3.2.1 32位处理器状态转换
在微型计算机中,处理器所启动的总线周期通常由几个时钟周期组成,当这些时钟周期被赋予不同含义时,这些时钟周期就呈现出不同的时钟状态。从80386开始,这些时钟状态有Ti、T1、T2、T12、T2P和TD等。不同总线周期的时钟状态可能不同,即使相同的总线周期,但在不同的情况下,其组成时钟状态也可能不同。IA-32结构处理器的主要时钟状态如下:
Ti:总线后台状态,也称空闲状态。在Ti状态下,没有总线周期的运行,处理器根据HOLD、AHOLD和输入的状态决定是否驱动地址和状态信号。当
或RESET有效后,迫使处理器回到该状态Ti,而HOLD只能在该状态下驱动。
T1:总线周期的第一个时钟状态。在T1状态下,处理器驱动相关的地址信号和总线周期定义信号,这是一个在线(占用总线)的总线时钟状态。
T2:总线周期的第二个或后续的时钟状态。在T2期间,对于写周期,CPU输出到数据总线上的数据稳定有效;对于读周期,CPU希望系统逻辑提供的数据稳定出现在数据总线上,CPU开始采样并判断信号(相当于8086的READY信号),这是一个在线的总线时钟状态。
T12:出现该时钟状态时,说明总线上至少将有两个连续的在线总线周期。T12时钟状态既作为前一个总线周期的T2状态,完成前一个总线周期的数据驱动或采样,又作为下一个总线周期的T1状态,以启动下一个总线周期。
T2P:出现该时钟状态时,说明总线上至少将有两个连续的在线总线周期。若处理器处于T2P状态,说明前一个总线周期还未完成,下一个总线周期又已启动,在下一个总线周期中出现的T2P状态仅作为前一个总线周期的T2状态,以完成前一个总线周期的数据采集和数据驱动。
TD:总线静止状态。当总线出现连续不同类型的在线总线周期时,如果前一个总线周期还未完成,则下一个不同类型的总线周期又已启动,即出现了T12状态,为了完成不同类型总线周期的转换,必须在T12和前一个总线周期完成后,下一个总线周期的T2之前,插入一个静止时钟状态TD。如果总线上只有一个周期在线或后续在线周期类型相同,则无需插入TD。
图3.8中各状态之间的相互转换关系如下:
(1)无请求等待。
(2)有请求等待:处理器转入Ti状态,启动一个新的总线周期。
(3)总有效:在无效时,一个在线的周期总是会转入T2状态处理数据传输。
(4)所希望的最后应答还未到达:如果无新请求等待或
无效,处理器便停止在T2状态,直到传输结束。
(5)所希望的最后应答到达(有请求等待):当前总线周期完成时,如果有一个新的请求等待,并且
采样有效,处理器立即转入T1状态,从T1状态开始处理新的总线周期。
注:在T1和T12中必须有效。
如果有效,无论处于何种状态,在下一个时钟都转换到Ti状态。
如果采样到RESET有效,无论处于何种状态,都将转换到Ti状态。
图3.8 IA-32处理器总线周期转换
(6)所希望的最后应答还未到达(无请求等待):当处理器完成当前总线周期后,如果无总线周期等待执行,并且
无效,处理器将返回到后台状态。
(7)所希望的最后应答还未到达(有请求等待):当处理器正在处理当前的在线周期时,如果有其他的周期正等待执行和
有效,处理器转入T12状态,表示处理器在总线上启动了两个在线总线周期,在T12期间出现的
用于启动第二个总线周期。
(8)前一总线周期所希望的最后应答还未到达(无静止时钟):当处理器完成前一总线周期,且下一总线周期的类型与前一总线周期相同,即无需静止时钟时,处理器转入T2状态。
(9)前一总线周期所希望的最后应答还未到达(需要静止时钟):当处理器完成前一总线周期,且下一总线周期的类型不同于前一总线周期,即需要插入静止时钟状态时,处理器转入TD状态。
(10)前一总线周期所希望的最后应答还未到达:若
无效,在一总线周期还没有完成,下一总线周期已经启动时,处理器总是转入T2P状态,先完成前一总线周期的数据传输状态T2。
(11)前一总线周期所希望的最后应答还一直未到达:处理器停止在T2P状态,直到前一个总线周期完成数据的传输。
(12)前一总线周期所希望的最后应答到达:当处理器完成当前一个周期,总线周期与前一总线周期类型相同,无需插入静止时钟状态时,处理器转入T2状态,开始传输下一总线周期的数据。
(13)前一总线周期所希望的最后应答到达(需要静止时钟):当处理器完成前一总线周期,下一总线周期的类型不同于前一总线周期,需要插入静止时钟状态时,处理器转入TD状态,完成总线周期的切换。
(14)有请求等待,并且采样有效:如果有一个新的请求等待,且又采样到
有效,处理器进入T12状态,重新启动下一总线周期。
(15)无请求等待,并且采样无效:如果没有新的请求等待,且又采样到
无效,处理器进入T2状态,继续已经启动了的下一总线周期。
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