第4章 总线结构与时序
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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。
一、选择1. 总线是一种( ① ),由系统中各部件所共享,在( ② )的控制之下将信息准确地传送给( ③ )。
A 、公共信号通道B 、专用地信号连线C 、主设备D 、中断源E 、从设备F 、信号源2. 下面关于总线的叙述中,错误的是( )。
A 、总线位宽指的是总线能同时传送的最大数据位数B 、总线标准是指总线传送信息时应遵守的一些协议与规范C 、PCI 总线不支持突发成组传送D 、总线带宽是指单位时间内总线上可传送的最大数据量3. 74138译码器通常用于产生片选信号,其译码输入端应与系统的( )总线相连。
A 、地址B 、数据C 、控制D 、串行4. 按总线共享原则,为避免信号逻辑的混乱和器件的损坏,( )一个以上的输出引脚共享一条信号线。
A 、禁止B 、允许C 、当引脚较少时允许D 、当输出引脚有三态功能时允许5. 设异步串行接口电路中波特率因子为64,则接收端在确定起始位后应每隔( )个时钟周期对串行数据接收线采样一次。
A 、8B 、16C 、32D 、646. CPU 对存储器或I/O 端口完成一次读/写操作所需的时间称为一个( )。
A 、指令周期B 、总线周期C 、时钟周期D 、传输周期7. 处理器完成一个基本操作所用时间的最小单位是通常称为( c )周期,而完成一次存储器读/写操作所用时间通常称为( b )周期。
A 、指令周期B 、总线周期C 、时钟周期D 、循环周期8. 某系统总线时序如下图所示,可知该系统最大寻址空间为( ① );数据线D0-7上传送的是(②)信息;总线可能采用( ③ )时序控制方式。
① A. 1KB B. 2KBC. 4KBD. 8KB② A. 写入到存储器的 B. 写入到端口的 C. 从存储器读出的 D.从端口读出的 ③ A. 异步 B. 同步 C. 周期挪用 D.以上都不对9. 为提高总线驱动能力通常可采用( )。
A 、译码器B 、多路转换器C 、采样保持器D 、三态缓冲器地址数据地址CLK IO /( /M) D0-7A0-10 (/WR) / RD10.通常来说,同种总线上的数据传送速率与距离成( )。
《计算机组成原理》第四章总线与时序练习题及答案选择题目:1. 当M/IO 0=,RD 0=,WR=1时,CPU 完成的操作是( c )。
A. 存储器读操作B. 存储器写操作C. IO 端口读操作D. IO 端口写操作2. 8086CPU 的时钟频率为5MHz ,它的典型总线周期为( c )A. 200nsB. 400nsC. 800nsD. 1600ns3. 某微机最大可寻址的内存空间为16MB ,则其系统地址总线至少应有( D)条。
A. 32B. 16C. 20D. 244. 8086的系统总线中,地址总线和数据总线分别为( B )位。
A. 16,16B. 20,16C. 16,8D. 20,205. 8086CPU 一个总线周期可以读(或写)的字节数为( B )A. 1个B. 2个C. 1个或2个D. 4个8086有16条数据总路线,一次可以传送16位二进制,即两个字节的数6. 当8086CPU 采样到READY 引脚为低电平时,CPU 将( B )A. 执行停机指令B. 插入等待周期C. 执行空操作D. 重新发送地址7. 当8086CPU读写内存的一个对准存放的字时,BHE和A0的状态为( A )。
A. 00B. 01C. 10D. 118. 当8086CPU采样到READY引脚为低电平时,CPU将( B )A. 执行停机指令B. 插入等待周期C. 执行空操作D. 重新发送地址9. 8086CPU的字数据可以存放在偶地址,也可以存放在奇地址。
下列说法正确的是( A )A. 堆栈指针最好指向偶地址B. 堆栈指针最好指向奇地址C. 堆栈指针只能指向偶地址D. 堆栈指针只能指向奇地址10. 8086CPU在进行对外设输出操作时,控制信号M/IO和DT/R状态必须是(D )A. 0,0B. 0,1C. 1,0D. 1,111. 8086CPU复位时,各内部寄存器复位成初值。
复位后重新启动时,计算机将从内存的( c )处开始执行指令。
第4章 8086/8088的总线与时序4.1 8086/8088的引线及功能8086是16位微处理器;8088是准16位微处理器,它对外的数据线是8位的。
它们的地址线是20位的。
8086/8088均为40条引线、双列直插式封装。
它们的40条引线排列如图4-1所示。
为了能在有限的40条引线范围内进行工作,CPU内部设置了若干个多路开关,使某些引线具有多种功能,这些多功能引线的功能转换分两种情况:一种是分时复用,在总线周期的不同时钟周期内引线的功能不同;另一种是按组态来定义引线的功能.用8088微处理器构成系统时,根据系统所连接的存储器和外设的规模,8088可以有两种不同的组态。
在不同组态时有些引线的名称及功能不同。
最小组态:当用8088微处理器构成一个较小的系统时,所连的存储器容量不大,I/O端口也不多,若把MN/MX 引线接电源(+5V),则8088处于最小组态;最大组态:若构成的系统较大,要求有较强的驱动能力,要通过一个总线控制器来产生各种控制信号。
把引线MN/MX接地,则8088处于最大组态。
所有的微处理器都有以下几类引线用来输出或接收各种信号:●地址线、●数据线、●控制线和状态线、●电源和定时线。
8086/8088的40条引线包括以上4种信号,下面介绍各条引线的功能。
4.1.1的地址和数据线●A D7~AD0:低8位地址/数据线(输入/输出,三态)。
8088数据线是8位的,地址线是20位的,为减少引线的数量于是在8088 内部采用一些多路开关,把低8位地址线和8位数据线分时使用这些引线。
通常当CPU访问存储器或外设时,先要送出所访问单元或外设端口的地址,然后才是读写所需的数据,地址和数据在时间上是可区分的。
只要在外部电路中用一个地址锁存器,把在这些线上先出现的地址锁存下来就可以了。
●A15~A8:地址线(输出,三态)。
这8条地址线是在8088内部锁存的,在访问存储器或外设时输出8位地址。
●A19~A16/S6~S3:地址/状态线(输出,三态)。
《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》教学大纲教案课程英文名称:Microcomputer System Theory and Embedded System Design课程代码:E0130340 学时数:64 学分数:4课程类型:学科基础课程适用学科专业:工学,仪器仪表类、电气类、电子信息类、自动化类、计算机类各专业以及机械类、测绘类、航空航天类、能源动力类、交通运输类、生物医疗工程类各相关专业先修课程:数字逻辑设计及应用,高级语言程序设计,软件技术基础执笔者:编写日期:审核人:一、课程简介本课程是工学电子电气信息工程及相关专业的学科基础课程,与实践类课程《微处理器系统与嵌入式系统综合设计》(课程代码:K0175010)互为配套课程。
