第05章 总线、总线周期和时序
- 格式:ppt
- 大小:403.50 KB
- 文档页数:22
时钟周期、总线周期详细说明时钟周期:时钟周期也称为振荡周期,定义为时钟脉冲的倒数(可以这样来理解,时钟周期就是单片机外接晶振的倒数,例如12M的晶振,它的时间周期就是1/12 us),是计算机中最基本的、最小的时间单位。
在一个时钟周期内,CPU仅完成一个最基本的动作。
对于某种单片机,若采用了1MHZ的时钟频率,则时钟周期为1us;若采用4MHZ的时钟频率,则时钟周期为250us。
由于时钟脉冲是计算机的基本工作脉冲,它控制着计算机的工作节奏(使计算机的每一步都统一到它的步调上来)。
显然,对同一种机型的计算机,时钟频率越高,计算机的工作速度就越快。
8051单片机把一个时钟周期定义为一个节拍(用P表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示)。
机器周期:在计算机中,为了便于管理,常把一条指令的执行过程划分为若干个阶段,每一阶段完成一项工作。
例如,取指令、存储器读、存储器写等,这每一项工作称为一个基本操作。
完成一个基本操作所需要的时间称为机器周期。
一般情况下,一个机器周期由若干个S周期(状态周期)组成。
8051系列单片机的一个机器周期同6个S周期(状态周期)组成。
前面已说过一个时钟周期定义为一个节拍(用P 表示),二个节拍定义为一个状态周期(用S表示),8051单片机的机器周期由6个状态周期组成,也就是说一个机器周期=6个状态周期=12个时钟周期。
例如外接24M晶振的单片机,他的一个机器周期=12/24M 秒;指令周期:执行一条指令所需要的时间,一般由若干个机器周期组成。
指令不同,所需的机器周期也不同。
对于一些简单的的单字节指令,在取指令周期中,指令取出到指令寄存器后,立即译码执行,不再需要其它的机器周期。
对于一些比较复杂的指令,例如转移指令、乘法指令,则需要两个或者两个以上的机器周期。
通常含一个机器周期的指令称为单周期指令,包含两个机器周期的指令称为双周期指令。
总线周期:由于存贮器和I/O端口是挂接在总线上的,CPU对存贮器和I/O 接口的访问,是通过总线实现的。
①微处理器性能指标1)字长:处理器一次性加工运算二进制数的最大位数。
2)主频:CPU 的时钟频率,CPU 运算时的工作频率。
3)内存总线速度和扩展总线:前者一般等同于CPU 的外频;后者安装在微机系统上的局部总线。
4)地址总线宽度:决定了CPU 可以访问存储器的物理地址空间5)数据总线宽度:决定了CPU 与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。
6)协处理器:负责浮点运算。
②总线周期的概念1)时钟周期(S 主频1):计算机最基本的时间单元。
一个低电平一个高电平的组合 2)总线周期:CPU 对存储器/外设读写一次所需时间,最基本的总线周期包括4个时钟周期(T1,T2,T3,T4)T1:发地址信号。
T2:准备传送数据。
T3:开始读写数据。
Tw :等待周期。
等待比较慢的设备。
T4:完成数据读写操作,结束周期。
Ti :总线周期的空闲状态。
3)指令周期:执行一条指令所需的全部时间。
③CPU 的工作模式1:最:小模式:总线控制信号都是直接由一个CPU 产生。
2:最大模式:包括2个以上CPU ,其中一个为主处理器,其他的为协处理器。
3:实现:8086第33引脚(MN/MX )接地为最大模式,接+5V 为最小模式。
④CPU 的引脚信号1:总线复用技术:分时复用:不同时间周期同时可以使用的引脚。
带有斜杠 / 的。
模式复用:不同工作模式下引脚信号的复用。
带有括号( ) 的。
2:8086引脚信号:最大模式与最小模式共用的引脚1:GND 、V CC (引脚1、20、40)电源、地引脚2:AD 0~AD 15(2-16、39)地址/数据复用引脚,双向工作。
3:A 16/S 3~A 19/S 6(35~38)地址/状态复用引脚,输出S 6:恒为0,表示8086与总线相连。
S 5:中断允许标志的当前设置(IF ),IF=1表示允许可屏蔽中断请求。
S4S3:表示当前使用哪个寄存器。
4:BHE/S7(bus high enable 34):总线高允许/状态S7信号,输出T1时,输出BHE表示高8位数据线有效。