第03章 系統(tǒng)總線(xiàn)

1、第第3章章 系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)3.1 總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)的基本概念3.2 總線(xiàn)的分類(lèi)總線(xiàn)的分類(lèi)3.3 總線(xiàn)特性及性能指標(biāo)總線(xiàn)特性及性能指標(biāo)3.4 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)3.5 總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制3.1 總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)的基本概念二二、為什么要用總線(xiàn)、為什么要用總線(xiàn)一一、什么是總線(xiàn)、什么是總線(xiàn)三、總線(xiàn)上信息的傳送三、總線(xiàn)上信息的傳送總線(xiàn)是連接各個(gè)部件的信息傳輸線(xiàn)，總線(xiàn)是連接各個(gè)部件的信息傳輸線(xiàn)，是是 各個(gè)部件共享的傳輸介質(zhì)各個(gè)部件共享的傳輸介質(zhì)串行串行并行并行回顧計(jì)算機(jī)的構(gòu)成回顧計(jì)算機(jī)的構(gòu)成四、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例四、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例1. 面向面向 CPU 的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖 中央處理

2、器中央處理器 CPUI/O總線(xiàn)總線(xiàn)M總總線(xiàn)線(xiàn)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(xiàn)（系統(tǒng)總線(xiàn)單總線(xiàn)（系統(tǒng)總線(xiàn)）2. 單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖單總線(xiàn)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(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖以存儲(chǔ)器為中心的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn) 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(xiàn)存儲(chǔ)總線(xiàn)3.2 總線(xiàn)的分類(lèi)總線(xiàn)的分類(lèi)1. .片內(nèi)總線(xiàn)片內(nèi)總線(xiàn)2. .系

3、統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)芯片內(nèi)部芯片內(nèi)部 的總線(xiàn)的總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)地址總線(xiàn)地址總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制總線(xiàn)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(xiàn)的信息傳輸線(xiàn)存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫(xiě)存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫(xiě)總線(xiàn)允許、中斷確認(rèn)總線(xiàn)允許、中斷確認(rèn)中斷請(qǐng)求、總線(xiàn)請(qǐng)求中斷請(qǐng)求、總線(xiàn)請(qǐng)求3. .通信總線(xiàn)通信總線(xiàn)串行通信總線(xiàn)串行通信總線(xiàn)并行通信總線(xiàn)并行通信總線(xiàn)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)（如控制儀表、移動(dòng)通信等）與其他系統(tǒng)（如控

4、制儀表、移動(dòng)通信等）之間的通信之間的通信3.3 總線(xiàn)特性及性能指標(biāo)總線(xiàn)特性及性能指標(biāo)一、總線(xiàn)物理實(shí)現(xiàn)一、總線(xiàn)物理實(shí)現(xiàn)CPU 插板插板主存主存 插板插板I/O 插板插板BUS主板主板1. 機(jī)械特性機(jī)械特性2. 電氣特性電氣特性3. 功能特性功能特性4. 時(shí)間特性時(shí)間特性二、總線(xiàn)特性二、總線(xiàn)特性尺寸、形狀、管腳數(shù)尺寸、形狀、管腳數(shù)及及排列順序排列順序傳輸方向傳輸方向 和有效的和有效的 電平電平 范圍范圍每根傳輸線(xiàn)的每根傳輸線(xiàn)的 功能功能信號(hào)的信號(hào)的 時(shí)序時(shí)序 關(guān)系關(guān)系地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制三、總線(xiàn)的性能指標(biāo)三、總線(xiàn)的性能指標(biāo)1. 總線(xiàn)寬度總線(xiàn)寬度2. 標(biāo)準(zhǔn)傳輸率標(biāo)準(zhǔn)傳輸率3. 時(shí)鐘同步時(shí)鐘同步/

