唐朔飛_計(jì)算機(jī)組成原理-于建志_第3章

1、第章 系統(tǒng)總線3.1 總線的基本概念總線的基本概念3.2 總線的分類總線的分類3.3 總線特性及性能指標(biāo)總線特性及性能指標(biāo)3.4 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)3.5 總線控制總線控制一、分散連接與總線連接一、分散連接與總線連接計(jì)算機(jī)五大部件之間的互連方式有兩種： 分散式連接：分散式連接：各部件之間通過(guò)單獨(dú)的連線連接。 總線式連接：總線式連接：各部件均連接到一組公共信息傳輸上。 馮馮諾依曼計(jì)算機(jī)硬件框圖諾依曼計(jì)算機(jī)硬件框圖存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸入設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器輸出設(shè)備輸出設(shè)備以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)硬件框圖以存儲(chǔ)器為中心的計(jì)算機(jī)硬件框圖程序程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)

2、算器控制器控制器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)果計(jì)算計(jì)算概念概念 總線是一種數(shù)據(jù)通道，由系統(tǒng)中各部件所共享?；蛘哒f(shuō)，是在部件與部件之間、設(shè)備與設(shè)備之間傳送信息的一組公用信號(hào)線。在主控設(shè)備（部件或設(shè)備）的控制之下，將發(fā)送設(shè)備（部件或設(shè)備）發(fā)出的信息準(zhǔn)確地傳送給某個(gè)接收設(shè)備的信號(hào)通路。 總線的特點(diǎn)在于其公用性，即它可同時(shí)掛接多個(gè)部件或設(shè)備。如果是某兩個(gè)部件或設(shè)備之間專用的信號(hào)連線，就不能稱之為總線?？偩€是連接計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)內(nèi)多種設(shè)備的通信線路?？偩€概念中兩個(gè)常用的技術(shù)術(shù)語(yǔ)。主控設(shè)備（主控設(shè)備（MasterMaster） 也就是通常所說(shuō)的總線主控設(shè)備，它是一個(gè)部件或設(shè)備，是控制總線操作的一個(gè)部件或設(shè)備?？偩€主控設(shè)備

3、一旦被確認(rèn)就可以對(duì)總線進(jìn)行控制，并能夠著手進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。也就是說(shuō)，如果一個(gè)部件或設(shè)備欲向另一個(gè)部件或設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)，它就要獲得對(duì)總線的使用權(quán)，成為總線主控設(shè)備, 才可以通過(guò)總線將數(shù)據(jù)傳送給另一個(gè)設(shè)備。 從屬設(shè)備（從屬設(shè)備（SlaveSlave） 從屬設(shè)備能夠響應(yīng)在總線上對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送的請(qǐng)求，但總線從屬設(shè)備自己不能啟動(dòng)這種在總線上進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的請(qǐng)求。也就是說(shuō)，如果一個(gè)部件或設(shè)備欲接收從總線主控設(shè)備發(fā)過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，首先必須獲得對(duì)總線的使用權(quán)，答應(yīng)總線主控設(shè)備，并發(fā)出可以收數(shù)據(jù)的響應(yīng)信號(hào)。然后等待總線主控設(shè)備發(fā)出的數(shù)據(jù)，并且在控制總線的控制之下接收從數(shù)據(jù)總線上傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)。 總線標(biāo)準(zhǔn)的四個(gè)特性總線標(biāo)準(zhǔn)

4、的四個(gè)特性 物理特性： 物理特性指的是總線物理連接的方式。包括總線的條數(shù)、總線的插頭、插座是什么形狀的、引腳是如何排列的等。 功能特性：功能特性描寫的是這一組總線中每一根線的功能是什么。從功能上看，總線分成三組：地址總線，數(shù)據(jù)總線和控制總線。 電器特性：電器特性定義每一根線上信號(hào)的傳遞方向、有效電平范圍。 時(shí)間特性：時(shí)間特性定義了每根線在什么時(shí)間有效?？偩€標(biāo)準(zhǔn)的特性總線標(biāo)準(zhǔn)的特性1 1、物理特性：、物理特性： 總線的物理特性是指總線在機(jī)械物理連接總線的物理特性是指總線在機(jī)械物理連接上的特性。上的特性。 包括：包括：連線類型、數(shù)量、接插件的幾何尺寸和形狀以及引腳線的排列等。三、總線的特性三、總線

5、的特性2 2、電氣特性：、電氣特性： 總線的電氣特性是指總線的每一條信號(hào)線總線的電氣特性是指總線的每一條信號(hào)線的信號(hào)傳遞方向、信號(hào)的有效電平范圍。的信號(hào)傳遞方向、信號(hào)的有效電平范圍。 通常規(guī)定由CPU發(fā)出的信號(hào)為輸出信號(hào)輸出信號(hào)，送入CPU的信號(hào)為輸入信號(hào)輸入信號(hào)。 地址線一般為輸出信號(hào)，數(shù)據(jù)線為雙向信號(hào)，控制線的每一根都是單向的，有的為輸出信號(hào)，有的為輸入信號(hào)。三、總線的特性三、總線的特性 總線的電平表示方式有兩種：?jiǎn)味朔绞絾味朔绞胶筒罘植罘址绞椒绞健?在單端電平方式中，用一條信號(hào)線和一條公共接地線來(lái)傳遞信號(hào)。信號(hào)線中一般用高電平表示邏輯“1”，低電平表示邏輯“0”。 差分電平方式采用一對(duì)信

6、號(hào)線來(lái)傳輸信號(hào)。 RS-232通訊接口采用單端方式傳輸，低電平要低于-3V，表示邏輯“1”；高電平要高于+3V，表示邏輯“0”。 RS-485、RS-422通訊接口采用差分電平方式傳輸。三、總線的特性三、總線的特性3 3、功能特性、功能特性 ： 總線功能特性是指總線中每根傳輸線的功總線功能特性是指總線中每根傳輸線的功能。能。 如地址線用來(lái)傳輸?shù)刂沸畔?，?shù)據(jù)線用來(lái)傳輸數(shù)據(jù)信息，控制線用來(lái)發(fā)出控制信息，不同的控制線其功能不同。 4 4：時(shí)間特性：時(shí)間特性： 總線時(shí)間特性是指總線中任一根傳輸線在總線時(shí)間特性是指總線中任一根傳輸線在什么時(shí)間內(nèi)有效，以及每根線產(chǎn)生的信號(hào)之間什么時(shí)間內(nèi)有效，以及每根線產(chǎn)生

