第六章 总线系统

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1、华北电力大学计算机系王晓霞计算机组成与结构第六章本章结构6.4总线标准6.3总线控制6.2总线结构6.1总线的基本概念6.1总线的基本概念一、为什么要用总线二、什么是总线三、总线上信息的传送总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路特点：分时共享串行并行四、总线的分类1.片内总线2.系统总线芯片内部的总线数据总线地址总线控制总线双向与机器字长、存储字长有关单向与存储地址、I/O地址有关有出有入计算机各部件之间的信息传输线存储器读、存储器写总线允许、中断确认中断请求、总线请求3.通信总线串行通信总线

2、并行通信总线传输方式用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间的通信四、总线的分类五、总线特性CPU插件板M.M插件板I/O插件板1、总线物理实现BUS1）机械特性2）电气特性3）功能特性4）时间特性2、总线特性尺寸形状传输方向和有效的电平范围每根传输线的功能信号的时序关系地址数据控制六、总线的性能指标1.总线宽度2.标准传输率3.时钟同步/异步4.总线复用5.信号线数6.总线控制方式7.其他指标数据线的根数每秒传输的最大字节数（MB／s）同步、不同步地址线与数据线复用地址线

3、、数据线和控制线的总和负载能力并发、自动、仲裁、逻辑、计数6.2总线结构一、单总线结构单总线（系统总线）CPUM.MI/O接口外部设备1外部设备2I/O接口…外部设备nI/O接口…1.增加存储总线的双总线结构二、双总线结构系统总线M.MCPUI/O接口外部设备1…外部设备nI/O接口…存储总线具有特殊功能的处理器由通道对I/O统一管理通道I/O接口设备n……I/O接口设备0CPU主存主存总线I/O总线2.增加I/O总线的双总线结构二、双总线结构3.面向CPU的双总线结构框图中央处理器CPUI/O总线M总

4、线主存储器M.MI/O接口外部设备1外部设备2……I/O接口I/O接口外部设备n三、三总线和多总线结构主存总线DMA总线I/O总线CPU主存设备1设备n高速外设I/O接口I/O接口I/O接口……1.三总线结构2.三总线结构的又一形式局域网系统总线CPUCache局部总线扩展总线接口扩展总线Modem串行接口SCSI局部I/O控制器主存4.四总线结构主存扩展总线接口局域网SCSI多媒体CPU调制解调器串行接口FAX系统总线局部总线高速总线扩展总线图形Cache/桥1.传统微型机总线结构三、总线结构举例存储

5、器SCSIII控制器主存控制器ISAEISA8MHz16位数据通路标准总线控制器33MHz32位数据通路系统总线调制解调器多媒体高速局域网高性能图形CPU…2.VL-BUS局部总线结构33MHz的32位数据通路系统总线ISAEISA多媒体高速局域网高性能图形调制解调器图文传真8MHz的16位数据通路标准总线控制器CPU主存控制器存储器局部总线控制器SCSIⅡ控制器VLBUS……3.PCI总线结构CPU多媒体PCI桥高速局域网高性能图形调制解调器图文传真PCI总线系统总线33MHz的32位数据通路8MHz

6、的16位数据通路ISAEISA标准总线控制器SCSIⅡ控制器存储器4.多层PCI总线结构PCI总线2存储器桥0桥4PCI设备桥5总线桥桥3桥1设备桥2第一级桥第二级桥第三级桥PCI总线4PCI总线5PCI总线3PCI总线1PCI总线0存储器总线标准总线CPU3.3总线控制一、总线判优控制总线判优控制分布式集中式主设备(模块)对总线有控制权从设备(模块)响应从主设备发来的总线命令1.基本概念链式查询计数器定时查询独立请求方式2.链式查询方式总线控制部件I/O接口0…BSBRI/O接口1I/O接口n…BG数

7、据线地址线BS-总线忙BR-总线请求BG-总线同意I/O接口10BS-总线忙BR-总线请求总线控制部件数据线地址线I/O接口0…BSBRI/O接口1I/O接口n设备地址3.计数器定时查询方式I/O接口1计数器设备地址1排队器排队器4.独立请求方式总线控制部件数据线地址线I/O接口0I/O接口1I/O接口n…BR0BG0BR1BG1BRnBGnBG-总线同意BR-总线请求二、总线通信控制1.目的2.总线传输周期主模块申请，总线仲裁决定主模块向从模块给出地址和命令主模块和从模块交换数据主模块撤销有关信息申请

8、分配阶段寻址阶段传数阶段结束阶段解决通信双方协调配合问题由统一时标控制数据传送充分挖掘系统总线每瞬间的潜力同步通信异步通信半同步通信分离式通信3.总线通信的四种方式采用应答方式，没有公共时钟标准同步、异步结合(1)同步式数据输入T1总线传输周期T2T3T4时钟地址读命令数据(2)同步式数据输出T1总线传输周期T2T3T4时钟地址写命令数据不互锁半互锁全互锁(3)异步通信主设备从设备请求回答(4)半同步通信同步发送方用系统时钟前沿发信号接收方