第7章 系統(tǒng)總線

1、1本章討論的主要內(nèi)容：本章討論的主要內(nèi)容：第第6 6章章 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線接口的基本概念接口的基本概念中斷方式及其接口組成中斷方式及其接口組成DMADMA方式及其接口組成方式及其接口組成總線的基本概念總線的基本概念主機(jī)和外設(shè)的連接方式主機(jī)和外設(shè)的連接方式2主機(jī)和外設(shè)的連接方式主機(jī)和外設(shè)的連接方式1.1.輻射式輻射式 主機(jī)主機(jī)I/OI/OI/OI/OI/OI/O早期：不易擴(kuò)展早期：不易擴(kuò)展 主機(jī)主機(jī) 接口接口 接口接口I/OI/OI/OI/OI/OI/O現(xiàn)在：便于擴(kuò)展現(xiàn)在：便于擴(kuò)展第一節(jié)第一節(jié) 概述概述32.2.總線式總線式 主機(jī)主機(jī) 接口接口 接口接口I/OI/O I/OI/O I/OI/O便

2、于擴(kuò)展便于擴(kuò)展總線總線3.3.通道式通道式 主機(jī)主機(jī) 通道通道 通道通道I/OI/OI/OI/OI/OI/O并行能力并行能力提高提高4接口類型與功能接口類型與功能I/OI/O接口指接口指主機(jī)主機(jī)和和外設(shè)外設(shè)的交接部分的交接部分位于位于系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線和和外設(shè)外設(shè)之間之間 接口接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線外設(shè)外設(shè)1. 1. 接口分類接口分類(1)(1)按數(shù)據(jù)傳送格式劃分按數(shù)據(jù)傳送格式劃分 并行接口并行接口 接口接口外設(shè)外設(shè)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。接口與系統(tǒng)總線、接口與外設(shè)均按并行方式傳送數(shù)據(jù)。并并并并數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳送。數(shù)據(jù)各位同時(shí)傳送。 串行接口串行接口適用于設(shè)備

3、本身并行工作，距主機(jī)較近的場合。適用于設(shè)備本身并行工作，距主機(jī)較近的場合。并并串串接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。接口與系統(tǒng)總線并行傳送，接口與外設(shè)串行傳送。數(shù)據(jù)逐位分時(shí)傳送。數(shù)據(jù)逐位分時(shí)傳送。適用于設(shè)備本身串行工作，或距主機(jī)較遠(yuǎn)，或需減少傳適用于設(shè)備本身串行工作，或距主機(jī)較遠(yuǎn)，或需減少傳送線的情況。送線的情況。 異步接口異步接口直接程序傳送接口直接程序傳送接口(3)(3)按按I/OI/O傳送控制方式劃分傳送控制方式劃分中斷接口中斷接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。接口與系統(tǒng)總線的信息傳送采用異步應(yīng)答方式。DMADMA接口接口(2)(2)按時(shí)序控制方式劃分按時(shí)序控制方式

4、劃分 同步接口同步接口接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制接口與系統(tǒng)總線的信息傳送由統(tǒng)一時(shí)序信號(hào)控制. .串串- -并格式轉(zhuǎn)換（串口）并格式轉(zhuǎn)換（串口）3.3.預(yù)處理預(yù)處理傳送控制命令與狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)傳送控制命令與狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)I/OI/O傳送控制方式。傳送控制方式。數(shù)據(jù)通路寬度轉(zhuǎn)換（并口）數(shù)據(jù)通路寬度轉(zhuǎn)換（并口）電平轉(zhuǎn)換電平轉(zhuǎn)換4.4.控制功能控制功能 接口主要功能接口主要功能接收接收CPUCPU送來的地址碼，送來的地址碼，1.1.尋址尋址選擇接口中的寄存器供選擇接口中的寄存器供CPUCPU訪問。訪問。2.2.數(shù)據(jù)緩沖數(shù)據(jù)緩沖實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)的速度匹配。實(shí)現(xiàn)主機(jī)與外設(shè)的速度匹配。緩沖深度

5、與傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)。緩沖深度與傳送的數(shù)據(jù)量有關(guān)。86.1.1 6.1.1 總線總線一、總線定義、特點(diǎn)和實(shí)體一、總線定義、特點(diǎn)和實(shí)體1.1.定義：定義：一組能為多個(gè)部件一組能為多個(gè)部件分時(shí)共享分時(shí)共享的信息傳送線路。的信息傳送線路。2.2.特點(diǎn)：特點(diǎn)：分時(shí)、共享。分時(shí)、共享。通常作法：發(fā)送部件通過通常作法：發(fā)送部件通過OCOC組件或三態(tài)門分時(shí)發(fā)送信組件或三態(tài)門分時(shí)發(fā)送信息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。息，由打入脈沖將信息送入指定接收部件。3.3.實(shí)體：實(shí)體：一組傳送線與相應(yīng)控制邏輯一組傳送線與相應(yīng)控制邏輯CPUCPU內(nèi)設(shè)置控制邏輯內(nèi)設(shè)置控制邏輯設(shè)置總線控制器設(shè)置總線控制器兩種控制邏兩種控制

6、邏輯設(shè)置方式輯設(shè)置方式96.1.2 6.1.2 總線分類總線分類1.1.按功能劃分按功能劃分（1 1）CPUCPU內(nèi)總線內(nèi)總線CPUCPU芯片內(nèi)寄存器與算邏部件之間互連的總線。芯片內(nèi)寄存器與算邏部件之間互連的總線。 (ALU(ALU總線總線) )單組數(shù)據(jù)線單組數(shù)據(jù)線( (單向、雙向單向、雙向) )或多組數(shù)據(jù)線，或多種總線。或多組數(shù)據(jù)線，或多種總線。（2 2）部件內(nèi)總線）部件內(nèi)總線插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線。插件板內(nèi)各芯片之間互連的總線。 （局部總線、片級(jí)總線）（局部總線、片級(jí)總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。（3 3）系統(tǒng)總線）系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間，或各插件

