接口与通信技术第二章

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接口与通信技术第二章
• 在访问外设的第一个时钟周期输出低电平（无
效），其它时间输出状态信号S6~S3。其中，S6 恒为低电平，S5反映中断允许标志IF的状态，S4 和S3的编码反映CPU当前对段寄存器的使用情况， 如表2-1所示，表中不使用段寄存器的操作指I/O
访问和中断响应等。
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• ② HLDA（HOLD Acknowledge）：占用总 线响应信号引脚，输出，高电平有效。有效时， 表示CPU已响应占用总线请求，并将总线释放给 申请占用总线的主控设备。此时CPU的地址线、 数据线及具有三态输出能力的控制线将呈现高阻， 使总线请求设备可以顺利接管和使用总线。使用 完毕后，请求信号HOLD将转为无效，响应信号 HLDA也随之转为无效，CPU将重新掌管总线。
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• ⑧ SS0（System Status）：（最小组态模式下的） 系统状态0输出信号引脚。SS0、IO/M和DT/R一 道，通过编码可以指示CPU在最小组态模式下的8 种工作状态，如表2-2所示。其中，暂停状态在执 行HLT指令后出现；过度状态在总线操作即将结
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• 5. 其它引脚
• ① RESET：复位请求信号引脚，输入，高电平有 效。有效时，将使CPU回到初始化状态。当它从 有效转为无效时，CPU重新开始工作。为保证可 靠复位，在上电复位（冷启动）时，要求其有效 时间应维持50μs以上；在按钮复位（热启动）时， 要求其有效时间应维持4个时钟周期以上。
• 3. 中断请求和响应引脚
• ① INTR（Interrupt Request）：可屏蔽中断请 求信号引脚，输入，高电平有效。有效时，表示 中断请求源向CPU申请屏蔽中断。该请求的优先 级别较低，通过关中断指令CLI可清除CPU内的标 志寄存器的中断允许标志IF，充而对该中断请求 进行屏蔽。
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• ③ WR（Write）：写控制信号引脚，输出，三 态，低电平有效。有效时，表示CPU正在将数据 写到存储器单元或I/O端口中。 ④ RD（Read）： 读控制信号引脚，输出，三态，低电平有效。有 效时，表示CPU正在从存储器单元或I/O端口中读 取数据。
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•
BM PC/XT采用的CPU为Intel 8088，图2-1
给出了Intel 8088的引脚图，第一章图1-4给出了
Intel 8086的引脚图，比较两图可以看出，两者
引脚图基本相同。事实上，Intel 8088同Intel
8086很相近，都是16位微处理器，内部运算器和
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• 可屏蔽中断请求用于常规的中断服务，例如，
当某个外设需要传送数据时，可通过该引脚向 CPU申请可屏蔽中断。
• ② INTA（Interrupt Acknowledge）：可屏蔽 中断响应信号引脚，输出，低电平有效。有效时， 表示来自INTR引脚的中断请求已被CPU响应， CPU将进入中断响应周期。
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2020/11/20
接口与通信技术第二章
第一节Intel 8088微处理器的外部特性
•
微处理器是微型计算机的核心部件，其外部
特性表现在它的引脚信号上，并通过引脚的连接
在微型计算机中发挥作用
• 一 Intel 8088的两种组态模式
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• IO/M、WR和RD这三个信号构成了微型机的 基本控制信号，组合后可形成四种基本的总线控 制，即存储器写MEMW、存储器读MEMR、I/O 写IOW和I/O读IOR。
• ⑤ READY：存储器或I/O端口就绪信号引脚， 输入，高电平有效。存储器或I/O端口可利用该 信号无效（低电平时）来请求CPU延长时序。
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• 二 最小组态下的引脚定义
• 在最小组态模式下，8088提供了系统所需要的 全部控制信号。其引脚功能虽比较简单，但反映 了系统工作的基本原理。
• 1. 数据和地址引脚
• 8088的所有引脚信号中，数量最多的是数据和 地址信号。为减少引脚数，8088采用了引脚信号 分时复用的方法。所谓分时复用，
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•
就是同一引脚在不同的时刻具有不同的功能。
最常用的复用是地址和数据的复用。
• ① AD7~AD0（Address/Data）：地址/数据分 时复用引脚，双向，三态。在访问存储器或外设 的总线操作周期中，这些引脚在第一个时钟周期 输出存储器或I/O端口的低8位地址A7~A0，其它 时间用于传送8位数据D7~D0。
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• ③ NMI（Non-Mask Interrupt）：不可屏蔽 中断请求信号引脚，输入，上升沿有效。有效时， 表示外界向CPU申请不可屏蔽中断。该中断请求 的优先级别高于INTR，且不能在CPU内被屏蔽 （即CPU内的中断允许标志IF对其不起作用）。 当系统发生紧急情况时，可通过它向CPU申请不 可屏蔽中断服务。
束时出现，它意味着下个总线操作即将开始。
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表2-2 最小组态模式下的状态编码
IO/M DT/R
SS0 CPU的 工作状态
０
０
０ 取指令
０
０
１ 存储器读
０
１
０ 存储器写
０
１
１ 过渡状态
１
０
０ 中断响应
１
０
１ I/O读
１
１
０ I/O写
１
１
１ 暂停
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•
而8088在寻址I/O时只使用20位地址中的
低16位，即A15~A0，或低8位，即A7~A0，对I/O 编程时，我们只需使用低16位或低8位地址即可，
亦即8088访问I/O时，不像访问存储器时需要进
行逻辑地址到物理地址的转换
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• 2. 读写控制引脚
• 这是一组读写控制引脚信号，是微处理器的控制 总线。
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•