7、的信號(hào)之間的時(shí)序關(guān)系。的時(shí)序關(guān)系。 時(shí)間特性一般可用信號(hào)時(shí)序圖來(lái)說(shuō)明。 四、總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例四、總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例1. 面向面向 CPU 的雙總線結(jié)構(gòu)框圖的雙總線結(jié)構(gòu)框圖 中央處理器中央處理器 CPUI/O總線總線M總總線線主存主存 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備設(shè)備2I/O接口接口I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備n單總線（系統(tǒng)總線）單總線（系統(tǒng)總線）2. 單總線結(jié)構(gòu)框圖單總線結(jié)構(gòu)框圖 CPU 主存主存 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備設(shè)備2 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口3. 以存儲(chǔ)器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)框圖以存儲(chǔ)器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)

8、框圖系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 主存主存 CPU I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口存儲(chǔ)總線存儲(chǔ)總線3.2 3.2 總線的分類1. .片內(nèi)總線片內(nèi)總線2. .系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線芯片內(nèi)部芯片內(nèi)部 的總線的總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線控制總線控制總線雙向雙向 與機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)有關(guān)與機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)有關(guān)單向單向 與存儲(chǔ)地址、與存儲(chǔ)地址、 I/O地址有關(guān)地址有關(guān)有出有出 有入有入計(jì)算機(jī)各部件之間計(jì)算機(jī)各部件之間 的信息傳輸線的信息傳輸線控制信號(hào)應(yīng)有以下幾種類型控制信號(hào)應(yīng)有以下幾種類型 寫存儲(chǔ)器命令： 讀存儲(chǔ)器命令： 輸入/輸出寫命令： 輸入/輸出讀命令： 傳送響應(yīng)

9、： 總線請(qǐng)求： 總線允許： 中斷請(qǐng)求： 中斷響應(yīng)： 時(shí)鐘和復(fù)位：3. .通信總線通信總線串行通信總線串行通信總線并行通信總線并行通信總線傳輸方式傳輸方式 用于用于 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間 或或 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如控制儀表、移動(dòng)通信等）（如控制儀表、移動(dòng)通信等）之間的通信之間的通信3.3 3.3 總線特性及性能指標(biāo)CPU 插板插板主存主存 插板插板I/O 插板插板一、總線物理實(shí)現(xiàn)一、總線物理實(shí)現(xiàn)BUS主板主板三、總線的性能指標(biāo)三、總線的性能指標(biāo) 1 1、總線寬度：、總線寬度： 指數(shù)據(jù)總線的條數(shù)，用bit（位）表示。2 2、標(biāo)準(zhǔn)傳輸率：、標(biāo)準(zhǔn)傳輸率： 指在總線上每秒

10、能傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量，用MB/s表示。例如總線工作頻率為33MHz，總線寬度為32位，則其最大傳輸速率為132MB/s。3 3、時(shí)鐘同步、時(shí)鐘同步/ /異步：異步： 總線上的數(shù)據(jù)與時(shí)鐘同步工作的總線稱為同步總線，與時(shí)鐘不同步工作的總線稱為異步總線，四、總線的性能指標(biāo)四、總線的性能指標(biāo) 4 4、總線復(fù)用：、總線復(fù)用： 一個(gè)（或一組）物理線路，分時(shí)傳輸不同的信號(hào)，稱為總線的多路復(fù)用。5 5、信號(hào)線數(shù)：、信號(hào)線數(shù)： 即地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線的信號(hào)線之和。6 6、總線控制方式：、總線控制方式： 如仲裁方式等。7 7、其他指標(biāo)：、其他指標(biāo)： 如負(fù)載能力等ISAEISAVESA(LV-BUS)PCIA

11、GPRS-232USB模塊模塊系統(tǒng)系統(tǒng)總總線線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) 四、總線標(biāo)準(zhǔn)四、總線標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)系統(tǒng)模塊模塊標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 界界 面面總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線總線時(shí)鐘總線時(shí)鐘帶寬帶寬ISA168 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）33 MBpsEISA328 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）33 MBpsVESA(VL-BUS)3232 MHz（CPU）133 MBpsPCI326433 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）64 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）132 MBps528 MBpsAGP3266.7 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）133 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）266 MBps533 MBpsRS-232串行通信串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)終端設(shè)備

12、（計(jì)算機(jī)）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備數(shù)據(jù)終端設(shè)備（計(jì)算機(jī)）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（調(diào)制解調(diào)器）之間的標(biāo)準(zhǔn)接口（調(diào)制解調(diào)器）之間的標(biāo)準(zhǔn)接口USB串行接口串行接口總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)普通無(wú)屏蔽雙絞線普通無(wú)屏蔽雙絞線帶屏蔽雙絞線帶屏蔽雙絞線最高最高1.5 Mbps (USB1.0)12 Mbps (USB1.0)480 Mbps (USB2.0)5G bps (USB3.0) 四、總線標(biāo)準(zhǔn)四、總線標(biāo)準(zhǔn)一、ISA總線的主要特點(diǎn) ISAISA總線是總線是1616位的總線位的總線，可以只用低，可以只用低8 8位數(shù)據(jù)線：位數(shù)據(jù)線：當(dāng)作當(dāng)作8 8位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，只用其前位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，只用其前6262個(gè)引腳，此時(shí)，個(gè)引腳，此時(shí)，它有

13、它有8 8位數(shù)據(jù)線，位數(shù)據(jù)線，2020位地址線；當(dāng)作位地址線；當(dāng)作1616位數(shù)據(jù)線使位數(shù)據(jù)線使用時(shí)，用到全部用時(shí)，用到全部9898個(gè)引腳，此時(shí)，它有個(gè)引腳，此時(shí)，它有1616位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)線，線，2424位地址線位地址線 ISAISA總線的最高工作總線的最高工作頻率為頻率為8MHz8MHz，數(shù)據(jù)寬度為，數(shù)據(jù)寬度為1616位，計(jì)算可得位，計(jì)算可得 數(shù)據(jù)傳輸速率為數(shù)據(jù)傳輸速率為16MB/s16MB/s。地址線。地址線2424條，可尋址條，可尋址16MB16MB的內(nèi)存空間的內(nèi)存空間 EISA EISA 局部總線局部總線 ISA總線最初是8位的標(biāo)準(zhǔn)總線，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)過(guò)多年的演變，也從8位的標(biāo)

