第四总线结构和时序
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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。
SDRAM的结构、时序与性能的关系(上)在讲完SDRAM的基本工作原理和主要操作之后,我们现在要重要分析一下SDRAM的时序与性能之间的关系,它不在局限于芯片本身,而是从整体的内存系统去分析。
这也是广大DIYer 所关心的话题。
比如CL值对性能的影响有多大几乎是每个内存论坛都会有讨论,今天我们就详细探讨一下,其中的很多内容同样适用于DDR与RDRAM。
这里需要强调一点,对于内存系统整体而言,一次内存访问就是对一个页的访问,这个页的定义已经在解释Full Page含义时讲明了。
由于在P-Bank中,每个芯片的寻址都是一样的,所以可以将页访问“浓缩”等效为对每芯片中指定行的访问,这样可能比较好理解。
但为了与官方标准统一,在下文中会经常用页来描述相关的内容,请读者注意理解。
一、影响性能的主要时序参数所谓的影响性能是并不是指SDRAM的带宽,频率与位宽固定后,带宽也就不可更改了。
但这是理想的情况,在内存的工作周期内,不可能总处于数据传输的状态,因为要有命令、寻址等必要的过程。
但这些操作占用的时间越短,内存工作的效率越高,性能也就越好。
非数据传输时间的主要组成部分就是各种延迟与潜伏期。
通过上文的讲述,大家应该很明显看出有三个参数对内存的性能影响至关重要,它们是t RCD、CL和tRP。
每条正规的内存模组都会在标识上注明这三个参数值,可见它们对性能的敏感性。
以内存最主要的操作——读取为例。
t RCD决定了行寻址(有效)至列寻址(读/写命令)之间的间隔,CL决定了列寻址到数据进行真正被读取所花费的时间,tRP则决定了相同L-Bank中不同工作行转换的速度。
现在可以想象一下读取时可能遇到的几种情况(分析写入操作时不用考虑CL即可):1、要寻址的行与L-Bank是空闲的。
也就是说该L-Bank的所有行是关闭的,此时可直接发送行有效命令,数据读取前的总耗时为t RCD+CL,这种情况我们称之为页命中(PH,Page Hit)。
计算机组成原理——第三章系统总线3.1 总线的基本概念1. 为什么要⽤总线计算机系统五⼤部件之间的互连⽅式有两种:分散连接——各部件之间使⽤单独的连线总线连接——各部件连到⼀组公共信息传输线上早期的计算机⼤多采⽤分散连接⽅式,内部连线⼗分复杂,尤其当I/O与存储器交换信息时都需要经过运算器,使运算器停⽌运算,严重影响CPU的⼯作效率。
2. 什么是总线总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质3. 总线上的信息传送串⾏并⾏3.2 总线的分类1. ⽚内总线芯⽚内部的总线CPU芯⽚内部寄存器之间寄存器与算逻单元ALU之间2. 系统总线计算机各部件(CPU、主存、I/O设备)之间的信息传输线按系统总线传输信息不同分为:数据总线——传输各功能部件之间的数据信息双向与机器字长、存储字长有关数据总线宽度——数据总线的位数地址总线——⽤来指出数据总线上的源数据或⽬的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址单向(由CPU输出)与存储地址、I/O地址有关地址线位数(2n)与存储单元的个数(n)有关控制总线——⽤来发出各种控制信号的传输线出——中断请求、总线请求⼊——存储器读/写、总线允许、中断确认常见控制信号:时钟:⽤来同步各种操作复位:初始化所有部件总线请求:表⽰某部件需获得总线使⽤权总线允许:表⽰需要获得总线使⽤权的部件已获得了控制权中断请求:表⽰某部件提出中断申请中断响应:表⽰中断请求已被接收存储器写:将数据总线上的数据写⾄存储器的指定地址单元内存储器读:将指定存储单元中的数据读到数据总线上I/O读:从指定的I/O端⼝将数据读到数据总线上I/O写:将数据总线上的数据输出到指定的I/O端⼝内传输响应:表⽰数据已被接收,或已将数据送⾄数据总线上3. 通信总线⽤于计算机系统之间或计算机系统与其它系统(控制仪器、移动通信等)之间的通信通信⽅式:串⾏通信数据在单条1位宽的传输线上,⼀位⼀位地按顺序分时传送。