5、異步異步4. 總線(xiàn)復(fù)用總線(xiàn)復(fù)用5. 信號(hào)線(xiàn)數(shù)信號(hào)線(xiàn)數(shù)6. 總線(xiàn)控制方式總線(xiàn)控制方式7. 其他指標(biāo)其他指標(biāo)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn) 的根數(shù)的根數(shù)每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MBps）同步、不同步同步、不同步地址線(xiàn)地址線(xiàn) 與與 數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn) 復(fù)用復(fù)用地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)和控制線(xiàn)的地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)和控制線(xiàn)的 總和總和負(fù)載能力負(fù)載能力并發(fā)、自動(dòng)、仲裁、邏輯、計(jì)數(shù)并發(fā)、自動(dòng)、仲裁、邏輯、計(jì)數(shù)模塊模塊系統(tǒng)系統(tǒng)ISAEISAVESA(LV-BUS)PCIAGPRS-232USB總總線(xiàn)線(xiàn)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn) 四、總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)四、總線(xiàn)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(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)總線(xiàn)時(shí)鐘總線(xiàn)時(shí)鐘帶寬帶寬IS

6、A168 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）16 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(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)終端設(shè)備（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(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)普通無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)普通

7、無(wú)屏蔽雙絞線(xiàn)帶屏蔽雙絞線(xiàn)帶屏蔽雙絞線(xiàn)最高最高1.5 Mbps (USB1.0)12 Mbps (USB1.0)480 Mbps (USB2.0) 四、總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)四、總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)3.4 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)一、單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)一、單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)單總線(xiàn)（系統(tǒng)總線(xiàn)）單總線(xiàn)（系統(tǒng)總線(xiàn)） 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1. 雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)具有特殊功能的處理器，具有特殊功能的處理器，由通道對(duì)由通道對(duì)I/O統(tǒng)一管理統(tǒng)一管理通道通道 I/O接口接口 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口 設(shè)備設(shè)備0 CPU主存主存主存總線(xiàn)主存總線(xiàn)I/O總線(xiàn)總

8、線(xiàn)二、多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)二、多總線(xiàn)結(jié)構(gòu)2. 三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)主存總線(xiàn)主存總線(xiàn)DMA總線(xiàn)總線(xiàn)I/O總線(xiàn)總線(xiàn) CPU 主存主存設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備n高速外設(shè)高速外設(shè)I/O接口接口I/O接口接口I/O接口接口3. 三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的又一形式三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)的又一形式串行接口串行接口局域網(wǎng)局域網(wǎng)系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)CPUCache局部總線(xiàn)局部總線(xiàn)擴(kuò)展總線(xiàn)接口擴(kuò)展總線(xiàn)接口擴(kuò)展總線(xiàn)擴(kuò)展總線(xiàn)ModemSCSI局部局部I/O控制器控制器主存主存4. 四總線(xiàn)結(jié)構(gòu)四總線(xiàn)結(jié)構(gòu)多媒體多媒體 Modem主存主存擴(kuò)展總線(xiàn)接口擴(kuò)展總線(xiàn)接口局域網(wǎng)局域網(wǎng)SCSICPU串行接口串行接口FAX系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)局部總線(xiàn)局部總線(xiàn)高速總線(xiàn)高速總線(xiàn)擴(kuò)展總線(xiàn)擴(kuò)展

9、總線(xiàn)圖形圖形Cache/橋橋1. 傳統(tǒng)微型機(jī)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)微型機(jī)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)三、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)舉例三、總線(xiàn)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(xiàn)控制器標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)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(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)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(xiàn)結(jié)構(gòu)局部總線(xiàn)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(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)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(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

10、總線(xiàn) 控制器控制器CPU主存控制器主存控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器局部總線(xiàn)局部總線(xiàn) 控制器控制器 SCSI控制器控制器VL BUS Modem3. PCI 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)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(xiàn)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)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(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn) 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(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)PCI總線(xiàn)總線(xiàn)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(xiàn)橋總線(xiàn)橋橋橋3橋橋1設(shè)備設(shè)備橋橋2第一級(jí)橋