14、準(zhǔn)總線變成了被廣泛應(yīng)用的16位的標(biāo)準(zhǔn)總線。以后又發(fā)展成了經(jīng)擴(kuò)展的32位的標(biāo)準(zhǔn)總線EISAEISAEISA總線：總線： EISA總線，即擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線。是工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線ISA的超集。它是在工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)ISA總線的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的一種高性能32位結(jié)構(gòu)的總線。它不僅擁有ISA總線的全部特征，而且還隨著對(duì)ISA總線功能的擴(kuò)充而增強(qiáng)了自身性能和能力。數(shù)據(jù)線32位，地址線32位，最大傳輸速率33MBps。VESAVESA局部總線 從結(jié)構(gòu)看，所謂局部總線是指在系統(tǒng)外為兩個(gè)以上模塊提供的高速信息通道。ISA總線和CPU總線之間增加的一級(jí)總線。VESA VESA 局部總線局部總線 VESA總線是視頻電子協(xié)

15、會(huì)同60余家公司聯(lián)合推出的一個(gè)全開放的局部總線標(biāo)準(zhǔn)VL總線。VL總線與CPU同步，數(shù)據(jù)寬度為32位，最高傳輸率達(dá)132MB/s，它極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的性能。 VL總線主要是針對(duì)80386/80486的，因此與80486匹配最佳，它與CPU同步工作，但當(dāng)CPU工作頻率提高后，VL總線就不適應(yīng)了。 PCI總線總線 PCI總線總線(Peripheral Component Interconnct Special Interest Group)，即外圍，即外圍部件互聯(lián)專業(yè)組，部件互聯(lián)專業(yè)組， 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱PCISIG。是由是由Intel、IBM、Compaq、AST、HP、Apple、DEC等等100多家公

16、司于多家公司于1991年共同推出的一種局部總年共同推出的一種局部總線，廣泛應(yīng)用于當(dāng)前高檔微機(jī)、工作站及筆記線，廣泛應(yīng)用于當(dāng)前高檔微機(jī)、工作站及筆記本電腦中本電腦中 PCIPCI局部總線的結(jié)構(gòu)示意圖局部總線的結(jié)構(gòu)示意圖PCI總線引線示意圖總線引線示意圖地址和地址和 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) AD31AD0C/BE#3BE#0 接口控制接口控制 FRAME# TRDY# IRTY# STOP# DEVSEL# IDSEL REQ# GNT# PERR# SERR# CLK RST#64位擴(kuò)充位擴(kuò)充PAR64REQ64#ACK64#INTA#INTB#INTC#INTD#TD1TD0TCKTMSTRST#出錯(cuò)出錯(cuò)仲

17、裁仲裁系統(tǒng)系統(tǒng)AD63AD32C/BE#7BE#4LOCK#接口控制接口控制中斷中斷JTAG PARPCI卡卡一、一、PCIPCI總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) 與與ISA等總線相比，等總線相比，PCI總線具有如下的特點(diǎn)總線具有如下的特點(diǎn) 高性能高性能 獨(dú)立的時(shí)鐘（獨(dú)立的時(shí)鐘（33M 或者或者66MHz） 32位到位到64位位 傳輸速率傳輸速率 從從132MBps 提升到提升到529MBps 支持即插即用（支持即插即用（plug and play）。）。 良好的兼容性，良好的兼容性，PCI總線不依賴于某一具體的微處理器，它總線不依賴于某一具體的微處理器，它支持多種支持多種 微處理器和將來(lái)發(fā)展的微處理器，

18、可兼容微處理器和將來(lái)發(fā)展的微處理器，可兼容ISA,EISA等總線等總線 支持多主設(shè)備，允許主從設(shè)備間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)對(duì)等存取。支持多主設(shè)備，允許主從設(shè)備間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到點(diǎn)對(duì)等存取。 支持?jǐn)?shù)據(jù)和地址奇偶校驗(yàn)功能，保證了數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確。支持?jǐn)?shù)據(jù)和地址奇偶校驗(yàn)功能，保證了數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)確。 具有與處理器和存儲(chǔ)器完全并行操作的能力。具有與處理器和存儲(chǔ)器完全并行操作的能力。PCIPCI橋有多級(jí)緩沖，可把一批數(shù)據(jù)快速寫入緩沖器橋有多級(jí)緩沖，可把一批數(shù)據(jù)快速寫入緩沖器中，固可實(shí)現(xiàn)與其他子系統(tǒng)的并發(fā)工作。中，固可實(shí)現(xiàn)與其他子系統(tǒng)的并發(fā)工作。 5V5V和和3.3V3.3V兩種電源供電兩種電源供電 8. 8.可擴(kuò)充性好，可

19、采用多層結(jié)構(gòu)可擴(kuò)充性好，可采用多層結(jié)構(gòu) 9. 9.軟件兼容性好軟件兼容性好10.10.采用多路復(fù)用技術(shù)，減少了總線引腳個(gè)數(shù)采用多路復(fù)用技術(shù)，減少了總線引腳個(gè)數(shù)AGP總線總線 AGP加速圖形端口于加速圖形端口于1996年年8月提出的一種月提出的一種新型視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，它是專門為新型視頻接口標(biāo)準(zhǔn)，它是專門為3D加速而設(shè)置加速而設(shè)置的加速圖形端口，允許的加速圖形端口，允許3D圖形數(shù)據(jù)越過(guò)圖形數(shù)據(jù)越過(guò)PCI總總線，把主存和顯存直接連接起來(lái)，從而解決了線，把主存和顯存直接連接起來(lái)，從而解決了PCI總線設(shè)計(jì)中對(duì)于超高速系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題總線設(shè)計(jì)中對(duì)于超高速系統(tǒng)的瓶頸問(wèn)題 AGP應(yīng)該是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗且环N應(yīng)

20、該是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗且环N點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接端口，除圖形控制器專用外，沒點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的連接端口，除圖形控制器專用外，沒有別的設(shè)備能夠使用有別的設(shè)備能夠使用AGP，但是，我們習(xí)慣上，但是，我們習(xí)慣上也稱其為也稱其為AGP總線總線 一、一、AGPAGP總線的結(jié)構(gòu)總線的結(jié)構(gòu) 采用采用AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖二、二、AGPAGP總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)AGP的目的是為了實(shí)現(xiàn)高性能的的目的是為了實(shí)現(xiàn)高性能的3D圖像，提高圖像，提高顯示的速度，因此采用了一些先進(jìn)技術(shù)顯示的速度，因此采用了一些先進(jìn)技術(shù) 雙時(shí)鐘技術(shù)雙時(shí)鐘技術(shù) 流水線技術(shù)進(jìn)行讀寫內(nèi)存流水線技術(shù)進(jìn)行讀寫內(nèi)存 DIME(Direct M

