哈工大版計(jì)算機(jī)組成原理第4章總線技術(shù)

1、人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的本章內(nèi)容本章內(nèi)容學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)概述概述總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線控制總線控制總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo)總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述4.1.1 總線概述總線概述CPU內(nèi)存內(nèi)存網(wǎng)卡網(wǎng)卡顯卡顯卡聲卡聲卡鍵盤鍵盤/鼠標(biāo)鼠標(biāo)這些部件如何進(jìn)行連接呢？這些部件如何進(jìn)行連接呢？思考思考人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的由于總線與其上所掛的部件是物理由于總線與其上所掛的部件是物理相連的，但是從邏輯上有：相連的，但是從邏輯上有： 輸入、輸入、 輸出、輸出、 斷開三種狀態(tài)，斷開三種狀態(tài)，所以

2、總線上的部件需要通過由一些所以總線上的部件需要通過由一些三態(tài)門和緩沖存放器組成的接口三態(tài)門和緩沖存放器組成的接口與總線連接與總線連接 。 傳輸線包括：傳輸線包括： 信息線信息線、 電源線電源線、 地線等地線等?？偩€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部件之間甚至各個(gè)系統(tǒng)之間總線是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各個(gè)部件之間甚至各個(gè)系統(tǒng)之間傳遞信息傳遞信息的一組共享的電導(dǎo)線。的一組共享的電導(dǎo)線。第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述1、概念、概念定義定義每一根導(dǎo)線負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)每一根導(dǎo)線負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)電脈沖信號(hào)電脈沖信號(hào)，這個(gè)信號(hào)就代表，這個(gè)信號(hào)就代表 一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)一位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。假設(shè)干根導(dǎo)線就可以同時(shí)傳輸假設(shè)干位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。

3、假設(shè)干根導(dǎo)線就可以同時(shí)傳輸假設(shè)干位二進(jìn)制數(shù)據(jù)。 總線總線一般由一般由傳輸線傳輸線 + 接口接口 + 總線控制器總線控制器組成。組成。組成組成數(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人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 功能特性功能特性：指總線中的每一根傳輸線具有特定的功能：指總線中的每一根傳輸線具有特定的功能 定義定義1. 功能特性功能特性F按照所傳輸信息的性質(zhì)分，總線分為：按照所傳輸信息的性質(zhì)分，總線分為： 地址總線地址總線、 數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線 控制總線控制總線。F按照連接的部件分，

4、總線分為：按照連接的部件分，總線分為：F 系統(tǒng)總線也叫處理器總線系統(tǒng)總線也叫處理器總線F 輸入輸入/輸出總線即輸出總線即I/O總線?？偩€。F按照在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置分總線分為：按照在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的位置分總線分為： 片內(nèi)總線、片內(nèi)總線、 底板總線、底板總線、 板間總線和板間總線和 通信總線通信總線。人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 定義定義2.物理特性物理特性物理特性物理特性又稱又稱機(jī)械特性機(jī)械特性，指總線的物理連接標(biāo)準(zhǔn)，包括：，指總線的物理連接標(biāo)準(zhǔn)，包括： 插頭插頭 插座的幾何形狀與尺寸、

5、插座的幾何形狀與尺寸、 引腳的數(shù)量與排列方式、引腳的數(shù)量與排列方式、 固定方式等固定方式等。 F對(duì)于通信總線，根據(jù)所傳數(shù)據(jù)的位數(shù)又可以將其分為：對(duì)于通信總線，根據(jù)所傳數(shù)據(jù)的位數(shù)又可以將其分為：F 串行總線串行總線(一根線一根線)F 并行總線多根線并行總線多根線 F通過總線，計(jì)算機(jī)各部件間進(jìn)行各種數(shù)據(jù)和命令的傳送！通過總線，計(jì)算機(jī)各部件間進(jìn)行各種數(shù)據(jù)和命令的傳送！人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 定義定義3.電氣特性電氣特性電氣特性電氣特性定義每根傳輸線上信號(hào)的定義每根傳輸線上信號(hào)的傳遞方向

6、傳遞方向和和有效電平范圍有效電平范圍。 F按照允許信息傳輸?shù)姆较蚍?，總線分為：按照允許信息傳輸?shù)姆较蚍郑偩€分為： 單向總線單向總線 雙向總線雙向總線。雙向總線雙向總線又分為：又分為：全雙工全雙工 和和 半雙工半雙工。全雙工是指同一時(shí)刻允許信息分別沿兩個(gè)方向傳輸，全雙工是指同一時(shí)刻允許信息分別沿兩個(gè)方向傳輸，半雙工是指同一時(shí)刻只允許信息沿一個(gè)方向傳輸而半雙工是指同一時(shí)刻只允許信息沿一個(gè)方向傳輸而另一個(gè)方向的信息傳輸要等到下一時(shí)刻。另一個(gè)方向的信息傳輸要等到下一時(shí)刻。人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述定義定義3.電氣特性電氣特性電氣特性電氣特性定義每根

7、傳輸線上信號(hào)的定義每根傳輸線上信號(hào)的傳遞方向傳遞方向和和有效電平范圍有效電平范圍。 2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 通常規(guī)定：通常規(guī)定： 送入微處理器的信號(hào)為輸入信號(hào)送入微處理器的信號(hào)為輸入信號(hào)IN， 從微處理器發(fā)出的信號(hào)為輸出信號(hào)從微處理器發(fā)出的信號(hào)為輸出信號(hào)OUT。F地址總線地址總線為輸出信號(hào)線為輸出信號(hào)線F數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線為雙向信號(hào)線為雙向信號(hào)線F控制總線控制總線中既有輸出信號(hào)線，又有輸入信號(hào)線，中既有輸出信號(hào)線，又有輸入信號(hào)線， 但都是單向的但都是單向的 例如例如人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述定義定義3.電氣

8、特性電氣特性2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 將總線中高電平定義為將總線中高電平定義為“邏輯邏輯1，稱為正邏輯；，稱為正邏輯；將低電平定義為將低電平定義為“邏輯邏輯1，稱為負(fù)邏輯。，稱為負(fù)邏輯。電氣特性電氣特性定義每根傳輸線上信號(hào)的定義每根傳輸線上信號(hào)的傳遞方向傳遞方向和和有效電平范圍有效電平范圍。 F大多數(shù)總線信號(hào)采用正邏輯，但是也有個(gè)別總線信號(hào)大多數(shù)總線信號(hào)采用正邏輯，但是也有個(gè)別總線信號(hào) 采用負(fù)邏輯采用負(fù)邏輯 。CPU輸出信號(hào)輸出信號(hào)輸入信號(hào)輸入信號(hào)TTL電平電平高電平：高電平：3.65V低電平：低電平：0V2.4V 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章