11、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(xiàn)總線(xiàn)4PCI總線(xiàn)總線(xiàn)5PCI總線(xiàn)總線(xiàn)3PCI總線(xiàn)總線(xiàn)1PCI總線(xiàn)總線(xiàn)0存儲(chǔ)器總線(xiàn)存儲(chǔ)器總線(xiàn) 標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)CPU3.5 總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制一、總線(xiàn)判優(yōu)控制一、總線(xiàn)判優(yōu)控制 總線(xiàn)判優(yōu)控制總線(xiàn)判優(yōu)控制分布式分布式集中式集中式 主設(shè)備主設(shè)備(模塊模塊)對(duì)總線(xiàn)有對(duì)總線(xiàn)有 控制權(quán)控制權(quán) 從設(shè)備從設(shè)備(模塊模塊)響應(yīng)響應(yīng) 從主設(shè)備發(fā)來(lái)的總線(xiàn)命令從主設(shè)備發(fā)來(lái)的總線(xiàn)命令1. 基本概念基本概念鏈?zhǔn)讲樵?xún)鏈?zhǔn)讲樵?xún)計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)獨(dú)立請(qǐng)求方式獨(dú)立請(qǐng)求方式2. 鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式總總線(xiàn)線(xiàn)控控制制部部件件I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口

12、接口nBG數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)BS 總線(xiàn)忙總線(xiàn)忙BR總線(xiàn)請(qǐng)求總線(xiàn)請(qǐng)求BG總線(xiàn)同意總線(xiàn)同意I/O接口接口1優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展；缺點(diǎn)是優(yōu)先級(jí)固定，鏈?zhǔn)骄€(xiàn)路故障會(huì)損害系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于擴(kuò)展；缺點(diǎn)是優(yōu)先級(jí)固定，鏈?zhǔn)骄€(xiàn)路故障會(huì)損害系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。 0BS 總線(xiàn)忙總線(xiàn)忙BR總線(xiàn)請(qǐng)求總線(xiàn)請(qǐng)求總總線(xiàn)線(xiàn)控控制制部部件件數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)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3. 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)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排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器4. 獨(dú)立請(qǐng)求方式獨(dú)立請(qǐng)求方式總總線(xiàn)線(xiàn)控控制制部部件件數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)

13、據(jù)線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)I/O接口接口0I/O接口接口1I/O接口接口nBR0 BG0BR1BG1BRnBGnBG總線(xiàn)同意總線(xiàn)同意BR總線(xiàn)請(qǐng)求總線(xiàn)請(qǐng)求獨(dú)立請(qǐng)求獨(dú)立請(qǐng)求方式，可以采用多種仲裁策略，優(yōu)先級(jí)靈活、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。方式，可以采用多種仲裁策略，優(yōu)先級(jí)靈活、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。5. 分布式仲裁：分布式仲裁：（1）各主模塊有自己的仲裁號(hào)和仲裁邏輯。（）各主模塊有自己的仲裁號(hào)和仲裁邏輯。（2）以?xún)?yōu)先級(jí)仲裁策略為基礎(chǔ)。（以?xún)?yōu)先級(jí)仲裁策略為基礎(chǔ)。（3）過(guò)程：首先把自）過(guò)程：首先把自己的仲裁號(hào)發(fā)送到仲裁總線(xiàn)上，仲裁邏輯將仲裁己的仲裁號(hào)發(fā)送到仲裁總線(xiàn)上，仲裁邏輯將仲裁總線(xiàn)上的仲裁號(hào)與自己的仲裁號(hào)比較，

14、若自己的總線(xiàn)上的仲裁號(hào)與自己的仲裁號(hào)比較，若自己的優(yōu)先級(jí)低，則請(qǐng)求失敗，撤除自己的仲裁號(hào)，仲優(yōu)先級(jí)低，則請(qǐng)求失敗，撤除自己的仲裁號(hào)，仲裁總線(xiàn)上最終保留優(yōu)先級(jí)最高的仲裁號(hào)。裁總線(xiàn)上最終保留優(yōu)先級(jí)最高的仲裁號(hào)。二、總線(xiàn)通信控制二、總線(xiàn)通信控制1. 目的目的2. 總線(xiàn)傳輸周期總線(xiàn)傳輸周期主模塊申請(qǐng)，總線(xiàn)仲裁決定主模塊申請(qǐng)，總線(xiàn)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)