21、emory Excute)技術(shù)（顯卡可直接操技術(shù)（顯卡可直接操作內(nèi)存）直接內(nèi)存執(zhí)行作內(nèi)存）直接內(nèi)存執(zhí)行DIME AGPDIME AGP允許允許3D3D數(shù)據(jù)不存入擁數(shù)據(jù)不存入擁擠的幀緩沖區(qū)擠的幀緩沖區(qū)( (即圖形控制器內(nèi)存即圖形控制器內(nèi)存) )，而將其存入系統(tǒng)，而將其存入系統(tǒng)內(nèi)存，從而讓出幀緩沖區(qū)和帶寬供其它功能使用內(nèi)存，從而讓出幀緩沖區(qū)和帶寬供其它功能使用 當(dāng)當(dāng)CPU訪問(wèn)系統(tǒng)訪問(wèn)系統(tǒng)RAMRAM時(shí)，時(shí)，AGP顯示卡同時(shí)可以訪問(wèn)顯示卡同時(shí)可以訪問(wèn)AGP RAM，兩種總線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)，兩種總線同時(shí)傳輸數(shù)據(jù) 5. 5. 顯示系統(tǒng)不占用顯示系統(tǒng)不占用PCI總線總線 三、三、AGP的工作模式的工作模式

22、AGP支持支持3種工作模式：種工作模式：1，2和和4 4模式。模式。3種工作模式的圖形性能是依次提高的。目前微種工作模式的圖形性能是依次提高的。目前微機(jī)的機(jī)的BIOS中基本上都是采用中基本上都是采用4模式模式模式模式 工作頻率工作頻率（MHz） 數(shù)據(jù)傳輸率數(shù)據(jù)傳輸率（MB/s） 傳輸觸發(fā)方式傳輸觸發(fā)方式 1 66 266 上升沿上升沿 2 133 532 上升沿和下降沿上升沿和下降沿 4 266 1064 上升沿和下降沿上升沿和下降沿 四、四、AGP與與PCI的比較的比較 性能指標(biāo)性能指標(biāo) PCIAGP 方式帶寬方式帶寬（MB/S） 133533總線時(shí)鐘總線時(shí)鐘（MHZ） 3366數(shù)據(jù)線寬度（

23、位）數(shù)據(jù)線寬度（位） 3232數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)傳輸 同步同步 同步同步 插槽插槽 最多最多5個(gè)個(gè) 1個(gè)個(gè) 內(nèi)存優(yōu)先存取內(nèi)存優(yōu)先存取 不支持不支持 支持支持 信號(hào)線數(shù)量信號(hào)線數(shù)量 4965RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)串行通信接口標(biāo)準(zhǔn) RS - 232C是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（是數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在）之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，是在微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信總線標(biāo)微機(jī)接口應(yīng)用中常用的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，全稱為準(zhǔn)，全稱為EIARS232C標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)（Electoronic Industrial Associate Recommended Standar

24、d 232C） 11.3.1 RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線 RS232C標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線共標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線共25根，其中只定義根，其中只定義了了22根。這根。這22根信號(hào)線又分為主、輔兩個(gè)信道，根信號(hào)線又分為主、輔兩個(gè)信道，大多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信大多數(shù)微機(jī)串行通信系統(tǒng)中都只使用主信道的信號(hào)線。在通信中，即便是只使用主信道，也并非號(hào)線。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信號(hào)都要連接，一般情況下只需使主信道的所有信號(hào)都要連接，一般情況下只需使用其中的用其中的9根信號(hào)線。這就是為什么我們?cè)谖C(jī)根信號(hào)線。這就是為什么我們?cè)谖C(jī)的機(jī)箱上看到的串

25、行通信接口（如的機(jī)箱上看到的串行通信接口（如COM1、COM2）只有）只有9根的原因根的原因腳腳號(hào)號(hào) 信號(hào)名信號(hào)名縮寫名縮寫名方向與功能說(shuō)明方向與功能說(shuō)明 3發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) TxD DTEDCE終端發(fā)送串行數(shù)據(jù)終端發(fā)送串行數(shù)據(jù) 2接收數(shù)據(jù)接收數(shù)據(jù) RxD DTEDCE終端接收串行數(shù)據(jù)終端接收串行數(shù)據(jù) 7請(qǐng)求發(fā)送請(qǐng)求發(fā)送 RTS DTEDCE終端請(qǐng)求通信設(shè)備切換到發(fā)送方向終端請(qǐng)求通信設(shè)備切換到發(fā)送方向 8清除發(fā)送清除發(fā)送 CTS DTEDCE設(shè)備已切換到發(fā)送方向設(shè)備已切換到發(fā)送方向 6數(shù)傳機(jī)就緒數(shù)傳機(jī)就緒 DSR DTEDCE通信設(shè)備就緒，設(shè)備可用通信設(shè)備就緒，設(shè)備可用 5信號(hào)地信號(hào)地 SG

26、無(wú)方向信號(hào)地，所有信號(hào)公共地?zé)o方向信號(hào)地，所有信號(hào)公共地 1數(shù)據(jù)載體檢出數(shù)據(jù)載體檢出 DCD DTEDCE通信設(shè)備正在接收通信鏈路的信號(hào)通信設(shè)備正在接收通信鏈路的信號(hào) 4數(shù)據(jù)終端就緒數(shù)據(jù)終端就緒 DTR DTEDCE終端設(shè)備就緒，設(shè)備可用終端設(shè)備就緒，設(shè)備可用 9振鈴指示器振鈴指示器 RI DTEDCE通信設(shè)備通知終端，通信鏈路有振鈴?fù)ㄐ旁O(shè)備通知終端，通信鏈路有振鈴 串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)線 RS-232C串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性 RS-232C串行通信串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)中，中，對(duì)于發(fā)對(duì)于發(fā)送端，規(guī)定送端，規(guī)定5V15V表示邏輯表示邏輯

27、“1 1”（MARK信號(hào)），用信號(hào)），用5V15V表示邏表示邏輯輯“0 0”（SPACE信號(hào)），內(nèi)阻為幾百歐姆，信號(hào)），內(nèi)阻為幾百歐姆，可以帶可以帶2500pF的電容負(fù)載。負(fù)載開路時(shí)電的電容負(fù)載。負(fù)載開路時(shí)電壓不得超過(guò)壓不得超過(guò)25V。對(duì)于接收端，電壓低。對(duì)于接收端，電壓低于于3表示邏輯表示邏輯“1 1”，高于，高于3表示邏輯表示邏輯“0 0” n232C接口采用接口采用EIA電平電平n高電平為高電平為3V15V邏輯邏輯“0”n低電平為低電平為3V15V邏輯邏輯“1”n實(shí)際常用實(shí)際常用12V或或15Vn標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)TTL電平電平n高電平：高電平：2V5Vn低電平：低電平：0V0.8V相互轉(zhuǎn)換相互轉(zhuǎn)