9、 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述定義定義4.時(shí)間特性時(shí)間特性2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 時(shí)間特性時(shí)間特性規(guī)定了每一根傳輸線上的信號(hào)在什么時(shí)間內(nèi)才是有效的，規(guī)定了每一根傳輸線上的信號(hào)在什么時(shí)間內(nèi)才是有效的，即即總線上各種信號(hào)的時(shí)序關(guān)系總線上各種信號(hào)的時(shí)序關(guān)系。 時(shí)間特性可以用時(shí)間特性可以用信號(hào)時(shí)序圖信號(hào)時(shí)序圖來表示。來表示。 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的任一時(shí)刻，只能有任一時(shí)刻，只能有一個(gè)方向一個(gè)方向的信息流動(dòng)，不允許有相向行為。的信息流動(dòng)，不允許有相向行為。F 即可以即可以一發(fā)一收一發(fā)一收一發(fā)多收一發(fā)多收,不可以不可以多發(fā)一收多發(fā)一收多發(fā)多收多發(fā)多收第

10、第4章章 總線總線總線總線-4.1 概述概述第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述5.最最根本特性最最根本特性2、特性、特性總線具有以下總線具有以下4方面特性：方面特性： 定義定義設(shè)備設(shè)備M設(shè)備設(shè)備N人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的掛掛接在總線上的主設(shè)備，在任意時(shí)刻只允許有一個(gè)主設(shè)備向總線上接在總線上的主設(shè)備，在任意時(shí)刻只允許有一個(gè)主設(shè)備向總線上即利用總線傳輸信息時(shí)要保證信息的唯一性即不能有一個(gè)以上即利用總線傳輸信息時(shí)要保證信息的唯一性即不能有一個(gè)以上發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù)設(shè)備設(shè)備M設(shè)備設(shè)備N器件向總線發(fā)送信息器件向總線發(fā)送信息第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人

11、才是培養(yǎng)出來的 在這種系統(tǒng)中，每一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)總線主或控制器占用總線，其在這種系統(tǒng)中，每一個(gè)時(shí)刻只能有一個(gè)總線主或控制器占用總線，其 他總線主或控制器輸出的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)必須浮空處于高阻他總線主或控制器輸出的地址、數(shù)據(jù)、控制信號(hào)必須浮空處于高阻 狀態(tài)，這樣系統(tǒng)才能正常工作。狀態(tài)，這樣系統(tǒng)才能正常工作。 何何謂三態(tài)？請(qǐng)舉例說明總線為什么需要三態(tài)？謂三態(tài)？請(qǐng)舉例說明總線為什么需要三態(tài)？答：所謂三態(tài)即高電平狀態(tài)、低電平狀態(tài)和高阻狀態(tài)。答：所謂三態(tài)即高電平狀態(tài)、低電平狀態(tài)和高阻狀態(tài)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，信號(hào)的傳輸是通過總線進(jìn)行的。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，信號(hào)的傳輸是通過總線進(jìn)行的?？偩€上往往連接有多個(gè)總

12、線上往往連接有多個(gè)總線主設(shè)備總線主設(shè)備，CPU、DMA或者多個(gè)或者多個(gè)CPU。或者說?；蛘哒f系統(tǒng)通常是包含系統(tǒng)通常是包含DMA控制器的系統(tǒng)或者是多主系統(tǒng)?？刂破鞯南到y(tǒng)或者是多主系統(tǒng)。CPUCPUDMA12掛在總線上的器件，一般掛在總線上的器件，一般具有具有“三態(tài)特性，三態(tài)：第三態(tài)特性，三態(tài)：第高電平高電平低電平低電平與總線斷開與總線斷開 不高也不低不高也不低輸出輸出輸入輸入高阻態(tài)不輸入高阻態(tài)不輸入也不輸出也不輸出三種狀態(tài)三種狀態(tài)情形情形1情形情形2通過通過“三態(tài)來三態(tài)來實(shí)現(xiàn)總線通信的實(shí)現(xiàn)總線通信的唯一性唯一性人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的1、片內(nèi)總線：它位于微處理器芯片內(nèi)部，故稱為芯片內(nèi)部總

13、線。用于微處理器、片內(nèi)總線：它位于微處理器芯片內(nèi)部，故稱為芯片內(nèi)部總線。用于微處理器 內(nèi)部內(nèi)部ALU和各種存放器等部件間的互連及信息傳送。和各種存放器等部件間的互連及信息傳送。CPU 芯芯片生產(chǎn)廠家決定。用戶看不見，摸不到，掌控不了。速度極快，片生產(chǎn)廠家決定。用戶看不見，摸不到，掌控不了。速度極快， 幾乎不需要時(shí)間來衡量。幾乎不需要時(shí)間來衡量。單總線單總線雙總線雙總線三總線三總線特點(diǎn)特點(diǎn)片內(nèi)總線結(jié)構(gòu)分為片內(nèi)總線結(jié)構(gòu)分為4.1.2 總線的分類總線的分類第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的2. .系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線板板/卡卡CPU總線緩沖控制器存儲(chǔ)器I/0C

14、PUI/O接口接口板板/卡卡公共存儲(chǔ)器公共存儲(chǔ)器板板/卡卡 系統(tǒng)總線上傳送的信息包括數(shù)據(jù)信息、地址信息、控制信息，因此，系統(tǒng)總線上傳送的信息包括數(shù)據(jù)信息、地址信息、控制信息，因此， 系統(tǒng)總線包含有三種不同功能的總線，即數(shù)據(jù)總線系統(tǒng)總線包含有三種不同功能的總線，即數(shù)據(jù)總線DBData Bus 地址總線地址總線ABAddress Bus和控制總線和控制總線CBControl Bus。系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)各大部件計(jì)算機(jī)各大部件CPU、內(nèi)存、內(nèi)存、I/O接口之間接口之間 的信息傳輸線。的信息傳輸線。第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的稱為稱為“數(shù)據(jù)總線寬度數(shù)

15、據(jù)總線寬度”。8/16/32/64位位（與機(jī)器字長、存儲(chǔ)字長有關(guān)）（與機(jī)器字長、存儲(chǔ)字長有關(guān)）CPU內(nèi)存內(nèi)存.DBB、C、一組（多根）、雙向一組（多根）、雙向A、2. .系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線計(jì)算機(jī)各部件（計(jì)算機(jī)各部件（CPU、內(nèi)存、內(nèi)存、I/O接口）之間接口）之間 的信息傳輸線。的信息傳輸線。1數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DB 定義：定義：用來傳輸各個(gè)部件之間的數(shù)據(jù)信息。用來傳輸各個(gè)部件之間的數(shù)據(jù)信息。 特點(diǎn)特點(diǎn)&理解理解第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的2地址總線地址總線AB 定義定義：一組用來指出數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的：一組用來指出數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)所對(duì)