CPU复位时，其内部寄存器和外部引脚的状
态如表2-3所示。表中同时给出了两种组态下引脚
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• 已被响应，并令外设将其中断向量号送到中断响 应周期由连续两个总线周期构成，每个总线周期 都会从INTA引脚输出一个负脉冲，以此通知外设 其中断请求数据总线。此后，CPU接收中断向量 号，据此得知哪个设备有中断请求，并转入相应 的中断服务程序入口，为它提供相应的服务。
寄存器都是16位，
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• 同样具有20位地址线，可以寻址1MB的内存空 间和64K个I/O端口，其指令系统完全兼容。两者 不同的是，8088的外部数据总线为8位，而8086 为16位，因而8086是真正的16位微处理器，而 8088被称为“准16位”微处理器，
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• 可利用该信号来控制数据收发器，以便对数据 总线进行适时的驱动。
• ⑦ DT/R（Data Transmit/Receive）：数据发送 或接收信号引脚，输出，三态。该信号指示数据 总线上数据的流向：高电平时数据自CPU输出到 总线（发送），低电平时数据从总线输入到CPU （接收）。可利用该信号来控制数据收发器对数 据的驱动方向。
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表2-1 S4和S3编码的意义
S4 S3
意义
0 0 当前正使用DS段寄存器
0 1 当前正使用SS段寄存器
1 0 当前正使用CS或未使用段寄存器
1 1 当前正使用ES段寄存器
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注意，在软件编程时，我们用逻辑地址（两 个16位数）来对存储器单元进行寻址，但是实际 上，8088访问存储器时，是用20位物理地址，即 引脚A19~A0来寻址存储器单元。从逻辑地址到物 理地址的转换，是由8088在其内部自动完成的。
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• ② A15~A8（Address）：8位地址引脚，输出， 三态。这些引脚在访问存储器或外设时，提供全 部20位地址中的8位地址A15~A8。
• ③ A19/S6~A16/S3（Address/Status）：地址/ 状态分时复用引脚，输出，三态。这些引脚在访 问存储器的第一个时钟周期输出高4位地址 A19~A16，
• ① ALE（Address Latch Enable）：地址锁存允 许引脚，输出，三态，高电平有效。有效时，表 示复用引脚（AD7~AD0和A19/S6~A16/S3）上正 在传送地址信号。由于地址在复用引脚上出现的 时间很短暂，
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• 所以，系统需要利用ALE信号将地址锁存到地 址锁存器中以备使用。
一片8088CPU。它工作在最大组态模式，系统总
线由8088和8288共同形成和管理。此外，系统
中安排了数值运算协处理器8087的插座，供用户
选用，但没有使用输入/输出协处理器8089和总
线总裁器8289。
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• 图2-1示出了8088在两种组态下的引脚定义， 注意某些引脚在两种组态下有不同的功能。图中， 未加括号的为不区分最大组态或最小组态的引脚 定义，加括号的为最大组态下的引脚定义。在构 成应用系统时，最大组态和最小组态模式有不同 的总线形成办法。
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• 在总线操作周期中，8088CPU会在第3个时钟 周期的前沿测试该引脚，如果测到有效（高电平 时），表示被访问的存储器或I/O端口已就绪， CPU将在第4个时钟周期后结束数据存取总线操作； 如果测到无效（低电平时），表示被访问的存储 器或I/O端口跟不上CPU的操作速度，
• ② IO/M（Input and Output/Memory）： 8088访问I/O或者存储器指示引脚，输出，三态。 该引脚为高电平时，表示CPU将访问I/O端口，此 时地址总线A15~A0提供16位的I/O端口地址；为 低电平时，表示CPU将访问存储器，此时地址总 线A19~A0提供20位的存储器物理地址
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• 4. 总线请求和响应引脚
• ① HOLD：占用总线请求信号引脚，输入，高电 平有效。有效时，表示其它总线主控设备向CPU 申请占用总线。该信号从有效回到无效时，表示 总线主控设备对总线的使用已经结束，通知CPU 收回对总线的控制权。在系统中，浮点运算协处 理器和DMA控制器等总线主控设备都可以通过该 引脚向CPU申请总线的使用权
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可以寻址1MB的内存空间和64K个I/O端口，其 指令系统完全兼容。两者不同的是，8088的外部 数据总线为8位，而8086为16位，因而8086是真 正的16位微处理器，而8088被称为“准16位” 微处理器，IBM选择8088为IBM PC/XT的CPU的 原因是当时外部设备的数据宽度均为8位，并考虑 到价格因素。
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• IBM选择8088为IBM PC/XT的CPU的原因是当 时外部设备的数据宽度均为8位，并考虑到价格因 素。局资源的竞争，每个CPU都需要有总线总裁 器8289来管理它们对系统总线和系统资源的使用。
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•
IBM PC/XT是一个单CPU微型机，只使用
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BM PC/XT采用的CPU为Intel 8088，图2-1 给出了Intel 8088的引脚图，第一章图1-4给出了 Intel 8086的引脚图，比较两图可以看出，两者 引脚图基本相同。事实上，Intel 8088同Intel 8086很相近，都是16位微处理器，内部运算器 和寄存器都是16位，同样具有20位地址线，
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•
此时CPU将插入等待周期TW。CPU会在等
待周期中继续监测READY信号，有效时则进入第
4个时钟周期，否则继续插入等待周期TW。 ⑥
DEN（Data Enable）：数据允许信号引脚，输
出，三态，低电平有效。有效时，表示复用的数
据总线上正在传送数据，
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