28、換RS-232C電平與電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換電平的轉(zhuǎn)換 RS-232C的的機(jī)械特性機(jī)械特性 RS-232C的的機(jī)械特性機(jī)械特性規(guī)定：微機(jī)的規(guī)定：微機(jī)的RS-232C接接口通向外部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的口通向外部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型插針型插針 通用串行總線通用串行總線USB USB（Universal Serial Bus）通用串行總通用串行總線是由線是由Compaq、Digital Equipment、Intel、Microsoft、IBM、NEC及及Northern Telecom等等7家公司聯(lián)合開發(fā)的一種流行的外設(shè)接口家公司聯(lián)合開發(fā)的一種流行的外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn) 1996年年2月公布了

29、月公布了USB 1.0版本，傳輸速率有低版本，傳輸速率有低速速1.5Mbps和高速和高速12Mbps兩種模式。兩種模式。USB 2.0已已于于2000年年4月月27日由日由Compaq、HP、Intel、Lucent、Micrsoft、NEC、Philips正式對(duì)外發(fā)布，正式對(duì)外發(fā)布，作為新一代作為新一代USB標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)，USB 2.0兼容所有兼容所有USB 1.0外部設(shè)備及電纜線等，傳輸速率達(dá)外部設(shè)備及電纜線等，傳輸速率達(dá)480Mbps。USB 2.0不僅使不僅使USB大大提速，而且使更多的設(shè)大大提速，而且使更多的設(shè)備可以經(jīng)備可以經(jīng)USB連接到連接到PCUSB的性能特點(diǎn)的性能特點(diǎn) 傳輸速度快

30、傳輸速度快連接簡(jiǎn)單快捷連接簡(jiǎn)單快捷通用連接器通用連接器無(wú)須外接電源無(wú)須外接電源 擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng) 生命力強(qiáng)，無(wú)專利保護(hù)生命力強(qiáng)，無(wú)專利保護(hù) 一、傳輸速度快一、傳輸速度快USB 1.0 USB 1.0 提供了兩種速度：提供了兩種速度：USBUSB低速低速1.5Mbps1.5Mbps，低速的，低速的USBUSB支持低速設(shè)備，例如，支持低速設(shè)備，例如，調(diào)制解調(diào)器、鍵盤、鼠標(biāo)、優(yōu)盤、硬盤、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤、鼠標(biāo)、優(yōu)盤、硬盤、光驅(qū)、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等；光驅(qū)、網(wǎng)卡、掃描儀、數(shù)碼相機(jī)等；USBUSB全全速速12Mbps12Mbps， USBUSB全速的數(shù)據(jù)傳輸速度比全速的數(shù)據(jù)傳輸速度比RS

31、-RS-232C232C串口的串口的9600bps9600bps快快10001000多倍，它用于大多倍，它用于大范圍的多媒體設(shè)備。而范圍的多媒體設(shè)備。而USB 2.0USB 2.0的數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)傳輸速度可以高達(dá)速度可以高達(dá)480Mbps,USB 3.0480Mbps,USB 3.0大于大于5Gbps5Gbps二、連接簡(jiǎn)單快捷二、連接簡(jiǎn)單快捷USBUSB連接簡(jiǎn)單快捷，可以進(jìn)行連接簡(jiǎn)單快捷，可以進(jìn)行熱插拔熱插拔。即設(shè)備連到即設(shè)備連到USBUSB時(shí)，不必打開機(jī)箱，也不時(shí)，不必打開機(jī)箱，也不必關(guān)閉主機(jī)電源必關(guān)閉主機(jī)電源 三、通用連接器三、通用連接器USBUSB用一種通用的連接器可以連接多種用一種通用

32、的連接器可以連接多種類型的外設(shè)，其外型為類型的外設(shè)，其外型為4 4針插頭針插頭 四、無(wú)須外接電源四、無(wú)須外接電源由由USBUSB總線提供電源到外部設(shè)備總線提供電源到外部設(shè)備，USBUSB能提供能提供+5V/500mA+5V/500mA的電源，供低功耗的電源，供低功耗USBUSB設(shè)備如設(shè)備如USBUSB鍵盤、鍵盤、USBUSB鼠標(biāo)、優(yōu)盤等作電鼠標(biāo)、優(yōu)盤等作電源使用；但需高功耗的源使用；但需高功耗的USBUSB設(shè)備設(shè)備, ,如掃描如掃描儀等仍需自帶電源；儀等仍需自帶電源； USBUSB還采用還采用APMAPM（Advanced Power ManagementAdvanced Power Mana

33、gement）技術(shù)，）技術(shù)，可以有效地節(jié)省電源功耗可以有效地節(jié)省電源功耗五、擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)五、擴(kuò)充外設(shè)能力強(qiáng)USBUSB采用星形層式結(jié)構(gòu)和采用星形層式結(jié)構(gòu)和HubHub技術(shù)，允技術(shù)，允許一個(gè)許一個(gè)USBUSB主控機(jī)可以主控機(jī)可以連接多達(dá)連接多達(dá)127127個(gè)外個(gè)外設(shè)設(shè)，用戶不用擔(dān)心要連接的設(shè)備數(shù)目會(huì)，用戶不用擔(dān)心要連接的設(shè)備數(shù)目會(huì)受到限制。兩個(gè)外設(shè)間的受到限制。兩個(gè)外設(shè)間的距離可達(dá)距離可達(dá)5 5米米，擴(kuò)充方便擴(kuò)充方便 六 生命力強(qiáng)，無(wú)專利保護(hù) USB 是一種開放性的不具有專利版權(quán)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它由標(biāo)準(zhǔn)化組織“USB實(shí)施者論壇”制定。單總線結(jié)構(gòu)單總線結(jié)構(gòu)將單總線結(jié)構(gòu)將CPUCPU、主存、主存、I/

34、OI/O設(shè)備（通過(guò)設(shè)備（通過(guò)I/OI/O接口）接口）都掛到一組總線上，允許都掛到一組總線上，允許I/OI/O之間、之間、I/OI/O與主存之間與主存之間直接交換信息。直接交換信息。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充。這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于擴(kuò)充。但是，由于所有的傳送都但是，由于所有的傳送都通過(guò)這組總線，容易形成通過(guò)這組總線，容易形成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸。l為了從根本上解決為了從根本上解決CPUCPU、主存與、主存與I/OI/O設(shè)備之間傳輸速設(shè)備之間傳輸速率的不匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)率的不匹配問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)CPUCPU與其他設(shè)備的相對(duì)同步，與其他設(shè)備的相對(duì)同步，不得不采用多總線結(jié)構(gòu)。不得不采用多總線結(jié)構(gòu)。CPU