16、應(yīng)的內(nèi)存單元地址內(nèi)存單元地址或或I/O 外設(shè)地址外設(shè)地址的總線。的總線。 特點(diǎn)與理解：特點(diǎn)與理解：稱為稱為“地址總線寬度地址總線寬度”。8/16/32位位（CPU可訪問的存儲(chǔ)空間大小為可訪問的存儲(chǔ)空間大小為2n）CPU內(nèi)存內(nèi)存I/O外設(shè)外設(shè)A、一組（多根），單向，由、一組（多根），單向，由CPU發(fā)出。發(fā)出。B、C、.AB第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的一根一根/多根多根 ，單向，單向/雙向雙向CPU內(nèi)存內(nèi)存I/O外設(shè)外設(shè)可由可由CPU發(fā)出，也可以由其他部件發(fā)出。發(fā)出，也可以由其他部件發(fā)出。A、B、C、3控制總線控制總線CB 定義：各個(gè)功能部件之間相

17、互協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)。定義：各個(gè)功能部件之間相互協(xié)調(diào)工作的控制信號(hào)。 特點(diǎn)與理解：特點(diǎn)與理解：Cpu讀內(nèi)存信號(hào)：讀內(nèi)存信號(hào)：RDCpu寫內(nèi)存信號(hào)：寫內(nèi)存信號(hào)：WR外設(shè)向外設(shè)向CPU發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。發(fā)出的中斷請(qǐng)求信號(hào)。CB.第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的 3. 外總線外總線：也稱：也稱通信總線通信總線。用于兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接與通信，如兩臺(tái)微機(jī)系統(tǒng)。用于兩個(gè)系統(tǒng)之間的連接與通信，如兩臺(tái)微機(jī)系統(tǒng) 之間、微機(jī)系統(tǒng)與其他電子儀器或電子設(shè)備之間的通信。之間、微機(jī)系統(tǒng)與其他電子儀器或電子設(shè)備之間的通信。PC機(jī)機(jī)1RS-232監(jiān)視器監(jiān)視器電路故障維修測(cè)試儀電

18、路故障維修測(cè)試儀 IEEE-488通信總線通信總線第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.1 概述概述人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)0、總線結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要關(guān)注的是采用何種總線結(jié)構(gòu)，選擇總線結(jié)構(gòu)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要關(guān)注的是采用何種總線結(jié)構(gòu)，選擇總線結(jié)構(gòu) 需要綜合考慮：需要綜合考慮： 通信帶寬、通信帶寬、 本錢本錢 及可靠性等因素。及可靠性等因素。典型的總線結(jié)構(gòu)有：典型的總線結(jié)構(gòu)有： 單總線結(jié)構(gòu)單總線結(jié)構(gòu) 多總線結(jié)構(gòu)多總線結(jié)構(gòu)。人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的1. 單總線結(jié)構(gòu)框圖單總線結(jié)構(gòu)框圖單總線（系統(tǒng)總線）單

19、總線（系統(tǒng)總線） CPU M.M I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備1 外部外部 設(shè)備設(shè)備2 I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的2. 雙總線結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)-面向面向 CPU 的雙總線結(jié)構(gòu)框圖的雙總線結(jié)構(gòu)框圖中央處理中央處理 器器 CPUI/O總線總線M總總線線主存儲(chǔ)器主存儲(chǔ)器 I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備1 外部外部 設(shè)備設(shè)備2I/O接口接口I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備n第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培

20、養(yǎng)出來的2. 雙總線結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)-另一種雙總線結(jié)構(gòu)另一種雙總線結(jié)構(gòu)第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主存總線主存總線I/O總線總線 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主存主存通道通道人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的3. 三總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)-結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)1第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主存總線主存總線DMA總線總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 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接口接口人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的3. 三總?cè)偩€結(jié)線結(jié)構(gòu)構(gòu)-結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)2

21、人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的主存主存擴(kuò)展總線接口擴(kuò)展總線接口局域網(wǎng)局域網(wǎng)SCSI多媒體多媒體CPU調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器串行接口串行接口FAX系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線局部總線局部總線高速總線高速總線擴(kuò)展總線擴(kuò)展總線圖形圖形Cache/橋橋2022-3-174. 四總線結(jié)構(gòu)四總線結(jié)構(gòu)第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的打印機(jī)接口打印機(jī)接口顯示器接口顯示器接口軟盤接口軟盤接口硬盤接口硬盤接口CPU總線總線 RAM ROM鍵盤接口鍵盤接口鍵盤鍵盤硬盤硬盤軟盤軟盤顯示器顯示器打印機(jī)打印機(jī)微型計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖微型計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖第第4章

22、章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.2 總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)總線的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)5. 微型計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖微型計(jì)算機(jī)總線結(jié)構(gòu)示意圖人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 1 總線仲裁總線仲裁1、總線的根本特性、總線的根本特性電子計(jì)算機(jī)的總線具有兩個(gè)特性：電子計(jì)算機(jī)的總線具有兩個(gè)特性：發(fā)送的互斥性發(fā)送的互斥性和和接受的共享性接受的共享性。為了協(xié)調(diào)總線上各個(gè)部件對(duì)總線的爭用、防止發(fā)生總線沖突，必須有一個(gè)為了協(xié)調(diào)總線上各個(gè)部件對(duì)總線的爭用、防止發(fā)生總線沖突，必須有一個(gè) 總線控制器來對(duì)總線的使用進(jìn)行分配和管理。總線控制器來對(duì)總線的使用進(jìn)行分配和管理。擁

23、有總線控制權(quán)的總線部件，稱為擁有總線控制權(quán)的總線部件，稱為總線的主部件總線的主部件。 被主部件訪問的部件稱為被主部件訪問的部件稱為從部件從部件。 Bus設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備n人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的當(dāng)總線上有多個(gè)候選的主部件同時(shí)申請(qǐng)使用總線時(shí)，必須有一個(gè)當(dāng)總線上有多個(gè)候選的主部件同時(shí)申請(qǐng)使用總線時(shí)，必須有一個(gè)總線控制機(jī)構(gòu)按照某種策略優(yōu)先次序?qū)ι暾?qǐng)進(jìn)行裁決，這就總線控制機(jī)構(gòu)按照某種策略優(yōu)先次序?qū)ι暾?qǐng)進(jìn)行裁決，這就叫做總線仲裁。叫做總線仲裁。第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 1 總線仲裁總線仲裁2、總線仲裁、總線仲裁定義定義如果總線仲裁邏輯根本上集中在一