15、題由由 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(xiàn)每個(gè)瞬間總線(xiàn)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 3. 總線(xiàn)通信的四種方式總線(xiàn)通信的四種方式采用采用 應(yīng)答方式應(yīng)答方式 ，沒(méi)有公共時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，沒(méi)有公共時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)同步、異步結(jié)合同步、異步結(jié)合 讀讀命令命令(1) 同步式數(shù)據(jù)輸入同步式數(shù)據(jù)輸入T1總線(xiàn)傳輸周期總線(xiàn)傳輸周期T2T3T4 時(shí)鐘時(shí)鐘 地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(2) 同步式數(shù)據(jù)輸出同步式數(shù)據(jù)輸出T1總線(xiàn)傳輸周期總線(xiàn)傳輸周期T2T3T4 時(shí)鐘時(shí)鐘 地址地址 寫(xiě)寫(xiě)命令命令不互鎖不互鎖半互鎖半互鎖全

16、互鎖全互鎖(3) 異步通信異步通信主設(shè)備主設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備請(qǐng)請(qǐng)求求回回答答比較同步通信和異步通信比較同步通信和異步通信 同步通信：指由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，控同步通信：指由統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，控制方式簡(jiǎn)單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件制方式簡(jiǎn)單，靈活性差，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，總線(xiàn)工作效率明顯工作速度差異較大時(shí)，總線(xiàn)工作效率明顯下降。適合于速度差別不大的場(chǎng)合。下降。適合于速度差別不大的場(chǎng)合。 異步通信：指沒(méi)有統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，異步通信：指沒(méi)有統(tǒng)一時(shí)鐘控制的通信，部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式部件間采用應(yīng)答方式進(jìn)行聯(lián)系，控制方式較同步復(fù)雜，靈活性高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件較同步復(fù)雜，靈活性

17、高，當(dāng)系統(tǒng)中各部件工作速度差異較大時(shí)，有利于提高總線(xiàn)工工作速度差異較大時(shí)，有利于提高總線(xiàn)工作效率。作效率。(4) 半同步通信半同步通信同步同步 發(fā)送方發(fā)送方 用系統(tǒng)用系統(tǒng) 時(shí)鐘前沿時(shí)鐘前沿 發(fā)信號(hào)發(fā)信號(hào) 接收方接收方 用系統(tǒng)用系統(tǒng) 時(shí)鐘后沿時(shí)鐘后沿 判斷、識(shí)別判斷、識(shí)別（同步、異步（同步、異步 結(jié)合）結(jié)合）異步異步 允許不同速度的模塊和諧工作允許不同速度的模塊和諧工作 增加一條增加一條 “等待等待”響應(yīng)信號(hào)響應(yīng)信號(hào) WAIT以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時(shí)序以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時(shí)序T1 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址T2 主模塊發(fā)命令主模塊發(fā)命令T3 從模塊提供數(shù)據(jù)從模塊提供數(shù)據(jù)T4 從模塊撤銷(xiāo)數(shù)

18、據(jù)，主模塊撤銷(xiāo)命令從模塊撤銷(xiāo)數(shù)據(jù)，主模塊撤銷(xiāo)命令Tw 當(dāng)當(dāng) 為低電平時(shí)，等待一個(gè)為低電平時(shí)，等待一個(gè) TWAITTw 當(dāng)當(dāng) 為低電平時(shí)，等待一個(gè)為低電平時(shí)，等待一個(gè) TWAIT 讀讀 命令命令WAIT 地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 時(shí)鐘時(shí)鐘總線(xiàn)傳輸周期總線(xiàn)傳輸周期T1T2TWTWT3T4(4) 半同步通信半同步通信 （同步、異步（同步、異步 結(jié)合）結(jié)合）上述三種通信的共同點(diǎn)上述三種通信的共同點(diǎn)一個(gè)總線(xiàn)傳輸周期（以輸入數(shù)據(jù)為例）一個(gè)總線(xiàn)傳輸周期（以輸入數(shù)據(jù)為例） 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址 、命令、命令 從模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)從模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù) 從模塊向主模塊發(fā)數(shù)據(jù)從模塊向主模塊發(fā)數(shù)據(jù)總線(xiàn)空閑總線(xiàn)空閑占用總線(xiàn)占用總線(xiàn)不