35、內(nèi)存I/O 接口設(shè)備0I/O 接口設(shè)備n系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線雙總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：特點(diǎn)：將速度較低的將速度較低的I/OI/O設(shè)備從單總線上分設(shè)備從單總線上分離出來(lái)，形成主存總線離出來(lái)，形成主存總線和和I/OI/O總線分開的結(jié)構(gòu)?？偩€分開的結(jié)構(gòu)。概念：概念：通道是一個(gè)具有通道是一個(gè)具有特殊功能的處理器特殊功能的處理器,CPU,CPU將一部分功能下放給通將一部分功能下放給通道，使其對(duì)道，使其對(duì)I/OI/O設(shè)備具設(shè)備具有統(tǒng)一管理功能，以完有統(tǒng)一管理功能，以完成外部設(shè)備與主存之間成外部設(shè)備與主存之間的數(shù)據(jù)傳送，其系統(tǒng)的的數(shù)據(jù)傳送，其系統(tǒng)的吞吐能力可以相當(dāng)大。吞吐能力可以相當(dāng)大。I/O 接口設(shè)備0I/O 接口設(shè)備

36、n通道I/O總線總線CPU內(nèi)存主存總線主存總線如果將速率不同的如果將速率不同的I/O設(shè)備進(jìn)行分類，然后將它們連接在不同設(shè)備進(jìn)行分類，然后將它們連接在不同的通道上，那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的利用率會(huì)更高，如此發(fā)展成多的通道上，那么計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的利用率會(huì)更高，如此發(fā)展成多總線結(jié)構(gòu)?？偩€結(jié)構(gòu)。三總線結(jié)構(gòu)主存總線主存總線I/OI/O總線總線DMADMA總線總線主存總線與主存總線與DMADMA總線不能同時(shí)對(duì)主存進(jìn)行存取?？偩€不能同時(shí)對(duì)主存進(jìn)行存取。I/OI/O總線只有總線只有在在CPUCPU執(zhí)行執(zhí)行I/OI/O指令時(shí)才使用。指令時(shí)才使用。內(nèi)存I/O 接口設(shè)備1I/O 接口設(shè)備nI/O總線總線CPU主存總線主存總線D

37、MA總線總線I/O 接口高速外設(shè)三總線結(jié)構(gòu)的又一形式三總線結(jié)構(gòu)的又一形式局域網(wǎng)局域網(wǎng)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線CPUCache局部總線局部總線擴(kuò)展總線接口擴(kuò)展總線接口擴(kuò)展總線擴(kuò)展總線Modem串行接口串行接口SCSI局部局部I/O控制器控制器主存主存四總線結(jié)構(gòu)為了進(jìn)一步提高為了進(jìn)一步提高I/OI/O的性能，又出現(xiàn)了四總線結(jié)構(gòu)。的性能，又出現(xiàn)了四總線結(jié)構(gòu)。局部總線、系統(tǒng)總線、高速總線、擴(kuò)展總線局部總線、系統(tǒng)總線、高速總線、擴(kuò)展總線多媒體調(diào)制解調(diào)器局域網(wǎng)串行接口擴(kuò)展總線擴(kuò)展總線FAX擴(kuò)展總線接口主存局部總線局部總線CPU系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線Cache/橋高速總線高速總線SCSI圖形1. 傳統(tǒng)微型機(jī)總線結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)微

38、型機(jī)總線結(jié)構(gòu)三、總線結(jié)構(gòu)舉例三、總線結(jié)構(gòu)舉例存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器SCSI 控制器控制器主存控制器主存控制器ISA、EISA 8 MHz的的16位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路標(biāo)準(zhǔn)總線控制器標(biāo)準(zhǔn)總線控制器33 MHz的的32位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線多媒體多媒體高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)高性能圖形高性能圖形 CPU Modem2. VL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)局部總線結(jié)構(gòu)33 MHz的的32位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線ISA、EISA多媒體多媒體高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)高性能圖形高性能圖形圖文傳真圖文傳真8 MHz的的16位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線 控制器控制器CPU主存控制器主存控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器局

39、部總線局部總線 控制器控制器 SCSI控制器控制器VL BUS Modem3. PCI 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)CPU多媒體多媒體PCI 橋橋高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)高性能圖形高性能圖形圖文傳真圖文傳真PCI 總線總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線33 MHz的的32位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路8 MHz的的16位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路ISA、EISA標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線 控制器控制器 SCSI 控制器控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 Modem4. 多層多層 PCI 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)PCI總線總線2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器橋橋0橋橋4 PCI設(shè)備設(shè)備橋橋5總線橋總線橋橋橋3橋橋1設(shè)備設(shè)備橋橋2第一級(jí)橋第一級(jí)橋第二級(jí)橋第二級(jí)橋第三級(jí)橋第三級(jí)橋PCI總線總線4P

40、CI總線總線5PCI總線總線3PCI總線總線1PCI總線總線0存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)器總線 標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線CPU總線仲裁總線仲裁 主設(shè)備：主設(shè)備：指對(duì)總線擁有控制權(quán)的設(shè)備，顯然主設(shè)備具備總線控制能力。 從設(shè)備：從設(shè)備：指對(duì)總線不具備控制能力的設(shè)備，它只能響應(yīng)主設(shè)備發(fā)來(lái)的命令，不能主動(dòng)向總線發(fā)出命令或數(shù)據(jù)。 一、總線判優(yōu)控制一、總線判優(yōu)控制一、總線仲裁一、總線仲裁 總線仲裁總線仲裁: :指總線控制器根據(jù)一定的優(yōu)先順序，確定能夠使用總線的主設(shè)備。 總線仲裁可分為總線仲裁可分為集中式集中式和和分布式分布式兩種。兩種。 集中式仲裁：集中式仲裁：將控制邏輯做在一個(gè)專門的總線控制器總線控制器或總線裁決器總線裁決

41、器中，通過(guò)將所有的總線請(qǐng)求集中起來(lái)利用一個(gè)特定的裁決算法進(jìn)行裁決。 分布式仲裁：分布式仲裁：沒有專門的總線控制器，其控制邏輯分散在各個(gè)部件或設(shè)備中。 一、總線仲裁一、總線仲裁集中式仲裁有三種仲裁方式：集中式仲裁有三種仲裁方式： 鏈?zhǔn)讲樵?、?jì)數(shù)器定時(shí)查詢、獨(dú)立請(qǐng)求方式 集中式仲裁-鏈?zhǔn)讲樵兎绞焦ぷ髟?過(guò)程)某IO接口有總線請(qǐng)求，檢查BS線若為“閑”IO接口通過(guò)BR總請(qǐng)求到總線控制部件總線控制部件檢查BS線，若總線空閑發(fā)總線授權(quán)BG到IO0接口若IO0接口無(wú)總線請(qǐng)求，將BG往下一接口傳依次進(jìn)行，若某IOi接口有總線請(qǐng)求，則BG不再往下傳，同時(shí)將BS線設(shè)置為“忙”，IOi撤銷自己的總線請(qǐng)求，其它I