24、處，就稱為如果總線仲裁邏輯根本上集中在一處，就稱為如果總線仲裁邏輯分散在總線上的各個(gè)部件中，那么稱為如果總線仲裁邏輯分散在總線上的各個(gè)部件中，那么稱為 分布式總線仲裁。分布式總線仲裁。 分類分類 集中式總線仲裁集中式總線仲裁F串行鏈接串行鏈接/鏈?zhǔn)讲樵冩準(zhǔn)讲樵僃定時(shí)查詢定時(shí)查詢/計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢F獨(dú)立請(qǐng)求獨(dú)立請(qǐng)求人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的3.集中式總線仲裁方式集中式總線仲裁方式1鏈?zhǔn)讲樵兎绞骄栈ㄦ湶樵兎绞芥準(zhǔn)讲樵兎绞骄栈ㄦ湶樵兎绞娇偪偩€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)

25、求BG-總線同意總線同意I/O接口接口1第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的鏈?zhǔn)讲樵兎绞骄栈ㄦ湶樵兎绞教攸c(diǎn)：鏈?zhǔn)讲樵兎绞骄栈ㄦ湶樵兎绞教攸c(diǎn)： 總線授權(quán)信號(hào)總線授權(quán)信號(hào)BG串行地串行地從一個(gè)從一個(gè)I/O設(shè)備傳送到下一個(gè)設(shè)備傳送到下一個(gè)I/O設(shè)備。設(shè)備。 設(shè)計(jì)簡單：采用設(shè)計(jì)簡單：采用很少的幾根線很少的幾根線，就可按一定的優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)總線仲裁。，就可按一定的優(yōu)先級(jí)實(shí)現(xiàn)總線仲裁。 易于擴(kuò)充設(shè)備。易于擴(kuò)充設(shè)備。 假設(shè)第假設(shè)第J個(gè)設(shè)備中的接口電路出現(xiàn)故障，那么第個(gè)設(shè)備中的接口電路出現(xiàn)故障，那么第J個(gè)之后的都無法正常工作。個(gè)之后的都無法正常工作。 即對(duì)電

26、路故障很敏感。即對(duì)電路故障很敏感。 優(yōu)先級(jí)固定：離優(yōu)先級(jí)固定：離“總線控制部件最近的優(yōu)先級(jí)最高，最遠(yuǎn)的優(yōu)先級(jí)最低?？偩€控制部件最近的優(yōu)先級(jí)最高，最遠(yuǎn)的優(yōu)先級(jí)最低。 故優(yōu)先級(jí)通過物理上的排隊(duì)電路來實(shí)現(xiàn)的。故優(yōu)先級(jí)通過物理上的排隊(duì)電路來實(shí)現(xiàn)的。 假設(shè)優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備頻繁發(fā)出請(qǐng)求，那么優(yōu)先級(jí)低的設(shè)備可能很長時(shí)間都無法假設(shè)優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備頻繁發(fā)出請(qǐng)求，那么優(yōu)先級(jí)低的設(shè)備可能很長時(shí)間都無法 得到總線控制權(quán)。得到總線控制權(quán)。第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 1鏈?zhǔn)讲樵兎绞骄栈ㄦ湶樵兎绞芥準(zhǔn)讲樵兎绞骄栈ㄦ湶樵兎绞饺瞬攀桥囵B(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的2計(jì)數(shù)器定時(shí)方式計(jì)數(shù)器定時(shí)方式BS -總線

27、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 0I/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 13.集中式總線仲裁方式集中式總線仲裁方式第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的計(jì)數(shù)器定時(shí)方式特點(diǎn)計(jì)數(shù)器定時(shí)方式特點(diǎn) 假設(shè)從中止點(diǎn)開始，那么每個(gè)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)相等。假設(shè)從中止點(diǎn)開始，那么每個(gè)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)相等。 可通過程序來設(shè)置計(jì)數(shù)器初值，動(dòng)態(tài)來改變其優(yōu)先級(jí)。即可通過程序來設(shè)置計(jì)數(shù)器初值，動(dòng)態(tài)來改變其優(yōu)先級(jí)。即可編程可編程。? 仲裁器接收到請(qǐng)求信

28、號(hào)以后，在仲裁器接收到請(qǐng)求信號(hào)以后，在BS線為線為“0的情況下，讓計(jì)數(shù)的情況下，讓計(jì)數(shù) 器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各個(gè)設(shè)備。器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各個(gè)設(shè)備。 每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)“設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求 總線的設(shè)備地址相一致時(shí)，該設(shè)備將總線的設(shè)備地址相一致時(shí)，該設(shè)備將BS線置為線置為1，獲得了總線的使用權(quán)，獲得了總線的使用權(quán)， 此時(shí)中止計(jì)數(shù)查詢。此時(shí)中止計(jì)數(shù)查詢。 假設(shè)從假設(shè)從0開始，各個(gè)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)次序同開始，各個(gè)設(shè)備的優(yōu)先級(jí)次序同“鏈?zhǔn)讲樵兎ㄏ嗤?，此時(shí)優(yōu)先級(jí)的鏈?zhǔn)讲樵兎ㄏ嗤藭r(shí)優(yōu)先級(jí)

29、的 順序是固定的。誰的地址小，誰的優(yōu)先級(jí)就最高順序是固定的。誰的地址小，誰的優(yōu)先級(jí)就最高2計(jì)數(shù)器定時(shí)方式計(jì)數(shù)器定時(shí)方式第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的3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nBR0BG0BR1BG1BRnBGnBG-總線同意總線同意BR-總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器 總線請(qǐng)求總線請(qǐng)求BRi每個(gè)設(shè)備有獨(dú)立的每個(gè)設(shè)備有獨(dú)立的 總線同意總線同意BGi 仲裁器內(nèi)設(shè)置排隊(duì)電路；仲裁器內(nèi)設(shè)置排隊(duì)電路； 根據(jù)一定的優(yōu)先級(jí)原那么進(jìn)行仲裁，以

30、決定響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備?？删幊?；根據(jù)一定的優(yōu)先級(jí)原那么進(jìn)行仲裁，以決定響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備?？删幊蹋?.集中式總線仲裁方式集中式總線仲裁方式第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制1、總線的通信控制、總線的通信控制總線通信中，發(fā)出數(shù)據(jù)的部件稱為總線通信中，發(fā)出數(shù)據(jù)的部件稱為源部件源部件， 接收數(shù)據(jù)的部件稱為接收數(shù)據(jù)的部件稱為目的部件目的部件。為了完成一次有效的通信，源部件與目的部件之間需要進(jìn)行一系列有為了完成一次有效的通信，源部件與目的部件之間需要進(jìn)行一系列

31、有 時(shí)序限制的操作。時(shí)序限制的操作。為此，通信雙方需要為此，通信雙方需要“感知對(duì)方的操作及操作效果，感知對(duì)方的操作及操作效果，這個(gè)這個(gè)“感知由總線通信控制來實(shí)現(xiàn)的。感知由總線通信控制來實(shí)現(xiàn)的。 Bus設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備n人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制2、總線的通信控制分類、總線的通信控制分類總線通信控制的方法只要分兩大類：總線通信控制的方法只要分兩大類：無須感知無須感知和和需要感知需要感知。無須感知無須感知表示通信雙方是相互信任的、是心有靈犀的，每一個(gè)表示通信雙方是相互信任的、是心有靈犀的，每

