第2章+微处理器与总线.ppt

2.1 微处理器概述 2.2 8088/8086微处理器 2.2.1 8088/8086 CPU的特点 2.2.2 8088CPU的外部引线及其功能 2.2.3 8088/8086 CPU 功能结构 2.2.4 8088/8086 CPU 的存储器组织 段基址与段内偏移量 2.2.5 8088/8086 CPU的工作时序 2.3 80386 微处理器 2.3.3 80386的主要引脚信号 2.3.4 80386内部寄存器 2.3.5 80386的工作模式 保护虚拟地址方式 虚拟8086 2.4 Pentium 4 微处理器 2.5 总 线 2.5.2 总线的基本功能 2.5.3 通常系统总线和外设总线标准 2.5.4 8088系统总线 1、集中式仲裁方式 将总线访问的控制逻辑做在一个控制器中，通过将所有总线请求集中起来，采用一个特定的仲裁算法来进行仲裁。 该总线控制器可能是处理器中的部件，也可能是一个独立的控制单元。系统中每个设备至少有两条控制线连接到总线控制器上 一条是送往总线控制器的总线请求信号BR； 另一条是总线控制器送出的总线授权信号BG； （可能）还有一条送往总线控制器的总线忙信号BS。 常用的集中式总线仲裁方式主要有链式查询方式、计数器定时查询方式和独立请求方式。 链式查询方式 计数器查询方式 独立请求方式 优点：只用很少几根线就能实现按一定优先级的总线仲裁，并且链式结构很容易扩充设备。 缺点：对查询链的电路故障很敏感，如果第i个设备接口中有关链的电路出现故障，则该设备后的设备都不能工作。 查询链的优先级是固定不变的，假如优先级高的设备出现繁忙的总线请求，则优先级低的设备可能长期得不到总线的使用权。 ① 链式查询方式 ② 计数器查询方式 为总线上的每个设备分配一个总线地址，各设备的总线地址按连续值分配，并且在总线控制器中设置一个计数器，若设备数为N，计数器的位数n应满足。总线请求信号BR和总线忙信号BS与链式查询方式同样地与控制器连接。 计算器定时查询方式的优先级设置较为灵活，但它需要增加额外的计数线。 ③独立请求方式 优点：响应速度快，即确定优先响应的设备所花费的时间少，不需要一个设备接一个设备地查询；而且，对优先级的控制非常灵活，总线控制器可以根据一定的仲裁算法给各请求线以固定的优先级；也可以通过编程设置动态优先级；另外还可以用屏蔽（禁止）某个请求线的办法，不响应无效设备的请求。由于独立请求方式的这些优点，因此现代总线标准普遍采用独立请求方式。 2、分布式仲裁 分布式仲裁方式没有独立的总线控制器，总线上每个主设备都有自己的总线仲裁逻辑。每次总线仲裁都由各个设备的总线仲裁逻辑根据一定的仲裁算法来决定自己是否占用总线。 常用的分布式仲裁方式分为： 自举分布式 冲突检测分布式 并行竞争分布式 ①自举分布式仲裁 自举分布式仲裁方式中，每个设备有一根自己的总线请求线，每个需要总线请求的设备在各自的总线请求线上发出请求信号，同时接收其他设备的总线请求信号； 如果没有接收到优先级比自己高的设备的总线请求信号，且此时“总线忙”信号无效，则该设备可以立即使用总线，并发出“总线忙”信号以阻止其他设备使用总线。 如果一个设备在发出总线请求信号时，同时也检测到其他优先级更高的设备也请求使用总线，则该设备放弃本次对总线的请求。 “总线忙”信号是多个设备共享的一根信号。 自举分布式仲裁方式的缺点是：需要较多的连线，每个设备不仅要有发出总线请求的线，还要有接收其他设备的总线请求线。 ②冲突检测分布式仲裁方式 主要用于网络通信总线。 每个设备都可以独立地请求总线，当某个设备要使用总线时，它首先检测是否有其他设备正在使用总线，如果没有，则置总线忙，然后使用总线； 如果多个设备同时检测到总线不忙而造成同时使用总线时会产生冲突，这时检测到冲突，并按照某种策略在冲突的各方选择一个设备获得总线控制权。不同的系统可以有不同的冲突解决策略，例如，以太网中，在同时访问总线的情景发生时，设备便检测到“冲突”，采用的策略是冲突的几个设备都停止传送，经过一段随机延迟时间，再重新向抢占总线，直到抢占总线发送数据成功为止。这样冲突就解决了，这也就是以太网的不确定性特征，是一种不可预测的仲裁方案。 ALOHO ③并行竞争仲裁方式 每个主设备都有自己的仲裁号和控制器，当某个设备有总线请求时，把它的仲裁号发送到共享的仲裁线上，每个设备的控制器将仲裁线上接收到的号与自己的仲裁号进行比较，如果比自己的仲裁号大，则在仲裁线上撤销自己的仲裁号。最后，竞争获胜者的仲裁号被保留在仲裁线上。显然，这种方案中仲裁号越大，优先级越高。 并行竞争分布式仲裁比自举分布式仲裁所需的的连接线要少，因为，并行竞争分布式仲裁中，对于n根仲裁线可以表示2n个优先级。例