42、O接口收到BS線上的忙信號(hào)后撤銷自己的總線請(qǐng)求信號(hào)IOi開始使用總線使用完后將BS線置為“閑”特點(diǎn)離中央仲裁器最近的設(shè)備具有最高優(yōu)先權(quán)，離總線控制器越遠(yuǎn)，優(yōu)先權(quán)越低。優(yōu)點(diǎn)：只用很少幾根線就能按一定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線控制，并且這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)很容易擴(kuò)充設(shè)備。缺點(diǎn)：是對(duì)詢問(wèn)鏈的電路故障很敏感，優(yōu)先級(jí)固定。2. 鏈?zhǔn)讲樵兎绞芥準(zhǔn)讲樵兎绞娇偪偩€線控控制制部部件件I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口接口nBG數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線BS 總線忙總線忙BR總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求BG總線同意總線同意I/O接口接口1集中式仲裁-計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式工作原理(過(guò)程)IO接口有總線請(qǐng)求，檢查BS線若為“閑” IO

43、接口通過(guò)BR送請(qǐng)求到總線控制部件總線控制部件檢查BS線，若總線空閑總線控制部件中的計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，同時(shí)將計(jì)數(shù)值發(fā)到設(shè)備地址線上各IO接口將設(shè)備地址線上的地址與自己的設(shè)備地址進(jìn)行比較與設(shè)備地址線上地址相一致的IO接口將BS線置為“忙”，IO撤銷自己的總線請(qǐng)求，其它IO接口收到BS線上的忙信號(hào)后撤銷自己的總線請(qǐng)求信號(hào)該IO接口開始使用總線使用完后將BS線置為“閑”特點(diǎn)：計(jì)數(shù)器的初值也可用程序來(lái)設(shè)置，這可以方便地改變優(yōu)先次序增加了設(shè)備地址線 0BS 總線忙總線忙BR總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求總總線線控控制制部部件件數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口接口n設(shè)備地址設(shè)備地址

44、3. 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式I/O接口接口1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器設(shè)備地址設(shè)備地址 1集中式仲裁-獨(dú)立請(qǐng)求方式原理：每個(gè)IO接口都獨(dú)立的總線請(qǐng)求和總線授權(quán)線與總線控制器相連。某IO接口有總線請(qǐng)求，通過(guò)自己的總線請(qǐng)求線向總線控制器發(fā)總線請(qǐng)求信號(hào)如果有多個(gè)IO接口有總線請(qǐng)求，總線控制器中的優(yōu)先權(quán)排隊(duì)電路會(huì)依據(jù)一定的優(yōu)先次序決定先響應(yīng)哪個(gè)IO接口，并給通過(guò)相應(yīng)的BG線給出授權(quán)信號(hào)收到授權(quán)的IO接口開始使用總線使用完總線，將自己BR線上的總線請(qǐng)求信號(hào)撤銷，總線控制器將相應(yīng)BG線上的授權(quán)撤銷。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)時(shí)間快，即確定優(yōu)先響應(yīng)的設(shè)備所花費(fèi)的時(shí)間少。對(duì)優(yōu)先次序的控制也是相當(dāng)靈活的排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)

45、器4. 獨(dú)立請(qǐng)求方式獨(dú)立請(qǐng)求方式總總線線控控制制部部件件數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線I/O接口接口0I/O接口接口1I/O接口接口nBR0 BG0BR1BG1BRnBGnBG總線同意總線同意BR總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求分布式仲裁分布式仲裁不需要中央仲裁器，有三種常見的仲裁方式：自舉分布式仲裁沖突檢測(cè)分布式仲裁并行競(jìng)爭(zhēng)分布式仲裁分布式仲裁-自舉式自舉分布式仲裁方法使用多個(gè)請(qǐng)求線, 不需要中心裁決器，每個(gè)設(shè)備獨(dú)立地決定自己是否是最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求者。每個(gè)需要請(qǐng)求總線控制權(quán)的設(shè)備在各自的總線請(qǐng)求線上送出請(qǐng)求信號(hào)在總線裁決期間，每個(gè)設(shè)備將有關(guān)請(qǐng)求線上的信號(hào)合成后取回分析，根據(jù)這些請(qǐng)求信號(hào)確定自己能否擁有總線控制權(quán)。每

46、個(gè)設(shè)備通過(guò)取回的合成信息能夠檢測(cè)出其他設(shè)備是否發(fā)出了總線請(qǐng)求。如果一個(gè)設(shè)備在發(fā)出總線請(qǐng)求的同時(shí)，檢測(cè)到其他優(yōu)先級(jí)更高的設(shè)備也請(qǐng)求使用總線，則本設(shè)備不立即使用總線；否則，本設(shè)備就可立即使用總線。分布式仲裁-自舉式BR3 BR2 I/O接口0I/O接口1I/O接口3BR0BR1I/O接口2假定：假定：I/OI/O接口接口0 0的優(yōu)先級(jí)最低，的優(yōu)先級(jí)最低，I/OI/O接口接口3 3的優(yōu)先級(jí)最高。的優(yōu)先級(jí)最高。BRBR0 0為為總線忙總線忙信號(hào)線信號(hào)線BRBRi i(i(i從從1 13)3)為為I/OI/O接口接口i i的總線請(qǐng)求信號(hào)線。的總線請(qǐng)求信號(hào)線。沖突檢測(cè)分布式仲裁方式主要用于網(wǎng)絡(luò)通信總線。每

47、個(gè)設(shè)備都可以獨(dú)立地請(qǐng)求總線，當(dāng)某個(gè)設(shè)備要使用總線時(shí)，它首先檢測(cè)是否有其他設(shè)備正在使用總線，如果沒有，則置總線忙，然后使用總線；如果多個(gè)設(shè)備同時(shí)檢測(cè)到總線不忙而造成同時(shí)使用總線時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖突，這時(shí)檢測(cè)到?jīng)_突，并按照某種策略在沖突的各方選擇一個(gè)設(shè)備獲得總線控制權(quán)。不同的系統(tǒng)可以有不同的沖突解決策略，例如，以太網(wǎng)中，在同時(shí)訪問(wèn)總線的情景發(fā)生時(shí)，設(shè)備便檢測(cè)到“沖突”，采用的策略是沖突的幾個(gè)設(shè)備都停止傳送，經(jīng)過(guò)一段隨機(jī)延遲時(shí)間，再重新向搶占總線，直到搶占總線發(fā)送數(shù)據(jù)成功為止。這樣沖突就解決了，這也就是以太網(wǎng)的不確定性特征，是一種不可預(yù)測(cè)的仲裁方案。 并行競(jìng)爭(zhēng)仲裁方式每個(gè)主設(shè)備都有自己的仲裁號(hào)和控制器，當(dāng)某