32、一個(gè)通信步驟都會(huì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正確完成。通信步驟都會(huì)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正確完成。如果通信雙方不能完全相互信任，那么就需要感知了。如果通信雙方不能完全相互信任，那么就需要感知了。基于基于“無須感知觀點(diǎn)進(jìn)行總線通信控制的通信稱為同步通信，無須感知觀點(diǎn)進(jìn)行總線通信控制的通信稱為同步通信，基于基于“需要感知觀點(diǎn)進(jìn)行總線通信控制的通信稱為異步通信。需要感知觀點(diǎn)進(jìn)行總線通信控制的通信稱為異步通信。人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制3、同步通信、同步通信含義含義通信雙方采用通信雙方采用統(tǒng)一時(shí)鐘統(tǒng)一時(shí)鐘來控制數(shù)據(jù)的傳

33、送。來控制數(shù)據(jù)的傳送。 強(qiáng)制性同步，采用強(qiáng)制性同步，采用統(tǒng)一時(shí)鐘統(tǒng)一時(shí)鐘；簡單易控制。；簡單易控制。 對(duì)于每一個(gè)操作，每一時(shí)間都有明確的規(guī)定，顯得比較對(duì)于每一個(gè)操作，每一時(shí)間都有明確的規(guī)定，顯得比較“死板。死板。 必須按照工作必須按照工作速度最慢速度最慢的部件來設(shè)計(jì)時(shí)鐘。的部件來設(shè)計(jì)時(shí)鐘。 當(dāng)各個(gè)模塊的存取時(shí)間相差較大時(shí)，會(huì)大大損失總線的工作效率。當(dāng)各個(gè)模塊的存取時(shí)間相差較大時(shí)，會(huì)大大損失總線的工作效率。 適用于總線長度較短，各模塊部件存取時(shí)間比較一致的場(chǎng)合。適用于總線長度較短，各模塊部件存取時(shí)間比較一致的場(chǎng)合。同步通信同步通信是指參與通信的兩個(gè)部件之間的信息傳送是由是指參與通信的兩個(gè)部件之間

34、的信息傳送是由定寬、定距的定寬、定距的時(shí)標(biāo)時(shí)標(biāo)來控制的。來控制的。每隔一個(gè)時(shí)標(biāo)，源部件就向總線發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，而不去對(duì)目的部件每隔一個(gè)時(shí)標(biāo)，源部件就向總線發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)，而不去對(duì)目的部件 是否收到數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)；是否收到數(shù)據(jù)進(jìn)行確認(rèn)； 同樣地，目的部件每隔一個(gè)時(shí)標(biāo)就對(duì)總線進(jìn)行采樣來獲取數(shù)據(jù)，而同樣地，目的部件每隔一個(gè)時(shí)標(biāo)就對(duì)總線進(jìn)行采樣來獲取數(shù)據(jù)，而 不去確認(rèn)數(shù)據(jù)是否已發(fā)出，也不向源部件確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)是正確的。不去確認(rèn)數(shù)據(jù)是否已發(fā)出，也不向源部件確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)是正確的。特點(diǎn)特點(diǎn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的同步式數(shù)據(jù)輸入時(shí)序同步式數(shù)據(jù)輸入時(shí)序T1總線傳輸周期總線傳輸周期T2T3T4 時(shí)鐘時(shí)鐘 地址

35、地址 讀讀命令命令 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)時(shí)間時(shí)間地址線上地址線上出現(xiàn)地址出現(xiàn)地址讀命令有效讀命令有效數(shù)據(jù)線上數(shù)據(jù)線上出現(xiàn)數(shù)據(jù)出現(xiàn)數(shù)據(jù)主模塊主模塊發(fā)出地址發(fā)出地址主模塊主模塊發(fā)讀命令發(fā)讀命令從模塊從模塊提供數(shù)據(jù)提供數(shù)據(jù)主模塊主模塊撤銷讀命令撤銷讀命令第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制4、異步通信、異步通信含義含義異步通信是指參與通信的兩個(gè)部件需要異步通信是指參與通信的兩個(gè)部件需要“感知對(duì)方的操作，這個(gè)感知對(duì)方的操作，這個(gè)“感知是通過感知是通過“握手信號(hào)

36、實(shí)現(xiàn)的。握手信號(hào)實(shí)現(xiàn)的。異步通信主要應(yīng)用于：異步通信主要應(yīng)用于： 工作速率不同的部件之間相互通信或者工作速率不同的部件之間相互通信或者 通信線路受到干擾的場(chǎng)合。通信線路受到干擾的場(chǎng)合。分類分類異步通信的異步通信的“握手協(xié)議分為：握手協(xié)議分為： 單邊控制單邊控制雙邊控制雙邊控制單邊控制是指通信過程是由源部件或目的部件控制單邊控制是指通信過程是由源部件或目的部件控制雙邊控制是指通信過程由源部件和目的部件共同控制雙邊控制是指通信過程由源部件和目的部件共同控制人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制4、異步通信

37、、異步通信異步單邊控制異步單邊控制人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的p不互鎖方式不互鎖方式p半互鎖方式半互鎖方式p全互鎖方式全互鎖方式p 沒有公共時(shí)鐘；沒有公共時(shí)鐘；p 采用握手方式，即請(qǐng)求應(yīng)答方式；采用握手方式，即請(qǐng)求應(yīng)答方式；p 相互通信的設(shè)備其工作速度參差不齊。相互通信的設(shè)備其工作速度參差不齊。特點(diǎn)特點(diǎn)信號(hào)的鉗制！信號(hào)的鉗制！當(dāng)主模塊發(fā)出請(qǐng)求時(shí)當(dāng)主模塊發(fā)出請(qǐng)求時(shí)Request，一直等待從模塊反響回來，一直等待從模塊反響回來“響應(yīng)響應(yīng)Acknowledge信號(hào)后，才開始通信。信號(hào)后，才開始通信。為此，需要主、從模塊之間增加兩條應(yīng)答線握即手交互信號(hào)線為此，需要主、從模塊之間增加兩條應(yīng)答線握即手

38、交互信號(hào)線Handshaking異步雙邊控制異步雙邊控制第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的1采用公共時(shí)鐘；采用公共時(shí)鐘；3既有同步特征，又有異步特征。既有同步特征，又有異步特征。特點(diǎn)特點(diǎn)T1T2T3T4TW1-N等待狀態(tài)等待狀態(tài)TW是公共時(shí)鐘的整數(shù)信。是公共時(shí)鐘的整數(shù)信。5、半同步通信同步、異步、半同步通信同步、異步 結(jié)合結(jié)合舉例舉例說明說明規(guī)定規(guī)定解釋解釋宏觀上按宏觀上按同步通信同步通信組織通信過程，組織通信過程，局部上用局部上用異步應(yīng)答方式異步應(yīng)答方式實(shí)現(xiàn)通信雙方速度的配合。實(shí)現(xiàn)通信雙方速度的配合。每個(gè)操作只能在固定時(shí)鐘確定的一定時(shí)

