第2章微型計算機概述-資料下載頁

　　

【正文】 控制信號加到內存 (或接口 )后，需要一段讀出時間才能將數據讀出并傳送到 CPU的 AD0～ AD15上。 R第 2章 微型計算機概述 以上說明了 8086CPU的兩種總線周期：內存的寫周期和內存的讀周期。接口的寫周期和接口的讀周期與上述情況十分相似，所不同的僅僅是：① 尋址接口最多用 16位地址 和 A0～ A15，當時鐘周期 T1時刻 CPU送出接口地址 、 A0～ A15時，高 4位地址 A16～ A19全為低電平。② 在讀 /寫接口的總線周期里， M/ 信號為低電平。 最大模式下的時序與最小模式下的時序非常類似，此處不再說明。 BHEBHEIO第 2章 微型計算機概述 3) 中斷響應周期 當 8086(8088)的 INTR上有一有效的高電平向 CPU提出中斷請求且滿足 IF=1(開中斷 )時， CPU執行完一條指令后，就會對其做出響應。該中斷響應需要兩個總線周期，中斷響應的時序如圖 。 第 2章 微型計算機概述 圖 中斷響應周期 第 2章 微型計算機概述 中斷響應周期由兩個總線周期構成。每一個總線周期從 T2開始到 T4開始之后， CPU從 輸出一個負脈沖。第一個 負脈沖通知提出 INTR請求的外設 (通常是中斷控制器 )，它的請求已得到響應；在第二個 負脈沖期間，提出 INTR請求的外設輸出它的中斷向量碼到D0～ D7數據總線上，由 CPU從數據總線上讀取該向量碼。 在圖 ， 8086CPU有三個空閑周期，而 8088CPU不存在這三個空閑周期， 8086和 8088的其他響應過程是完全一樣的。 INTAINTAINTA第 2章 微型計算機概述 系統總線的形成 從圖 ，系統總線將微型計算機的各個部件連接起來。 CPU與微機內部各部件的通信是依靠系統總線來完成的。因此，系統總線的吞吐量 (或稱帶寬 )對微型機的性能產生直接的影響。自微型機出現以來，已有許多人致力于系統總線的研究，并先后制定出大量的系統總線標準。在這里，首先以 8086CPU為核心，介紹一種簡單的系統總線的形成方式。有了這樣的基礎知識，再去了解其他系統總線就不會有什么困難了。 第 2章 微型計算機概述 幾種常用的芯片 為更好地說明系統總線的形成，首先介紹有關的集成電路芯片。要強調的是，為了更好地進行微型機的工程應用，盡量多地記住或理解一些現有的芯片是十分有益的。 1．帶有三態輸出的鎖存器 在形成 8088(8086)系統總線時，常用到具有三態輸出的信號鎖存器 8282和 8283。除前者是正相輸出而后者是反相輸出外， 8282和 8283的其他性能完全一樣。其引線如圖。 STB為鎖存信號，高電平有效，用于鎖存數據。 第 2章 微型計算機概述 圖 具有三態輸出的鎖存器 第 2章 微型計算機概述 2．單向三態門驅動器 將數個三態門集成在一塊芯片中便構成了單向三態門驅動器。單向三態門驅動器的種類非常多，其中 74系列的 244是經常使用的一種三態門驅動器，其引線如圖 。 從圖 ，兩個控制端分別控制 4個三態門。當其控制端加上低電平時，相應的 4個三態門導通；加高電平時，三態門呈高阻狀態。 第 2章 微型計算機概述 圖 單向三態門驅動器 74LS244 第 2章 微型計算機概述 3．雙向三態門驅動器 對于數據總線，可采用雙向驅動器。在構成系統總線時，常用 8286和 8287。兩者除 8286是正相的， 8287是反相的外，其他的性能完全相同。它們的框圖如圖 。 從圖 ， 是低電平有效， DR是三態門傳送方向控制。當 =0， DR=0時，由 B邊向 A邊傳送； =0， DR=1時，由 A邊向 B邊傳送。