48、個(gè)設(shè)備有總線請(qǐng)求時(shí)，把它的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁線上，每個(gè)設(shè)備的控制器將仲裁線上接收到的號(hào)與自己的仲裁號(hào)進(jìn)行比較，如果比自己的仲裁號(hào)大，則在仲裁線上撤銷自己的仲裁號(hào)。最后，競(jìng)爭(zhēng)獲勝者的仲裁號(hào)被保留在仲裁線上。顯然，這種方案中仲裁號(hào)越大，優(yōu)先級(jí)越高。并行競(jìng)爭(zhēng)分布式仲裁比自舉分布式仲裁所需的的連接線要少，因?yàn)?，并行?jìng)爭(zhēng)分布式仲裁中，對(duì)于n根仲裁線可以表示個(gè)優(yōu)先級(jí)。例如，在并行競(jìng)爭(zhēng)分布式仲裁中，具有8根仲裁線共可以表示256個(gè)優(yōu)先級(jí)，仲裁號(hào)為255的設(shè)備優(yōu)先級(jí)最高，仲裁號(hào)為0的設(shè)備優(yōu)先級(jí)最低。而在自舉分布式仲裁中，請(qǐng)求線是8根，只能表示8個(gè)優(yōu)先級(jí)，也即只有對(duì)8個(gè)設(shè)備進(jìn)行仲裁。二、總線通信控制二、總線

49、通信控制1. 目的目的2. 總線傳輸周期總線傳輸周期主模塊申請(qǐng)主模塊申請(qǐng)，總線仲裁決定，總線仲裁決定主模塊向從模塊主模塊向從模塊 給出地址給出地址 和和 命令命令主模塊和從模塊主模塊和從模塊 交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)主模塊主模塊 撤消有關(guān)信息撤消有關(guān)信息 申請(qǐng)分配階段申請(qǐng)分配階段尋址階段尋址階段傳數(shù)階段傳數(shù)階段結(jié)束階段結(jié)束階段解決通信雙方解決通信雙方 協(xié)調(diào)配合協(xié)調(diào)配合 問(wèn)題問(wèn)題一、總線操作一、總線操作 總線請(qǐng)求與仲裁階段：總線請(qǐng)求與仲裁階段： 各各主設(shè)備主設(shè)備分別分別連接到連接到BRBR及及BGBG信號(hào)線，信號(hào)線， 總線仲裁機(jī)構(gòu)總線仲裁機(jī)構(gòu)有操作需求時(shí)，有操作需求時(shí)，發(fā)出發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)；總線請(qǐng)求信號(hào)

50、； 根據(jù)各根據(jù)各BRBR信號(hào)線狀態(tài)，信號(hào)線狀態(tài)，確定確定下個(gè)傳輸周下個(gè)傳輸周期期的總線使用權(quán)歸屬，向該主設(shè)備的總線使用權(quán)歸屬，向該主設(shè)備發(fā)出發(fā)出總線允許信號(hào)總線允許信號(hào)仲裁仲裁總線傳輸周期總線傳輸周期主設(shè)備主設(shè)備1 1無(wú)無(wú)總線周期總線周期仲裁仲裁總線傳輸周期總線傳輸周期主設(shè)備主設(shè)備2 2無(wú)無(wú)總線周期總線周期1 1、總線操作的步驟、總線操作的步驟主設(shè)備主設(shè)備1 1 請(qǐng)求請(qǐng)求BR1BR1主設(shè)備主設(shè)備2 2 請(qǐng)求請(qǐng)求BR2BR2總線仲總線仲 允許允許BG1BG1裁機(jī)構(gòu)裁機(jī)構(gòu) 允許允許BG2BG2總線使用權(quán)擁有者總線使用權(quán)擁有者t t無(wú)無(wú) 尋址階段：尋址階段： 擁有總線使用權(quán)的擁有總線使用權(quán)的主設(shè)備主

51、設(shè)備 各各從設(shè)備從設(shè)備發(fā)出發(fā)出目標(biāo)地址目標(biāo)地址和和操作命令操作命令；判斷判斷是否被選中，是否被選中，被選中被選中的的響應(yīng)響應(yīng)總線操作總線操作x(x(主設(shè)備主設(shè)備? ?發(fā)出發(fā)出) )R/W(R/W(主設(shè)備主設(shè)備? ?發(fā)出發(fā)出) )DataData總線總線空閑空閑y(y(主設(shè)備主設(shè)備2 2發(fā)出發(fā)出) )R/W(R/W(主設(shè)備主設(shè)備2 2發(fā)出發(fā)出) )地址期地址期DataData總線傳輸周期總線傳輸周期數(shù)據(jù)期數(shù)據(jù)期 數(shù)據(jù)傳送階段：數(shù)據(jù)傳送階段：( (主設(shè)備及主設(shè)備及目標(biāo)目標(biāo)從設(shè)備參與從設(shè)備參與) ) 根據(jù)操作類型，各自根據(jù)操作類型，各自發(fā)送或接收發(fā)送或接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 結(jié)束階段：結(jié)束階段：( (主設(shè)備及主設(shè)備及目標(biāo)目標(biāo)從設(shè)備參與從設(shè)備參與) ) 各自將各自將所控制總線信號(hào)所控制總線信號(hào)恢復(fù)恢復(fù)為總線空閑狀態(tài)為總線空閑狀態(tài)地址期地址期 數(shù)據(jù)期數(shù)據(jù)期t t總線傳輸周期總線傳輸周期總線總線空閑空閑總線允許總線允許BG1BG1總線允許總線允許BG2BG2地址總線地址總線控制總線控制總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線由由 統(tǒng)一時(shí)標(biāo)統(tǒng)一時(shí)標(biāo) 控制數(shù)據(jù)傳送控制數(shù)據(jù)傳送充分充分 挖掘挖掘 系統(tǒng)系統(tǒng) 總線每個(gè)瞬間總線每個(gè)瞬間 的的 潛力潛力同步通信同步通信 異步通信異步通信 半同步通信半同步通信 分離式通信分離式通信