39、刻發(fā)生同步通信的特征每個(gè)操作只能在固定時(shí)鐘確定的一定時(shí)刻發(fā)生同步通信的特征控制信號(hào)的時(shí)間間隔卻是可變長的這是異步通信的特征?？刂菩盘?hào)的時(shí)間間隔卻是可變長的這是異步通信的特征。當(dāng)然時(shí)間間隔的長度必須是時(shí)鐘周期的整數(shù)倍，這樣就兼顧了同步當(dāng)然時(shí)間間隔的長度必須是時(shí)鐘周期的整數(shù)倍，這樣就兼顧了同步 通信和異步通信的優(yōu)點(diǎn)通信和異步通信的優(yōu)點(diǎn)含義含義2 參加等待機(jī)制，有等待信號(hào)線參加等待機(jī)制，有等待信號(hào)線WAIT或或“就緒就緒(READY)響應(yīng)信號(hào)響應(yīng)信號(hào) ；人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制5、半同步通信同

40、步、異步、半同步通信同步、異步 結(jié)合結(jié)合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 主模塊檢測(cè)主模塊檢測(cè)“READY信號(hào)信號(hào)T4 從模塊撤銷數(shù)據(jù)，主模塊撤銷命令從模塊撤銷數(shù)據(jù)，主模塊撤銷命令Tw 假設(shè)假設(shè)“READY 為低電平，插入一個(gè)等為低電平，插入一個(gè)等待周期待周期TWTw 假設(shè)假設(shè)“READY 為低電平，插入一個(gè)等為低電平，插入一個(gè)等待周期待周期TW人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的小結(jié)同步通信、異步通信、半同步通信共同點(diǎn)小結(jié)同步通信、異步通信、半同步通信共同點(diǎn)主模塊通過總線向從模塊發(fā)送地址和命令主模塊通過總線向從模塊發(fā)送地址和命令從模塊按照命令進(jìn)行讀數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備從模塊

41、按照命令進(jìn)行讀數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備從模塊經(jīng)總線向主模塊提供數(shù)據(jù)從模塊經(jīng)總線向主模塊提供數(shù)據(jù) 占用總線占用總線總線空閑總線空閑 占用總線占用總線共同共同特點(diǎn)特點(diǎn)主模塊申請(qǐng)總線的使用權(quán)主模塊申請(qǐng)總線的使用權(quán)總線空閑總線空閑同步同步通信、異步通信、半同步通信三種通信方式都是從主模塊發(fā)出通信、異步通信、半同步通信三種通信方式都是從主模塊發(fā)出地址和讀寫命令開始，直到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。在整個(gè)傳輸周期中，系統(tǒng)地址和讀寫命令開始，直到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束。在整個(gè)傳輸周期中，系統(tǒng)總線的使用權(quán)完全由占有使用權(quán)的主模塊和由它選中的從模塊占據(jù)總線的使用權(quán)完全由占有使用權(quán)的主模塊和由它選中的從模塊占據(jù)。一個(gè)總線傳輸周期以輸入數(shù)據(jù)為例一個(gè)總線

42、傳輸周期以輸入數(shù)據(jù)為例第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的6、別離式通信、別離式通信將總線周期分解為兩個(gè)子周期，充分挖掘系統(tǒng)總線每瞬間的潛力。將總線周期分解為兩個(gè)子周期，充分挖掘系統(tǒng)總線每瞬間的潛力。精精髓髓 一個(gè)總線傳輸周期一個(gè)總線傳輸周期子周期子周期1子周期子周期2主模塊主模塊申請(qǐng)申請(qǐng)占用總線占用總線，使用完后，使用完后，放棄總線放棄總線的使用權(quán)。的使用權(quán)。從模塊從模塊 申請(qǐng)申請(qǐng) 占用總線占用總線，將各種，將各種信息送至總線上。信息送至總線上。主模塊主模塊設(shè)備設(shè)備A設(shè)備設(shè)備BBus主主/從從主主/從從規(guī)規(guī)定定第第4章章 總線技術(shù)總線技

43、術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的別離式通信特點(diǎn)別離式通信特點(diǎn)1. 各模塊有權(quán)申請(qǐng)占用總線各模塊有權(quán)申請(qǐng)占用總線4. 采用同步方式通信，不等對(duì)方答復(fù)采用同步方式通信，不等對(duì)方答復(fù)3. 各各模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時(shí)，時(shí)，不占用總線不占用總線2. 總線被占用時(shí)，無空閑總線被占用時(shí)，無空閑5.適用于適用于大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 設(shè)備設(shè)備A設(shè)備設(shè)備BBus主主/從從主主/從從Pc機(jī)機(jī)充分發(fā)揮了充分發(fā)揮了總線的有效占用總線的有效占用第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的由由 統(tǒng)一時(shí)標(biāo)統(tǒng)一時(shí)標(biāo) 控制數(shù)據(jù)傳送。控制

44、數(shù)據(jù)傳送。充分充分 挖掘挖掘 系統(tǒng)系統(tǒng) 總線每瞬間總線每瞬間 的的 潛力潛力。同步通信同步通信 半同步通信半同步通信 7. 總線通信的三種方式小結(jié)總線通信的三種方式小結(jié)同步、異步結(jié)合。同步、異步結(jié)合。別離式通信別離式通信異步通信異步通信采用采用 應(yīng)答方式應(yīng)答方式，沒有公共時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，沒有公共時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)通信方式通信方式典型特征典型特征第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.3 總線的控制總線的控制 4. 3. 2 總線通信控制總線通信控制人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的1. 總線的位寬總線的位寬第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.4 總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo)S100為為8位位ISA為為16位位EISA為

45、為32位位PCI-2可達(dá)可達(dá)64位位總線寬度不會(huì)超過微處理器外部數(shù)據(jù)總線的寬度總線寬度不會(huì)超過微處理器外部數(shù)據(jù)總線的寬度總線一次同時(shí)傳送的信息位數(shù)或所需的線數(shù)?？偩€一次同時(shí)傳送的信息位數(shù)或所需的線數(shù)。即一次操作可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。主要是指數(shù)據(jù)總線的數(shù)目。即一次操作可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)。主要是指數(shù)據(jù)總線的數(shù)目。F例如，例如，ISA總線的數(shù)據(jù)總線位寬是總線的數(shù)據(jù)總線位寬是16位，地址總線的位寬是位，地址總線的位寬是24位。位。 評(píng)價(jià)總線評(píng)價(jià)總線性能的優(yōu)劣性能的優(yōu)劣F總線的位寬直接影響總線的傳輸率吞吐量?？偩€的位寬直接影響總線的傳輸率吞吐量。人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的2. 總線的工作時(shí)鐘頻率總線

