計算機總線如何操作
2.5.1 總線操作
1.總線
計算機總線是計算機各部件之間傳遞信息的通道。按總線在微機系統(tǒng)中的位置,可分為以下三類。
(1)內(nèi)部總線:CPU芯片與其他芯片之間的連線。
(2)系統(tǒng)總線:各集成電路板之間的連線。
(3)外部總線:微機系統(tǒng)與其他設備之間的連線。
系統(tǒng)總線在微機系統(tǒng)中占有重要的位置,對系統(tǒng)總線的要求是規(guī)格化、可通用,并服從某一總線標準。有關總線的詳細介紹見第8章。
2.總線的操作
微機系統(tǒng)各部件之間的信息交換是通過總線操作周期完成的,一個總線周期通常分為四個階段:
(1)總線請求和仲裁階段:當有多個模塊提出總線請求時,必須由仲裁機構仲裁,確定將總線的使用權分配給哪個模塊。
(2)尋址階段:取得使用總線權的模塊,經(jīng)總線發(fā)出本次要訪問的存儲器或I/O端口的地址和有關命令。
。3)傳送數(shù)據(jù)階段:主模塊(指取得總線控制權的模塊)與其他模塊之間進行數(shù)據(jù)的傳送。
。4)結束階段:主從模塊將有關信息從總線上撤除,主模塊交出總線的控制權。
3.時鐘周期、總線周期和指令周期
。1)時鐘周期:微處理器執(zhí)行指令的最小時間單位,又稱T狀態(tài)。它通常與微機的主頻有關。
。2)總線周期:CPU對存儲器或I/O端口完成一次讀/寫操作所需時間。例如:IBM PC/XT的基本總線周期由4個時鐘周期T1~T4組成,80486的基本總線周期由T1和T2兩個時鐘周期組成。當外設速度慢時,可插入等待周期Tw。
。3)指令周期:CPU執(zhí)行一條指令所需的時間。指令周期由若干個總線周期組成,不同指令執(zhí)行的時間不同;同一功能的指令,尋址方式不同時,所需的時間也不同。
微處理器執(zhí)行不同指令時,時間有很大的差別,但每條指令都有各自固定的時序?qū)。大多?shù)指令由存儲器讀/寫、I/O端口讀/寫、中斷響應等基本的總線周 期組成。總線的時序是指與完成總線的操作有關的地址線、數(shù)據(jù)線、控制信號和時鐘信號相互之間的定時關系,一般可用時序圖來表示。
2.5.280486的總線操作時序
80486支持多種數(shù)據(jù)傳輸,以滿足高性能系統(tǒng)的需要。總線操作有:單周期或多周期、突發(fā)或非突發(fā)、可高速緩存或不可高速緩存等;傳送的數(shù)據(jù)可以是8位、16位或32位。這里僅對幾種重要的總線周期進行說明。
1.不可高速緩存的非突發(fā)單周期
非突發(fā)單周期是由RDY有效信號結束的總線周期。不可高速緩存的非突發(fā)單周期的讀周期和寫周期均含有兩個時鐘周期,稱之為基本的2-2總線周期,時序如 (a)所示(Ti表示空閑周期)。CPU在第一個時鐘周期T1輸出低電平信號ADS,表明地址總線上輸出的地址信號和總線周期定義信號有效。在第二個時鐘 周期T2結束時,CPU采樣RDY信號。如RDY信號為低電平,表示數(shù)據(jù)讀/寫完成,并結束當前總線周期;如RDY信號為高電平,表示數(shù)據(jù)讀/寫未完成, 則需要插入等待狀態(tài)T2周期,并在該周期結束時,采樣RDY信號為低電平,表示數(shù)據(jù)讀/寫完成,結束當前總線周期。這種方式的讀/寫周期均由3個時鐘周期 構成,稱之為基本的3-3周期,時序如(b)所示。事實上,只要CPU采樣RDY信號無效,就可以在總線周期中插入任意個等待狀態(tài)周期,直到采樣RDY信 號為低電平時,結束當前總線周期。
2.不可高速緩存的非突發(fā)多周期
不可高速緩存的非突發(fā)多周期時序。CPU在第 一個數(shù)據(jù)讀周期的T2內(nèi),若BLAST輸出高電平,指示外部系統(tǒng),這是一次多周期傳輸。在該T2結束時,CPU采樣RDY為低電平,讀入數(shù)據(jù);在第二個數(shù) 據(jù)讀周期的T2內(nèi),若BLAST輸出低電平,指示外部系統(tǒng)結束多周期傳輸,否則重復上述過程;在每個讀周期的T2結束時,采樣RDY為低電平并讀入數(shù)據(jù), 直到結束。KEN在整個數(shù)據(jù)傳輸過程中保持高電平,以表示是不可高速緩存的周期。64位浮點裝入或128位預取的內(nèi)部請求必須占用多周期;外部系統(tǒng)每次只 傳輸8位或16位數(shù)據(jù)時,也可能需要多周期。
3.不可高速緩存的突發(fā)周期
對需要多周期傳輸?shù)娜魏我螅?0486都可以接受突發(fā)周期。如果在第一個數(shù)據(jù)讀周期,外部系統(tǒng)送回的有效信號是BRDY而不是RDY,則將多周期數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼埱筠D(zhuǎn)換成一個突發(fā)周期,時序。
作者:大學生新聞網(wǎng) 來源:大學生新聞網(wǎng)
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