當 =1時， A、 B兩邊均呈現高阻狀態。與這樣的驅動器類似的是工程上經常使用的 74系列的 245，它在結構上與 8286是一樣的。 OEOE OEOE第 2章 微型計算機概述 圖 雙向三態門驅動器 第 2章 微型計算機概述 最小模式下的系統總線形成 在最小模式下，系統總線的形成方式如圖 。 由圖 ，在最小模式下， 20條地址線和 1條 信號線用三片 8282(或三片 74LS373)鎖存器形成。當一個總線周期 T1時刻 CPU送出這 21個地址信號時， CPU同時送出 ALE脈沖，就用此脈沖將這 21個地址信號鎖存在三個 373的輸出端，從而形成地址總線信號。 BHE第 2章 微型計算機概述 雙向數據總線用 2片 8286(或 2片 74LS245)形成。利用最小模式下由 8086CPU所提供的 和 DT/ 分別來控制 2片74LS245的允許端 和方向控制端 DR，從而實現了 16位的雙向數據總線 D0～ D15。 控制總線信號由 8086CPU提供。這樣就實現了最小模式下的系統總線。這里說明兩點： (1) 系統總線的控制信號是 8086CPU直接產生的。由于8086CPU驅動能力不夠，因此需加上一片 74LS244進行驅動。 DEN RE第 2章 微型計算機概述 (2) 現在形成的系統總線上不能進行 DMA傳送，因為未對系統總線形成電路中的芯片 (圖中 37 245及 244)做進一步控制。若需要時，可參閱本節后面的內容，當然也可以考慮用 HLDA來參與控制。 第 2章 微型計算機概述 圖 8086在最小模式下的總線形成方式 第 2章 微型計算機概述 最大模式下的系統總線形成 為了實現最大模式，要使用廠家提供的總線控制器8288形成系統總線的一些控制信號。總線的形成方式如圖 。 第 2章 微型計算機概述 圖 8086在最大模式下的系統總線的形成方式 第 2章 微型計算機概述 由圖 ，在形成最大模式下的系統總線時，地址線 A0～ A19和 同最小模式時一樣，利用三片74LS373構成鎖存器，所不同的是，此時的鎖存脈沖 ALE是由總線控制器 8288產生的。利用三片 74LS373的輸出形成了最大模式下的地址總線 A0～ A19和 。 BHEBHE第 2章 微型計算機概述 在形成最大模式下雙向數據總線時，同樣使用了兩片雙向三態門 74LS245，而且 74LS245的允許信號和方向控制信號 DR是總線控制器 8288提供的 DT/和信號。因為當8086CPU工作在最大模式時， CPU上已不再提供 DT/R和DEN信號。值得注意的是， 8086CPU工作在最小模式時，CPU上提供的 DEN是低電平有效，而當它工作在最大模式時，由總線控制器 8288所產生的 DEN是高電平有效，故在圖 8288輸出的 DEN的后面接一個反相門，然后再接到 74LS245上。 第 2章 微型計算機概述 最大模式下的控制信號主要由總線控制器 8288產生，它所提供的控制信號主要是：中斷響應 、內存讀 、內存寫 、接口讀 和接口寫 。應當注意到，在總線控制器 8288輸出的控制信號中，對內存操作的控制信號和對接口的控制信號己經分開，而不像最小模式時用于內存和用于接口的讀 /寫控制信號是共用的，在那里需要用 M/信號來區別對內存操作還是對接口操作。 INTA M EM RM EM R IOR IOW第 2章 微型計算機概述 還需要說明的是，若所形成的系統總線中還需要其他一些控制信號，例如復位信號 RESET、 CPU時鐘信號 CLK、振蕩器信號 OSC等所有系統工作所需要的信號，都可以利用 74244三態門驅動后加到系統總線上。 同時，總線上還需要接上系統工作時所需要的電源 (例如?177。 