46、的工作時(shí)鐘頻率 第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.4 總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo)控制總線中的時(shí)鐘信號(hào)線所提供的時(shí)鐘頻率。控制總線中的時(shí)鐘信號(hào)線所提供的時(shí)鐘頻率。如如:F ISA和和EISA總線為總線為8MHz，F(xiàn) PCI總線為總線為33.3 MHz。 3 .標(biāo)準(zhǔn)傳輸率總線帶寬標(biāo)準(zhǔn)傳輸率總線帶寬例如，總線時(shí)鐘為例如，總線時(shí)鐘為 ，那么，那么16位總線那么標(biāo)準(zhǔn)傳輸率為位總線那么標(biāo)準(zhǔn)傳輸率為:總線本身所能到達(dá)的最高傳送速率總線本身所能到達(dá)的最高傳送速率總線上每秒鐘能傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量。以總線上每秒鐘能傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量。以MB/S表示表示 總線帶寬總線位寬總線帶寬總線位寬總線工作頻率總線工作頻率/8人

47、才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的4. 總線的負(fù)載能力總線的負(fù)載能力 第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.4 總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo)總線上所能連接部件的最大個(gè)數(shù)?？偩€上所能連接部件的最大個(gè)數(shù)。例如例如，ISA總線的負(fù)載能力是總線的負(fù)載能力是8， PCI總線的的負(fù)載能力是總線的的負(fù)載能力是3。Bus設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備2設(shè)備設(shè)備N物理線路是一組，功能上物理線路是一組，功能上地址線地址線 與與 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 復(fù)用復(fù)用分時(shí)復(fù)用分時(shí)復(fù)用。5. 總線復(fù)用總線復(fù)用地址線、數(shù)據(jù)線和控制線三種總線數(shù)的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線三種總線數(shù)的 總和總和。6. 信號(hào)線數(shù)信號(hào)線數(shù)7.總線定時(shí)協(xié)議握總線定時(shí)協(xié)議握 制制 異步

48、異步 半同步半同步 別離式別離式 同步同步依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸采用何種時(shí)鐘控制，可分為依據(jù)數(shù)據(jù)傳輸采用何種時(shí)鐘控制，可分為重在重在理解理解人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線標(biāo)準(zhǔn)三、總線標(biāo)準(zhǔn)緣由：緣由：為適應(yīng)模塊化設(shè)計(jì)，使各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品具有可組合性和可替換性，為適應(yīng)模塊化設(shè)計(jì)，使各生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品具有可組合性和可替換性，需要對(duì)總線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)，提出一種標(biāo)準(zhǔn)的信息傳遞通道。需要對(duì)總線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)，提出一種標(biāo)準(zhǔn)的信息傳遞通道。ISAEISAVL-BUSPCI模塊模塊系統(tǒng)系統(tǒng)常常見見總總線線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)系統(tǒng)系統(tǒng)模塊模塊標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 界界 面面定義：定義：系統(tǒng)與各模塊、模塊與模塊之間的一個(gè)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)界面。系統(tǒng)與各模塊、

49、模塊與模塊之間的一個(gè)互聯(lián)的標(biāo)準(zhǔn)界面。第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線標(biāo)準(zhǔn)三、總線標(biāo)準(zhǔn)1. ISA(Industrial Standard Architecture)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線 基本基本特性特性工作頻率為工作頻率為8MHz左右左右數(shù)據(jù)線為數(shù)據(jù)線為16位即位即16位插槽；地址線為位插槽；地址線為24位。位。最大傳輸率最大傳輸率16MB/sec可插接可插接顯卡，聲卡，網(wǎng)卡顯卡，聲卡，網(wǎng)卡已及所謂的已及所謂的多功能接口卡多功能接口卡等擴(kuò)展插卡等擴(kuò)展插卡缺點(diǎn)是缺點(diǎn)是CPU資源占用太高，數(shù)據(jù)傳輸帶寬太小資源占用太高，數(shù)據(jù)傳

50、輸帶寬太小人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線標(biāo)準(zhǔn)三、總線標(biāo)準(zhǔn)圖示：圖示：這是一塊聲卡，它采用這是一塊聲卡，它采用16位位ISA總線總線 那是那是286 、386sx時(shí)代的故事了時(shí)代的故事了現(xiàn)在新出品的主板上現(xiàn)在新出品的主板上已經(jīng)幾乎看不到已經(jīng)幾乎看不到ISA 插槽的身影了，插槽的身影了，但各別也有例外但各別也有例外 第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線標(biāo)準(zhǔn)三、總線標(biāo)準(zhǔn)2. EISA(Extended Industrial Standard Architecture)擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線32位；地址

51、線位；地址線32根根最大傳輸速率最大傳輸速率33MB/S時(shí)鐘頻率時(shí)鐘頻率8MHZ支持多處理器控制功能和猝發(fā)方式傳輸支持多處理器控制功能和猝發(fā)方式傳輸與與ISA總線完全兼容總線完全兼容根本根本特性特性第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線標(biāo)準(zhǔn)三、總線標(biāo)準(zhǔn)2. EISA(Extended Industrial Standard Architecture)擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線 圖示：圖示：那是那是1988年的故事了年的故事了.第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的開展開展歷程歷

52、程VESA數(shù)據(jù)總線寬度為數(shù)據(jù)總線寬度為32位，地址總線寬度位，地址總線寬度32位，位， 總線最大尋址空間為總線最大尋址空間為4GB。 總線時(shí)鐘與總線時(shí)鐘與CPU主頻有關(guān)，最大不超過主頻有關(guān)，最大不超過40MHz總線最高傳輸率總線最高傳輸率132MBs，支持，支持Burst Mode突發(fā)傳輸方式突發(fā)傳輸方式根本根本特性特性EISA是一種支持多處理器的高性能是一種支持多處理器的高性能32位標(biāo)準(zhǔn)總線，但由于要兼顧位標(biāo)準(zhǔn)總線，但由于要兼顧ISA， 防礙了防礙了EISA總線速度的進(jìn)一步提高。為打破總線速度的進(jìn)一步提高。為打破CPU與外設(shè)之間與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，提高微機(jī)的整體性能視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)聯(lián)合

