整型和浮点型数值运算，超越函数（三⾓函数、对数函数）的计算等，这些运算若⽤软件的⽅法来实现，将耗费⼤量的机器时间。
换句话说，引⼊了8087协处理器，就是把软件功能硬件化，可以⼤⼤提⾼主处理器的运⾏速度。
8089协处理器，在原理上有点像带有两个DMA通道的处理器，它有⼀套专门⽤于输⼊/输出操作的指令系统，但是8089⼜和DMA控制器不同，它可以直接为输⼊/输出设备服务，使主处理器不再承担这类⼯作。
所以，在系统中增加8089协处理器之后，会明显提⾼主处理器的效率，尤其是在输⼊/输出操作⽐较频繁的系统中。
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80868088总线操作和时序
地址总线
80868088总线操作和时序
数据总线
80868088总线操作和时序
数据总线
80868088总线操作和时序
控制总线
➢ CPU通过控制总线实现对外部器件的控制。 ➢ 控制总线的宽度决定了对外部的控制能力。
第5章 8086的总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期 5.2 8086/8088的引脚信号及工作模式 5.3 8086CPU最小模式下的引脚功能 5.4 8086CPU最小模式下的总线形成 5.5 8086CPU最小模式下的总线时序 习题与思考题
80868088总线操作和时序
三大总线
效 W R ）和数据允许 D E N 信号，启动所选中的存储单元
或I/O端口。
80868088总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期
T3状态：在下降沿CPU采样READY，若所选中的存储单元或 I/O 端 口 能 在 T3 期 间 准 备 好 数 据 ， 则 READY=1 ； 否 则 置 READY=0，T3过后插入Tw，CPU再在插入的Tw下降沿采 样READY，直至READY=1为止。选中的存储单元或I/O端 口把数据送到数据总线DB上。 T3状态的上升沿或插入Tw的上升沿：CPU在发 D T / R =0和 D E N =0的情况下，读数据总线。
(S2) (S1) (S0) (QS0) (QS1)
READY
RESET
GND A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI
INTR CLK GND
8088
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
7
34
8
33
9
32
10
31
11
T4状态：完成当前数据的采样，结束当前的总线周期。
80868088总线操作和时序
5.2 8086/8088CPU的引脚信号
8086/8088CPU ➢ 采用40个引脚的双列直插式封装形式。 ➢ 为了解决功能多与引脚少的矛盾，8086/8088CPU采用了
引脚复用技术，采用了分时复用的地址/数据总线。
30
12
29
13
28
14
27
15
26
16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
VCC(5V) A15 A16/S3
A17/S4 A18/S5 A19/S6 SS0(HIGH) MN/MX
RD
HOLD (RQ/GT0) HLDA (RQ/GT1) WR (LOCK)
M/IO DT/R DEN ALE INTA TEST
9
32
10
31
11
30
12
29
13
28
14
27
15
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16
25
17
24
18
23
19
22
20
21
VCC(5V) AD15 A16/S3
A17/S4 A18/S5 A19/S6 BHE/S7 MN/MX
RD
HOLD HLDA WR
(RQ/GT0) (RQ/GT1) (LOCK)
M/IO DT/R DEN ALE INTA TEST
数据传输过程 T1状态：CPU发存储单元的20位地址信息或I/O端口的16/8位
地址信息和 B H E 信号，并发地址锁存允许ALE信号，将地
址信息和信号 B H E 锁存到地址锁存器8282中。CPU通过 发 M / IO 信号确定是读存储器还是读I/O端口。 T2状态： S7～S3状态信息输出，同时发读有效 R D （写有
80868088总线操作和时序
5.2 8086/8088CPU的引脚信号
GND AD14 AD13 AD12 AD11 AD10 AD9 AD8 AD7 AD6 AD5 AD4 AD3 AD2 AD1 AD0 NMI INTR CLK GND
8086
1
40
2
39
3
38
4
37
5
36
6
35
7
34
8
33
一个基本的总线周期通常包含 4 个T状态
用于等待存储器或I/O接 口相应的等待状态
T1 T2 T3 Tw T4 T1 T2 T3 T4 Ti Ti T1 T2 T3 Tw Tw T4 Ti Ti
总线周期间的空闲状态
一个总线周期
8086 CPU的总线周期图
80868088总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期
80868088总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期
时钟周期 8086的基本总线周期需要4个时钟周期
4个时钟周期编号为T1、T2、T3和T4 总线周期中的时钟周期也被称作“T状态” 时钟周期的时间长度就是时钟频率的倒数
80868088总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期
80868088总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期
总线周期(Bus Cycle) 1、8086CPU要通过总线才能与外部交换信息，CPU通过总 线与外部（存储器或I/O）交换一次信息，称为一次总线操作。 2、执行一个总线操作所需要的时间称为一个总线周期(Bus Cycle)，也称机器周期（Machine Cycle）。 3、根据总线操作功能的不同，有多种不同的总线周期，如存 储器读周期、存储器写周期、I/O读周期、I/O写周期。
➢ 时序（Timing）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
➢ 总线时序描述CPU引脚如何实现总线操作
80868088总线操作和时序
5.1 时钟周期、总线周期和指令周期
描述总线操作的CPU时序有三级 指令周期 → 总线周期 → 时钟周期
指令周期（Instruction Cycle） 1、 8086CPU执行一条指令所需要的时间称为指令周期 （Instruction Cycle） 。 2、一个指令周期由一个或若干个总线周期组成，不同指令 的指令周期不是等长的，最短为一个总线周期，长的指令 周期，如乘法指令周期，长达124个时钟周期。
80868088总线操作和时序
总线操作
总线操作是指CPU通过总线对外的各种操作。 8086的总线操作主要有：
存储器读、I/O读操作 存储器写、I/O写操作 中断响应操作 总线请求及响应操作 CPU正在进行内部操作、并不进行实际对外操作的空闲
状态Ti
80868088总线操作和时序
总线操作与时序