微机原理第六章总线和总线标准.ppt

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1、6.1有关总线的基本概念6.1.1总线与总线模块6.1.2总线操作及控制6.1.3总线的功能和性能指标6.1.4总线周期与指令周期、时钟周期的关系总线是在模块与模块之间或者设备与设备之间传送信息的一组公用信号线，是系统在主控器(模块或设备)的控制下，将发送器(模块或设备)发出的信息准确地传送给某个接受器(模块或设备)的信号通路。总线的特点在于其公用性，即它同时挂接多个模块或设备。6.1.1总线与总线模块总线按其信号线性质不同一般可分为：读写控制线数据传输握手线总线判决线中断控制线DMA控制线控制总线CB：地址总线AB：数据总线DB：6.1.1总线与总线模块1.总线分组用于把数据送入或送出

2、MPU，为双向总线。用于指定数据送往或来自何处，为MPU发出的单向总线。因MPU型号的不同而不同，正是CB的不同特性决定了各种MPU不同的接口特点。总线的另一种分法：6.1.1总线与总线模块基本信息总线仲裁总线数据握手总线数据总线DB地址总线AB存储器与I/O读写控制线总线判决线中断控制线DMA仲裁控制线保证在总线操作期间基本信息总线上信息的正常传送。6.1.1总线与总线模块总线主模块总线从模块主从模块连接在总线上的模块（设备）有三种：工作于主控方式，可以控制和管理总线。工作于受控方式，只能在主模块控制下工作。有时工作于主控方式，有时工作于受控方式。2.总线模块微机系统中的各种操作

3、本质上都是通过各级总线进行的信息交换，统称为总线操作。同一时刻，总线上只能允许一对模块进行信息交换。当有多个模块都要使用同一总线进行信息传输时，只能采用分时方式，即将总线时间分成很多段，每段时间可以完成模块之间一次完整的信息交换，通常称之为一个数据传输周期或一个总线操作周期。6.1.2总线操作及控制一个总线操作周期一般要分成4个阶段：6.1.2总线操作及控制总线请求和仲裁阶段寻址阶段传数阶段结束阶段总线请求和仲裁阶段需要使用总线的主模块提出请求，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哪一个请求源。一个总线操作周期一般要分成4个阶段：6.1.2总线操作及控制总线请求和仲

4、裁阶段寻址阶段传数阶段结束阶段取得使用权的主模块通过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，让参与本次传输的从模块开始启动。一个总线操作周期一般要分成4个阶段：6.1.2总线操作及控制总线请求和仲裁阶段寻址阶段传数阶段结束阶段主模块和从模块进行数据交换。在主模块发出的控制信号作用下，数据由源模块发出，经数据总线传送到目的模块。一个总线操作周期一般要分成4个阶段：6.1.2总线操作及控制总线请求和仲裁阶段寻址阶段传数阶段结束阶段主从模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线，以便其他模块能继续使用。为了确保这4个阶段正确推进，必须施加总线操作控制。包括两个层面的控制：总线

5、仲裁总线握手1.总线的功能数据传送占用仲裁传输握手收发缓冲出错处理6.1.3总线的功能和性能指标2.总线的性能指标总线的主要性能指标有:总线带宽总线位宽总线工作频率6.1.3总线的功能和性能指标总线带宽指的是单位时间内总线上可传送的数据量，又称总线最大传输率。总线位宽指的是总线上能同时传送的数据位数。总线工作频率指的是用于控制总线操作周期的时钟信号频率，所以也叫总线时钟频率。时钟周期是处理器中处理动作的最小时间单位，通常称之为一个T状态。总线周期是指CPU对存储器或I/O端口完成一次读/写操作所需要的时间，它是微处理器完成一步完整操作的最小时间单位。指令周期是指一条指令

6、从取指开始至执行完毕所需要的时间，通常要经历若干个总线周期。不同指令或同一指令寻址方式不同时，其指令周期也不同。时钟周期是计算机定时工作的基本时间单元，一个总线周期通常包括几个时钟周期，而一个指令周期通常又包括几个总线周期。时钟周期总线周期(机器周期)指令周期三者关系6.1.4总线周期与指令周期、时钟周期的关系总线仲裁又叫总线判决，其目的就是合理地控制和管理系统中需要占用总线的请求源，在多个源同时提出总线请求时，以一定的优先算法仲裁哪个应获得对总线的占用权。如果没有总线仲裁，很容易产生总线冲突。总线冲突是指在总线上同时有两个或两个以上的模块要传送相互矛盾的信息时引起的冲突，冲突的

7、表现形式后果因驱动总线的逻辑器件类型而异。因此总线仲裁就是要确保任何时刻总线上最多只有一个模块发送信息，而决不出现多个主控器同时占用总线的现象。6.2总线仲裁方法6.2总线仲裁方法1.“菊花链”仲裁(串行仲裁)2.并行仲裁3.并串行二维仲裁常见的总线仲裁协定有：动画演示6.2总线仲裁方法1.“菊花链”仲裁2.并行仲裁3.并串行二维仲裁三线菊花链仲裁原理图总线总线仲裁器BGBGIN1BRBBC1BGOUT1BGIN2C2CnBGOUT