19、占用總線(xiàn)不占用總線(xiàn)占用總線(xiàn)占用總線(xiàn)(5) 分離式通信分離式通信充分挖掘系統(tǒng)總線(xiàn)每個(gè)瞬間的潛力充分挖掘系統(tǒng)總線(xiàn)每個(gè)瞬間的潛力主模塊主模塊 申請(qǐng)申請(qǐng) 占用總線(xiàn)，使用完后占用總線(xiàn)，使用完后即即 放棄總線(xiàn)放棄總線(xiàn) 的使用權(quán)的使用權(quán)從模塊從模塊 申請(qǐng)申請(qǐng) 占用總線(xiàn)，將各種信占用總線(xiàn)，將各種信息送至總線(xiàn)上息送至總線(xiàn)上一個(gè)總線(xiàn)傳輸周期一個(gè)總線(xiàn)傳輸周期子周期子周期1子周期子周期2主模塊主模塊1. 各模塊有權(quán)申請(qǐng)占用總線(xiàn)各模塊有權(quán)申請(qǐng)占用總線(xiàn)分離式通信特點(diǎn)分離式通信特點(diǎn)充分提高了總線(xiàn)的有效占用充分提高了總線(xiàn)的有效占用2. 采用同步方式通信，不等對(duì)方回答采用同步方式通信，不等對(duì)方回答3. 各模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時(shí)，不占用

20、總線(xiàn)各模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時(shí)，不占用總線(xiàn)4. 總線(xiàn)被占用時(shí)，無(wú)空閑總線(xiàn)被占用時(shí)，無(wú)空閑計(jì)算機(jī)總線(xiàn)概述 總線(xiàn)周期以及相關(guān)概念總線(xiàn)周期以及相關(guān)概念 總線(xiàn)周期：通過(guò)總線(xiàn)完成一次內(nèi)存讀寫(xiě)操作或者完成總線(xiàn)周期：通過(guò)總線(xiàn)完成一次內(nèi)存讀寫(xiě)操作或者完成一次一次I/O設(shè)備讀寫(xiě)操作所需的時(shí)間，一般由地址時(shí)間和設(shè)備讀寫(xiě)操作所需的時(shí)間，一般由地址時(shí)間和數(shù)據(jù)時(shí)間兩個(gè)時(shí)間段組成數(shù)據(jù)時(shí)間兩個(gè)時(shí)間段組成 地址時(shí)間：地址時(shí)間：CPU向內(nèi)存或向內(nèi)存或IO設(shè)備送出地址信息到地設(shè)備送出地址信息到地址總線(xiàn)址總線(xiàn) 數(shù)據(jù)時(shí)間：數(shù)據(jù)時(shí)間：CPU完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě)完成數(shù)據(jù)讀寫(xiě) 周期類(lèi)型：一般分為內(nèi)存讀周期、內(nèi)存寫(xiě)周期、周期類(lèi)型：一般分為內(nèi)存讀周期、內(nèi)存寫(xiě)周

21、期、 I/O讀讀周期、周期、 I/O寫(xiě)周期四種類(lèi)型寫(xiě)周期四種類(lèi)型 總線(xiàn)的等待狀態(tài)：由于被讀寫(xiě)的部件或設(shè)備速度慢，總線(xiàn)的等待狀態(tài)：由于被讀寫(xiě)的部件或設(shè)備速度慢，一次數(shù)據(jù)時(shí)間內(nèi)不能完成讀寫(xiě)操作，就要增加一個(gè)或一次數(shù)據(jù)時(shí)間內(nèi)不能完成讀寫(xiě)操作，就要增加一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間繼續(xù)完成讀寫(xiě)操作，在這增加的數(shù)據(jù)時(shí)多個(gè)數(shù)據(jù)時(shí)間繼續(xù)完成讀寫(xiě)操作，在這增加的數(shù)據(jù)時(shí)間里，稱(chēng)總線(xiàn)處于等待狀態(tài)。它影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率，間里，稱(chēng)總線(xiàn)處于等待狀態(tài)。它影響系統(tǒng)的運(yùn)行效率，降低系統(tǒng)的性能。降低系統(tǒng)的性能。信息傳送信息傳送尋址尋址數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn)總線(xiàn)占用期間總線(xiàn)占用期間地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)單周期數(shù)據(jù)傳輸方式單周期數(shù)據(jù)傳輸方式尋址尋