53、的數(shù)據(jù)傳輸瓶頸，提高微機(jī)的整體性能視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)聯(lián)合60余余家公司對(duì)家公司對(duì)PC總線進(jìn)行創(chuàng)新，推出了總線進(jìn)行創(chuàng)新，推出了VL總線。總線。從從VESA局部總線結(jié)構(gòu)上看，局部總線好似是在傳統(tǒng)總線和局部總線結(jié)構(gòu)上看，局部總線好似是在傳統(tǒng)總線和CPU之間之間又插入了一級(jí)，將一些高速外設(shè)如網(wǎng)絡(luò)適配器、又插入了一級(jí)，將一些高速外設(shè)如網(wǎng)絡(luò)適配器、GUI圖形板、多媒體、圖形板、多媒體、磁盤控制器等從傳統(tǒng)總線上卸下，直接通過局部總線掛接到磁盤控制器等從傳統(tǒng)總線上卸下，直接通過局部總線掛接到CPU總線總線上，使之與高速上，使之與高速CPU相匹配。相匹配。 第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人

54、才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線結(jié)構(gòu)舉例三、總線結(jié)構(gòu)舉例2. VL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)局部總線結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線ISA EISAVL BUS33 MHz的的3232位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路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調(diào)制解調(diào)器調(diào)制解調(diào)器圖文傳真圖文傳真8 MHz的的1616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)器局部總線局部總線 控制器控制器 SCSI控制器控制器VL-BUS依賴于依賴于CPU第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的三、總線標(biāo)準(zhǔn)三、總線標(biāo)準(zhǔn)4. PCI(Pe

55、ripheral Component Interconnect)外部設(shè)備互聯(lián)總線外部設(shè)備互聯(lián)總線 19931994在在PCI發(fā)布一年之后，英特爾公司緊接著提出發(fā)布一年之后，英特爾公司緊接著提出64位的位的PCI總線，總線， 它的傳輸性能到達(dá)它的傳輸性能到達(dá)266MBps，但主要用于企業(yè)效勞器和工作站領(lǐng)域；由于，但主要用于企業(yè)效勞器和工作站領(lǐng)域；由于 這些領(lǐng)域?qū)偩€性能要求較高，這些領(lǐng)域?qū)偩€性能要求較高，64位位/33MHz規(guī)格的規(guī)格的PCI很快又不夠用，英很快又不夠用，英 特爾遂將它的工作頻率提升到特爾遂將它的工作頻率提升到66MHz。 而隨著而隨著X86效勞器市場(chǎng)的不斷擴(kuò)大，效勞器市場(chǎng)的不

56、斷擴(kuò)大，64位位/66MHz規(guī)格的規(guī)格的PCI總線理所當(dāng)然總線理所當(dāng)然 成為該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。成為該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。19921993在多媒體技術(shù)應(yīng)用的需求和硬件發(fā)展的推動(dòng)下在多媒體技術(shù)應(yīng)用的需求和硬件發(fā)展的推動(dòng)下Intel與與IBM COMPAQ、AST、HP等等100多家公司聯(lián)合推出多家公司聯(lián)合推出PCI局部總線標(biāo)準(zhǔn)。于是局部總線標(biāo)準(zhǔn)。于是1993年，年，第一臺(tái)第一臺(tái)PCI電腦問世。電腦問世。開展開展歷程歷程目前主流的目前主流的PCI標(biāo)準(zhǔn)有、和三種。標(biāo)準(zhǔn)有、和三種。 第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的4. PCI(Peripheral Compon

57、ent Interconnect)外部設(shè)備互聯(lián)總線外部設(shè)備互聯(lián)總線 這是采用這是采用PCI總線的顯示卡總線的顯示卡這是采用這是采用PCI總線的網(wǎng)卡總線的網(wǎng)卡 那是那是1993年前后的故事了年前后的故事了第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的AGP插槽插槽5. AGP：Accelerated-Graphics-Port：加速圖形端口：加速圖形端口 開展開展歷程歷程 AGP8X標(biāo)準(zhǔn)沒有輝煌太長時(shí)間，標(biāo)準(zhǔn)沒有輝煌太長時(shí)間，PCI Express總線的出現(xiàn)宣告總線的出現(xiàn)宣告PCI和和AGP體體系將被終結(jié)。但由于過渡不可能短時(shí)間完成，系將被終結(jié)。但由于過渡

58、不可能短時(shí)間完成，AGP 8X 至今在市場(chǎng)上還非常至今在市場(chǎng)上還非?；顫?，尤其是在中低端領(lǐng)域還占據(jù)著主流地位?；顫?，尤其是在中低端領(lǐng)域還占據(jù)著主流地位。命命運(yùn)運(yùn) 1996年，年，3D顯卡出現(xiàn)，揭開顯卡出現(xiàn)，揭開3D時(shí)代的序幕。由于時(shí)代的序幕。由于3D顯卡需要與顯卡需要與CPU進(jìn)行進(jìn)行 頻繁的數(shù)據(jù)交換，而圖形數(shù)據(jù)往往較為龐大，頻繁的數(shù)據(jù)交換，而圖形數(shù)據(jù)往往較為龐大，PCI總線顯得力不從心，這時(shí)總線顯得力不從心，這時(shí) INTEL便在便在PCI的根底上專門研發(fā)出一種針對(duì)顯卡的總線標(biāo)準(zhǔn)，這就是大名的根底上專門研發(fā)出一種針對(duì)顯卡的總線標(biāo)準(zhǔn)，這就是大名 鼎鼎的鼎鼎的AGP總線?？偩€。1996年年7月，標(biāo)準(zhǔn)

59、問世。月，標(biāo)準(zhǔn)問世。 1998年年5月月INTEL發(fā)布了版標(biāo)準(zhǔn)。工作頻率仍為發(fā)布了版標(biāo)準(zhǔn)。工作頻率仍為 66MHZ，但電壓降到。，但電壓降到。 2000年年8月月INTEL發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)，工作電壓降到。發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)，工作電壓降到。第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的(這是采用這是采用AGP的顯卡的顯卡)5. AGP：Accelerated-Graphics-Port：加速圖形端口：加速圖形端口 那是那是19962000年之間的故事了年之間的故事了第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù)-4.5 總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)人才是培養(yǎng)出來的人才是培養(yǎng)出來的開展開展6. PCI

60、Express PCIExpress是一種通用的總線規(guī)格，它最早由是一種通用的總線規(guī)格，它最早由Intel所提倡和推廣，所提倡和推廣，它最終的設(shè)計(jì)目的是為了取代現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的總線傳輸接口，這不只它最終的設(shè)計(jì)目的是為了取代現(xiàn)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的總線傳輸接口，這不只包括顯示接口，還囊括了包括顯示接口，還囊括了CPU、PCI等多種應(yīng)用接口。等多種應(yīng)用接口。PCIE那么采用了串行那么采用了串行互聯(lián)方式，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)設(shè)備都可以單獨(dú)的享用帶寬，互聯(lián)方式，以點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，每個(gè)設(shè)備都可以單獨(dú)的享用帶寬，從而大大提高了傳輸速率，而且也為更高的頻率提升創(chuàng)造了條件。從而大大提高了傳輸速率