《微机原理与应用》第13章总线与接口

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1、《微机原理与接口技术》辅助教学电子课件易凡第十三章系统总线与接口第十三章系统总线与接口技术教学重点总线的概念和分类ISA总线PCI总线USB接口13.1总线的概念和分类总线：一组导线的集合，是系统与系统之间或系统内部各部件之间进行信息传输所必需的全部信号线的总和例：内部总线8位队列总线总线控制逻辑内部总线16位地址加法器20位地址总线16位数据总线总线接口部件BIU123456指令队列CSDSSSESEU控制器ALU暂存器标志寄存器执行部件EU通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDI

2、SI80888086IP暂存器8086总线例：系统总线MPURAMROMI/O接口外设ABDBCB例：系统结构中的总线例：总线实体PCI总线外设接口总线13.1.1总线标准总线标准:是指芯片之间、插板之间及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与规范，包括硬件和软件两个方面。物理特性：指总线物理连接的方式功能特性：描述总线中每一根线的功能电气特性：定义每一根线上信号的传送方向、有效电平范围时间特性：定义了每根线在什么时间有效，即每根线的时序总线同步并行总线高速、高效通信距离短并行总线串行总线

3、异步并行总线半同步并行总线同步串行总线异步串行总线距离远、简单速度慢13.1.2总线的分类按数据传输方式分类并行总线将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，适于短距离、高速通信D0D1D2D3D4D5D6D7目的D0D1D2D3D4D5D6D7源01010110串行总线将数据的各位按时间顺序依次在一根传输线上传输，适于长距离、中低速通信RxD目的TxD源01101010CPU数据总线地址译码读出信号写入信号复位准备好中断请求地址输入设备输出设备控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器片选A0A1数

4、据输入准备好数据输入数据输入回答数据输出数据输出准备好数据输出回答并行接口连接外设示意图④④(系统)外总线如并口、串口③③(系统)内总线如ISA、PCI②②片(间)总线三总线形式①①片内总线单总线形式微机总线结构运算器寄存器控制器CPU存储芯片I/O芯片主板扩展接口板扩展接口板微机系统其他微机系统其他仪器系统微机系统的四级总线示意图片内总线：主要由微处理器芯片内部的总线，是连接各功能部件的信息通路系统总线：它是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线主板局部总线：是介乎CPU总线和系统总线之间

5、的一级总线外部总线：是系统之间或微机系统与外部设备之间进行通信的一组信号线，也称为通信总线按系统层次结构分类13.1.3总线的操作过程1．总线请求和仲裁阶段需要使用总线的主模块提出要求，由总线使用的仲裁机构确定，把下一个传输周期的总线使用权分配给某个请求源2．寻址阶段取得使用权的主模块，通过地址总线发出本次要访问的从模块的存储器地址，或I/O端口地址及有关命令，让参与本次传输的从模块被选中并开始启动。13.1.3总线的操作过程（续）3．传输阶段主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块出，经数据总线传送到目的模块。

6、4．结束阶段主、从模块的有关信息均从总线上撤除，让出总线，以便其他模块能继续使用。13.1.4总线的性能指标1．总线宽度总线宽度又称总线位宽，指的是总线能同时传送数据的位数2．总线频率总线工作频率是总线工作速度的一个重要参数，工作频率越高，速度越快。13.1.4总线的性能指标（续）3.总线带宽总线带宽又称总线的最大数据传输速率，是指在一定时间内总线上可传送的数据总量，用每秒钟最大传送数据量来衡量。总线带宽或最大数据传输率＝（总线宽度/8位）×总线频率单位为MB/s(总线频率以MHz为单位)MPURAMROMI/O

7、接口外设ABDBCB1.并行总线的构成地址总线AB、数据总线DB、控制总线CB13.2并行总线同步并行总线时序同步时钟频率和数据总线宽度确定数据传输速度数据传输与时钟同步要求各个设备的速度相当2.并行总线的时序通过联络应答信号实现握手适应能力强，速度取决于较慢的设备握手信号异步并行总线时序在同步的基础上，插入等待周期能兼容总线上各种不同响应速度的设备使同步总线达到与异步总线相同的功能半同步并行总线时序3.并行总线的仲裁挂接在BUS上的主控设备：CPU、DMAC、DRAM刷新控制器、总线桥……仲裁方式“菊花链”仲裁

8、（串行）并行仲裁串并行二维仲裁总线仲裁:确定模块如何分配并使用总线任一时刻只能有一个模块拥有总线的控制权(1)“菊花链”总线仲裁方式三线“菊花链”：总线请求BR、总线允许BG、总线忙BB三线菊花链仲裁原理任一主控器Ci发出总线请求时，使BR＝1任一主控器Ci占用总线，使BB＝1，禁止BG输出主控器Ci没发请求(BRi=0)，却收到BG(BGINi＝1)，则将BG向后传递(