5?V、 177。 12?V等 )和多條地線。 顯然，以上所描述的系統總線是一種自行設計的專用總線。在這樣的系統總線上，接上內存、接口及相應的外設便可以構成圖 。除上述專用總線外，在本書的后續章節中將介紹各種總線標準。 第 2章 微型計算機概述 如前所述，當系統總線形成之后，構成微型機的內存及各種接口就可以直接與系統總線相連接，從而構成所需的微型機系統。在后面的章節中會有直接采用這樣的系統總線信號來敘述問題的內容，而不再另外做出說明。 在圖 ， 74LS373和 74LS245可以用其他類似的器件來代替，例如可分別用 8282和 8286代替。在此圖中，同樣沒有考慮在此系統總線上實現 DMA傳送。有關 DMA傳送留待后面的章節再做說明。 第 2章 微型計算機概述 8088的系統總線形成 前面詳細說明了 8086系統總線的形成過程。現在再就8088系統總線的形成做簡要說明。由于兩者只有很小的差異，對于 8088來說，僅將其最大模式下的系統總線的形成電路列出，如圖 。 第 2章 微型計算機概述 圖 8088CPU在最大模式下的總線形成方式 第 2章 微型計算機概述 由圖 ， 8088CPU與 8086CPU在最大模式下系統總線形成的不同主要表現在以下三個方面： 一是由于 8088CPU外部數據線是 8位的，不存在高字節，因此地址鎖存器上不再有信號，也就不需要鎖存信號； 二是地址信號 A8～ A15可以鎖存，也可以不鎖存，用三態門直接驅動也是可以的。這是因為在 8088CPU上，這8條信號線只用來傳送地址 A8～ A15 ，而在 8086CPU上，這8條線是分時復用的，既用來傳送地址 A8～ A15，又用于傳送數據 D8～ D15。故必須用鎖存儲器加以鎖存； 第 2章 微型計算機概述 三是數據總線是 8位的，只需用一片 74LS245(或其他類似器件 )進行驅動，同時對這片驅動器的 DR和控制端進行控制，實現數據的雙向傳送。對 74LS245的控制方式是相 同的。 早期的 PC機多選擇 8088CPU，并使 8088CPU工作在最大模式之下，在類似于上述總線的基礎上構成微型機系統。 第 2章 微型計算機概述 習 題 8086CPU的 RESET信號的作用是什么？ 當 8086CPU工作在最小模式時， (1) 當 CPU訪問存儲器時，要利用哪些信號？ (2) 當 CPU訪問外設接口時，要利用哪些信號？ (3) 當 HOLD有效并得到響應時， CPU的哪些信號置高阻？ 第 2章 微型計算機概述 當 8086CPU工作在最大模式時， (1) ?S S S0可以表示 CPU的哪些狀態？ (2) ?CPU的 RQ/ 信號的作用是什么？ 說明 8086CPU上的 READY信號的功能。 8086CPU的 NMI和 INTR的不同之處有哪幾點？ 敘述 8086CPU內部的標志寄存器各位的含義。 GT第 2章 微型計算機概述 說明 8086CPU內部 14個寄存器的作用。 試畫出 8086工作在最小模式和最大模式時的系統總線形成框圖。 試畫一個基本的存儲器讀總線周期的時序圖。 試說明 8086(8088)CPU上，引腳信號的作用。 說明 8086CPU與 8088CPU的主要差別表現在哪些方面。 第 2章 微型計算機概述 在 8086(8088)CPU工作時， ALE信號的作用是什么？在一個總線周期里它在何時出現有效信號？ 當 8086(8088)CPU工作在最小模式時，從內存讀出一個數據字節要用到哪些控制信號？這些控制信號在哪段時間里有效？ 當 8086(8088)CPU工作在最大模式時，三個狀態信號、可表示 CPU的哪些狀態？