本课程在阐述通用微处理器系统的架构、组成及工作原理的基础上,介绍了基于ARM CPU的、现代嵌入式微系统的设计与实现技术。
课程全面涵盖了微处理器、存储器、总线及接口等计算机子系统,重点体现了嵌入式系统/片上系统中硬件电路和软件程序的协同工作原理与设计方法,具体讲述了微处理器中数据通路、控制部件及指令的实现技术、分层存储器设计技术、输入/输出接口控制技术,以及ARM微处理器程序设计技术、异常处理技术,嵌入式系统引导程序设计、接口驱动程序设计及操作系统移植等内容。
This course is a basic subject-centered course in electrical and electronic information engineering and other related specialties. It will be helpful to understand the knowledge of the co-requisite experimental course K0175010 - Microprocessor and Embedded System Laboratory.The architecture, organization and operation principles of general-purpose microprocessor systems will be elaborated, as well as the design and implementation technology for current embedded microsystems based on ARM CPU. The subsystems in a computer, including microprocessor, memories, buses, input/output interfaces and others, will be completely involved. The primary goal of this course is to studying the cooperated relationship between the hardware and software in an embedded system or a System-on-Chip, by discussing in detail on the design method for data path and the controller inside CPU, the implementation technology for hierarchy storage system, the control mode for peripherals, and the program skill for APPs, exception handlers, boot codes, drivers and operating system transplantation, and so on.二、课程目标本课程旨在培养学生深入理解微处理器芯片与嵌入式系统的架构、组成及工作原理,熟练掌握现代嵌入式微系统中硬件电路和软件程序的基本分析、设计与实现方法。
第五讲8086/8088微处理器引脚功能、总线结构和时序第一节、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主要操作第四节、8086存储器的分体结构第一节8086/8088引脚信号和功能一、8086/8088的两种工作模式二、8086/8088引脚信号和功能一、8086/8088的两种工作模式8086/8088CPU有两种模式:最小模式和最大模式。
y最小模式系统中只有8086/8088一个微处理器(单处理器模式)。
所有的总线控制信号都直接由8086/8088产生。
总线控制逻辑电路被减少到最小。
适合于较小规模的系统。
y最大模式包含两个(以上)微处理器,其中一个主处理器是8086/8088,其他的处理器称为协处理器,协助主处理器工作。
适合于中等规模或大型的8086/8088系统中。
系统的控制总线由总线控制器8288来提供:¾8288增强了8088CPU总线的驱动能力;¾将8086的状态信号(S2~S0)进行译码,提供8086对存储器、I/O接口进行控制所需的信号。
最小模式与最大模式的主要区别8086/8088外部引脚图(括号内为最大模式时引脚名)8088地A14A13A12A11A10A9A8AD7AD6AD5AD4AD3AD2AD1AD0NMI INTR CLK 地Vcc(5V)A15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6SS0(HIGH)MN/MX RDHOLD(RQ/GT0)HLDA(RQ/GT1)WR(LOCK M/IO DT/R(S1)DEN(S0)ALE(QS0)INTA(QS1)TEST READY RESETVcc(5V)AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MX RDHOLD (RQ/GT0)HLDA (RQ/GT1)WR (LOCK)M/IO (S2)DT/R ( S1 )DEN (S0 )ALE (QS0)INTA (QS1)TEST READY RESET8086Vcc(5V)AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MX RDHOLD (RQ/GT0)HLDA (RQ/GT1)WR (LOCK)M/IO (S2)DT/R ( S1 )DEN (S0 )ALE (QS0)INTA (QS1)TEST READY RESET8086(1)地址/数据复用引脚(AD15~AD0 )是分时复用①在总线周期来输出要访问的存储器地址或口地址A15~A②在总线周期的其他时间内,作为双向数据总线:对8086就是(对8088地AD14AD13Vcc(5V)AD15A16/S3A17/S4A18/S5A19/S6BHE/S7MN/MXRDHOLD (RQ/GT0)HLDA (RQ/GT1)WR (LOCK)M/IO (S2)DT/R ( S1 )DEN (S0 )ALE (QS0)INTA (QS1)TESTREADYRESET8861.两种模式下公共引脚(2) 地址/状态复用引脚A19/S6~ A16/S3分时复用引脚,输出,三态。