7、板之間互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各功能部件之間，或各插件板之間互連的總線?？偩€。 （板級(jí)總線）（板級(jí)總線）包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。包括地址、數(shù)據(jù)、控制線。102.2.按時(shí)序控制方式劃分按時(shí)序控制方式劃分（4 4）外總線）外總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)之間互連的總線。總線。 （通信總線）（通信總線）分為數(shù)據(jù)線分為數(shù)據(jù)線( (與地址復(fù)用與地址復(fù)用) )、控制線。、控制線。（1 1）同步總線）同步總線由由統(tǒng)一時(shí)序統(tǒng)一時(shí)序控制總線傳送操作?？刂瓶偩€傳送操作。時(shí)鐘周期、同步脈沖時(shí)鐘周期、同步脈沖在固定時(shí)鐘周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送，由同步脈沖定時(shí)打入。在固定

8、時(shí)鐘周期內(nèi)完成數(shù)據(jù)傳送，由同步脈沖定時(shí)打入。例例. .打入地址打入地址打入數(shù)據(jù)打入數(shù)據(jù)時(shí)鐘時(shí)鐘T1T3T2T4地址地址讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)11 總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求（2 2）異步總線）異步總線無固定時(shí)鐘周期劃分，總線周期時(shí)間由傳送的實(shí)際需要決無固定時(shí)鐘周期劃分，總線周期時(shí)間由傳送的實(shí)際需要決定；以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。定；以異步應(yīng)答方式控制總線傳送操作。例例. . ( (設(shè)備設(shè)備 CPU)CPU) 總線批準(zhǔn)總線批準(zhǔn) (CPU (CPU 設(shè)備設(shè)備) ) 主同步主同步 ( (主主 從從) ) 從同步從同步 ( (從從 主主) ) 總線周期總線周期 總線傳送總線傳送 （時(shí)間可變）（時(shí)間可變） （時(shí)間

9、可變）（時(shí)間可變） 總線權(quán)切換總線權(quán)切換12例例. .（3 3）擴(kuò)展同步總線）擴(kuò)展同步總線以時(shí)鐘周期為時(shí)序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時(shí)鐘數(shù)可變。以時(shí)鐘周期為時(shí)序基礎(chǔ)，允許總線周期中的時(shí)鐘數(shù)可變。注意幾個(gè)注意幾個(gè)“周期周期”概念：概念：時(shí)鐘周期：時(shí)鐘周期： CPUCPU一步操作一步操作( (一次內(nèi)部數(shù)據(jù)通路傳送一次內(nèi)部數(shù)據(jù)通路傳送) )時(shí)間。時(shí)間?？偩€周期：總線周期： 經(jīng)過總線的一次數(shù)據(jù)傳送經(jīng)過總線的一次數(shù)據(jù)傳送( (訪存訪存) )時(shí)間。時(shí)間。通常包含若干時(shí)鐘周期。通常包含若干時(shí)鐘周期。工作周期：工作周期： 指令周期中的一個(gè)操作階段。指令周期中的一個(gè)操作階段。可包含多個(gè)總線周期?？砂鄠€(gè)總線周期。

10、（模型機(jī)的一個(gè)總線周期只包含一個(gè)時(shí)鐘周期）（模型機(jī)的一個(gè)總線周期只包含一個(gè)時(shí)鐘周期）時(shí)鐘時(shí)鐘T1T3T2T4T4T4Tw送地址送地址讀讀/寫數(shù)據(jù)寫數(shù)據(jù) 結(jié)束結(jié)束總線周期總線周期( (5T) )133.3.按數(shù)據(jù)傳送格式劃分按數(shù)據(jù)傳送格式劃分（1 1）并行總線：）并行總線： 同時(shí)傳送各位信息。同時(shí)傳送各位信息。（2 2）串行總線：）串行總線： 分時(shí)逐位傳送各位信息。分時(shí)逐位傳送各位信息。CPUCPU內(nèi)總線內(nèi)總線：同步、并行：同步、并行系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線：同步、異步、擴(kuò)展同步、并行：同步、異步、擴(kuò)展同步、并行外總線外總線：異步、并行、串行：異步、并行、串行141.1.什么是總線標(biāo)準(zhǔn)什么是總線標(biāo)準(zhǔn)對(duì)總線信號(hào)組成、信號(hào)引腳含義、信號(hào)電平等作統(tǒng)一對(duì)總線信號(hào)組成、信號(hào)引腳含義、信號(hào)電平等作統(tǒng)一規(guī)定。規(guī)定。便于靈活組成系統(tǒng)。便于靈活組成系統(tǒng)。電源、地址、數(shù)據(jù)、電源、地址、數(shù)據(jù)、控制控制時(shí)序時(shí)序：時(shí)鐘、定時(shí)、應(yīng)答：時(shí)鐘、定時(shí)、應(yīng)答6.1.3 6.1.3 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)2.2.為何制定總線標(biāo)準(zhǔn)為何制定總線標(biāo)準(zhǔn)3.3.系統(tǒng)總線信號(hào)組成系統(tǒng)總線信號(hào)組成數(shù)傳控制數(shù)傳控制：M M讀讀/ /寫、寫、