22、址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)n地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)線(xiàn)地址線(xiàn)地址線(xiàn).信息傳送信息傳送總線(xiàn)占用期間總線(xiàn)占用期間無(wú)效無(wú)效 猝發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式猝發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式計(jì)算機(jī)總線(xiàn)概述正?？偩€(xiàn)周期：每次數(shù)據(jù)傳輸都由一次地址時(shí)間和一次數(shù)據(jù)時(shí)間組成。正?？偩€(xiàn)周期：每次數(shù)據(jù)傳輸都由一次地址時(shí)間和一次數(shù)據(jù)時(shí)間組成。（單周期數(shù)據(jù)傳輸方式）（單周期數(shù)據(jù)傳輸方式）BurstBurst總線(xiàn)周期：數(shù)據(jù)傳輸由一次地址時(shí)間和多次數(shù)據(jù)時(shí)間組成，即總線(xiàn)周期：數(shù)據(jù)傳輸由一次地址時(shí)間和多次數(shù)據(jù)時(shí)間組成，即給出一次地址信息，連續(xù)傳送多個(gè)數(shù)據(jù)。（猝發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式）給出一次地址信息，連續(xù)傳送多個(gè)數(shù)據(jù)。（猝發(fā)數(shù)據(jù)傳輸方式）計(jì)算機(jī)總線(xiàn)的結(jié)構(gòu)計(jì)算

23、機(jī)總線(xiàn)的結(jié)構(gòu) 幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)幾種常用的標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn) ISA（Industrial Standard Architecture）總線(xiàn)：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)）總線(xiàn)：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)，構(gòu)總線(xiàn)，8位（后來(lái)位（后來(lái)16位）數(shù)據(jù)線(xiàn)，位）數(shù)據(jù)線(xiàn)，20位（后來(lái)位（后來(lái)24位）地址位）地址線(xiàn)，工作頻率線(xiàn)，工作頻率8.33MHz。 EISA（Extended Industrial Standard Architecture ）總線(xiàn)：）總線(xiàn)：擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)，擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)，16或或32位數(shù)據(jù)線(xiàn)，位數(shù)據(jù)線(xiàn)，32位地址線(xiàn)，工位地址線(xiàn)，工作頻率作頻率8.33MHz，支持，支持Burst方式傳輸數(shù)據(jù)。方式傳輸數(shù)據(jù)。 VE

24、SA（Video Electronics Standard Association）總線(xiàn)：）總線(xiàn)：32位局部總線(xiàn)，連接顯卡、網(wǎng)卡等，最高工作頻率位局部總線(xiàn)，連接顯卡、網(wǎng)卡等，最高工作頻率33MHz。沒(méi)有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，各廠家產(chǎn)品兼容性差，針對(duì)沒(méi)有嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)，各廠家產(chǎn)品兼容性差，針對(duì)80486。 PCI（ Peripheral Component Interface）總線(xiàn)：外圍部件）總線(xiàn)：外圍部件互連總線(xiàn)（局部總線(xiàn)），互連總線(xiàn)（局部總線(xiàn)），V1.0支持支持33MHz工作頻率，工作頻率，32位地位地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)互用；址和數(shù)據(jù)線(xiàn)互用；V2.1支持支持66MHz工作主頻，工作主頻，64位地址和數(shù)位地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)互

25、用。據(jù)線(xiàn)互用。ISA插插槽槽PCI插槽插槽AGP插插槽槽北橋北橋芯片組芯片組南橋南橋芯片組芯片組內(nèi)存插槽內(nèi)存插槽CPU插槽插槽IDE接口接口軟驅(qū)接口軟驅(qū)接口并口連接器并口連接器串口連接器串口連接器ROM BIOS鼠標(biāo)鍵盤(pán)鼠標(biāo)鍵盤(pán)USB接口接口主板主板電源電源插座插座PC機(jī)的結(jié)構(gòu)一個(gè)具有雙向傳一個(gè)具有雙向傳輸功能的總線(xiàn)邏輸功能的總線(xiàn)邏輯圖。輯圖。 在總線(xiàn)的兩端在總線(xiàn)的兩端分別配置三態(tài)門(mén)，分別配置三態(tài)門(mén)，就可以使總線(xiàn)具就可以使總線(xiàn)具有雙向傳輸功能。有雙向傳輸功能。ISA Industrial Standarad Architecture的縮寫(xiě)，的縮寫(xiě)，即即“標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)總線(xiàn)”。 ISA的特

