第9章：系統(tǒng)總線(lyz)(v1.0)

第十一章：系統(tǒng)總線

SystemBUS主講老師：廉迎戰(zhàn)副教授

11系統(tǒng)總線CPU就像人的大腦，主板上的芯片組則可視為人的小腦，協(xié)調(diào)著各器件的工作，總線結(jié)構(gòu)就像人的神經(jīng)，傳遞著數(shù)據(jù)和控制信息。所謂總線，是一組連接各個部件的公共通信線.總線英文為BUS。BUS原本為公共汽車的意思，既然公共汽車，自然誰都可以上去，總線沿用BUS，意思也是說任何一部件的信息都可“搭乘”BUS傳送。然而，任一瞬時總線上只能出現(xiàn)一個部件發(fā)往另一部件的信息，這意昧著總線只能分時使用，而這是需要加以控制的，總線使用權(quán)的控制是構(gòu)造系統(tǒng)時應(yīng)考慮的重要問題。但是用戶感覺不到這一點，這是設(shè)計者的事情?？偩€是一組物理導(dǎo)線，并非一根。根據(jù)總線上傳送信息的不同，分為地址總線（AB）、數(shù)據(jù)總線（DB）和控制總線（CB）。顧名思義，AB傳送地址信息，DB傳送數(shù)據(jù)或指令，CB用來傳送控制信號?，F(xiàn)在，微型機階總線已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。目前586微機中廣泛采用的是ISA和PCI兩種總線標(biāo)準(zhǔn)。11.1概述1.片內(nèi)總線

片內(nèi)總線是指在微處理機芯片內(nèi)部的總線,是用來連結(jié)各功能部件的信息通路,例如CPU芯片中的內(nèi)部總線,它是ALU寄存器和控制器之間的信息通路.

片內(nèi)總線根據(jù)其功能又被分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。

這種總線是由微處理機芯片生產(chǎn)廠家設(shè)計的.1、總線的分類

片總線是指在印刷電路板上連接各插件的公共通路。

例如CPU及其支持芯片(南橋北橋芯片)與其局部資源（內(nèi)存）之間的通道即屬于主板局部總線.

2.片總線

內(nèi)總線又稱為系統(tǒng)總線,這是指模塊式微處理機機箱內(nèi)的底板總線，用來連接構(gòu)成微處理機的各插件板卡.

它可以用來擴展某塊CPU板的局部資源,如PCI、ISA等。3.內(nèi)總線主板的總線結(jié)構(gòu)

外總線又稱為通信總線,它用于微處理機系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微處理機系統(tǒng)與外部設(shè)備,如打印機、磁盤設(shè)備或微處理機系統(tǒng)和儀器儀表之間的通信通道。

這種總線數(shù)據(jù)的傳送方式可以是并行(如打印機)或串行。數(shù)據(jù)傳送速率比內(nèi)總線低。不同的應(yīng)用場合有不同的總線標(biāo)準(zhǔn)。如,串行通信的EIA-RS232C總線,用于硬磁盤接口的IDE,SCIS,用于并行打印機的centronics等總線。這種總線非微處理機專,一般是利用工業(yè)領(lǐng)域已有的標(biāo)準(zhǔn).4.外總線

物理特性指的是總線物理連接的方式。包括總線的根數(shù)、總線的插頭、插座是什么形狀的、引腳是如何排列的等。例如IBMPC/XT機的總線共62根線，分兩排編號。當(dāng)插件板插到槽中后，左面是B面，引腳排列順序是B1—B31，右面是A面，引腳排列順序是A1—A31，A面是元件面。①物理特性

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。

地址總線的寬度指明了總線能夠直接訪問存儲器的地址范圍；

數(shù)據(jù)總線的寬度指明了訪問一次存儲器或外部設(shè)備最多能夠交換數(shù)據(jù)的位數(shù)；

控制總線一般包括CPU與外界聯(lián)系的各種控制命令，如輸入輸出讀寫信號、存儲器讀寫信號、外部設(shè)備與主機同步匹配信號、中斷信號和DMA控制信號等等。②功能特性

電器特性定義每一根線上信號的傳遞方向、有效電平范圍。

一般規(guī)定送入CPU的信號叫輸入信號IN，從CPU送出的信號叫輸出信號OUT。

例如XT總線的地址線A0—A19為輸出線，數(shù)據(jù)線D0—D7為雙向信號線，既作為數(shù)據(jù)輸入線又作為數(shù)據(jù)輸出線。

地址線和數(shù)據(jù)線都是高電平有效?？刂凭€IOR#，是輸入設(shè)備讀信號線，低電平有效。③電氣特性

時間特性定義了每根線在什么時間有效。

也就是說用戶什么時間可以用總線上的信號、或者用戶什么時候把信號提供給總線，CPU才能正確無誤地使用。④時間特性1.總線請求和仲裁階段

由需要使用總線的主控設(shè)備向總線仲裁機構(gòu)提出使用總線的請求，經(jīng)總線仲裁機構(gòu)仲裁確定，把下一個傳送周期的總線使用權(quán)分配給哪一個請求源。

2.尋址（addressing）階段3.數(shù)據(jù)傳送（datatransfering）階段

主控設(shè)備和從屬設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出，經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送到目的模塊。4.結(jié)束（ending）階段

主控設(shè)備、從屬設(shè)備的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線，以便其他模塊能繼續(xù)使用。

2、總線的操作過程同步傳送

主設(shè)備與從設(shè)備進行一次傳送所需要的時間是固定的。每次傳送一旦開始，主、從設(shè)備都必須按嚴(yán)格的時間規(guī)定完成相應(yīng)的動作。

3、總線的數(shù)據(jù)傳送方式異步傳送用請求（request）和響應(yīng)（acknowledge）信號線來協(xié)調(diào)傳輸過程，而不依賴于公共時鐘信號。半同步傳送是綜合同步和異步傳送的優(yōu)點而設(shè)計出來的混合式傳送.半同步傳送主板的總線結(jié)構(gòu)同步傳送

主設(shè)備與從設(shè)備進行一次傳送所需要的時間是固定的。每次傳送一旦開始，主、從設(shè)備都必須按嚴(yán)格的時間規(guī)定完成相應(yīng)的動作。

3、總線的數(shù)據(jù)傳送方式異步傳送用請求（request）和響應(yīng)（acknowledge）信號線來協(xié)調(diào)傳輸過程，而不依賴于公共時鐘信號。半同步傳送是綜合同步和異步傳送的優(yōu)點而設(shè)計出來的混合式傳送.半同步傳送圖IBMPC/XT的主板配置11.2PC總線（8位ISA總線）8288總線控制11.3ISA總線(IndustryStandardArchitecture)ISA總線是一種16位(數(shù)據(jù))的總線結(jié)構(gòu)，與PC總線兼容，適用范圍廣，因為很多接口卡都是根據(jù)ISA標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)的。1984年80286

配置了16位的ISA卡。80386處理器配置了ISA總線的32位版本，稱為EISA.11.4PCI總線(PeripheralComponen