26、點(diǎn)是：的特點(diǎn)是： 1、不支持總線(xiàn)仲裁，不能支持多個(gè)總線(xiàn)主設(shè)備系、不支持總線(xiàn)仲裁，不能支持多個(gè)總線(xiàn)主設(shè)備系統(tǒng)；統(tǒng)； 2、數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過(guò)、數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過(guò)CPU或或DMA 3、時(shí)鐘頻率、時(shí)鐘頻率8MHz、最大數(shù)據(jù)傳輸率、最大數(shù)據(jù)傳輸率16MBps。 3、數(shù)據(jù)線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)16位，地址線(xiàn)位，地址線(xiàn)24位。位。EISA Extended Industrial Standarad Architecture的縮寫(xiě)，即的縮寫(xiě)，即“擴(kuò)充工業(yè)總線(xiàn)擴(kuò)充工業(yè)總線(xiàn)” EISA的特點(diǎn)是：的特點(diǎn)是： 1、與、與ISA可以完全兼容；可以完全兼容； 2、從、從CPU中分離出了中線(xiàn)控制權(quán)，支持多個(gè)總線(xiàn)中分離出了中線(xiàn)控制權(quán)，支持多

27、個(gè)總線(xiàn)主設(shè)備以突發(fā)形式傳輸主設(shè)備以突發(fā)形式傳輸 3、時(shí)鐘頻率、時(shí)鐘頻率8MHz、最大數(shù)據(jù)傳輸率、最大數(shù)據(jù)傳輸率33MBps。 3、數(shù)據(jù)線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)32位，地址線(xiàn)位，地址線(xiàn)32位。位。VESA（ VL-BUS ） Video Electronic Standard Association的縮寫(xiě)，是由視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)提出的局部的縮寫(xiě)，是由視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)提出的局部總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，又稱(chēng)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，又稱(chēng)VL-BUS。 VL-BUS技術(shù)的兩個(gè)核心內(nèi)容是：技術(shù)的兩個(gè)核心內(nèi)容是： 1、使用頻率、使用頻率33MHz，數(shù)據(jù)線(xiàn)，數(shù)據(jù)線(xiàn)32位位i，可擴(kuò)展到，可擴(kuò)展到64位，最大數(shù)據(jù)傳輸率位，最大數(shù)據(jù)傳輸率133MBps。 2

28、、可將高速外設(shè)直接掛在、可將高速外設(shè)直接掛在CPU上，實(shí)現(xiàn)上，實(shí)現(xiàn)CPU與外與外設(shè)之間的高速數(shù)據(jù)交換。設(shè)之間的高速數(shù)據(jù)交換。PCI Peripheral Component Interconnect的縮寫(xiě)，的縮寫(xiě)，即即“外圍部件互聯(lián)外圍部件互聯(lián)”，多家公司制定。，多家公司制定。 PCI技術(shù)的主要特點(diǎn)是：技術(shù)的主要特點(diǎn)是： 1. 高性能：自己提供總線(xiàn)時(shí)鐘，支持突發(fā)形式高性能：自己提供總線(xiàn)時(shí)鐘，支持突發(fā)形式 2. 良好的兼容性：與前面的總線(xiàn)兼容良好的兼容性：與前面的總線(xiàn)兼容 3. 支持即插即用和多主設(shè)備支持即插即用和多主設(shè)備 4. 具有與處理器和存儲(chǔ)器完全并行能力，并提供地具有與處理器和存儲(chǔ)器完全并行能力，并提供地址奇偶校驗(yàn)功能。址奇偶校驗(yàn)功能。 5. 擴(kuò)充性、兼容性好，并采用多路復(fù)用技術(shù)，減少擴(kuò)充性、兼容性好，并采用多路復(fù)用技術(shù)，減少引腳數(shù)量。引腳數(shù)量。AGP Accelerated Graphics Port的縮寫(xiě)，即的縮寫(xiě)，即“加速圖加速圖形端口形端口”，是英特爾開(kāi)發(fā)的新一代局部圖形總線(xiàn)技，是英