系统总线2013（V12）课件.ppt

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1、计算机组成原理2013年2月6日第3章系统总线计算机I/O系统总线存储器CPU为什么要用总线?系统互联分散连接内部连线十分复杂，布线困难扩展性差效率高总线连接简洁、成本低扩展性好、灵活共享竞争1970年DEC公司PDP-11小型计算机首次采用总线技术processormemoryI/OInterface（adapter）I/OInterface（adapter）I/OdeviceI/Odevice主机存储器运算器控制器输入设备输出设备3.1总线的基本概念1、什么是总线2、总线上信息的传送总线是连接各个部件的信息传输线是各个部件共享的传输介质串行并行总线定义：是连接多个部件的传输线总线的关键特

2、征是共享传输线。总线的两个特点：任意时刻只能有一个设备向总线发送信息系统瓶颈多个部件可以同时从总线接受相同的信息广播式processormemoryI/OInterface（adapter）I/OInterface（adapter）I/OdeviceI/Odevice主机3.2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、总线请求总线分类——按位置片内总线是指芯片内部的总线。如在CPU芯片内部，寄存器和寄存器之间、寄存器和算逻单

3、元ALU之间都有总线连接。系统总线是指CPU、主存、I/O（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。又叫板级总线和板间总线如ISA、PCI等。通信总线（I/O总线）是指计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表等）之间的通信传输线。IDE、SCSI、USB、RS－232processormemoryI/OInterface（adapter）I/OInterface（adapter）I/OdeviceI/Odevice主机片内总线系统总线通信总线通信总线串行通信总线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）之间的通信总线分类——按功能数据总线

4、（DB）双向，宽度差别地址总线（AB）单向，宽度与寻址空间有关控制总线（CB）命令和状态总线也包括电源线和地线！3.3总线特性及性能指标CPU插件板M.M插件板I/O插件板3.3.1总线物理实现BUS3.3.2总线特性1、机械特性：是指总线在机械连接方式上的一些性能。如插头和插座使用的标准，它们的几何尺寸、形状、引脚的个数以及排列的顺序，接头处的可靠接触等等。2、电气特性：是指总线的每一根传输线上信号的传输方向和有效的电平范围。如低电平表示逻辑“0”，并要求电平低于－3V；高电平表示逻辑“1”，并要求高电平高于＋3V。3、功能特性：是指总线中每根信号传输线的功能。4、时间特性：是指总线中的任

5、一根信号传输线在什么时间内有效。为了正确传输数据信息，每条总线上的各种信号，互相存在着一种有效时序的关系，因此，时间特性一般可用信号时序图来描述。3.3.3总线性能指标(1)1、总线宽度：是指数据总线的根数，用bit（位）表示，如8位、16位、32位、64位（也即8根、16根、32根、64根数据线）。2、最大传输率(总线带宽)：总线本身所能达到的最高传输速率，用MB/s（每秒多少兆字节）表示。例：总线工作频率33.3MHz，总线宽度32位，则最大传输率＝33.3×32/8＝132MB/s。3、时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线。4

6、、总线复用：为提高总线的利用率，将地址总线和数据总线共用一组物理线，在某一时刻该总线传输地址信号，另一时刻传输数据信号或命令信号。总线性能指标(2)5、信号线数：即地址总线、数据总线和控制总线三种总线的根数总和。6、总线控制方式：包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。负载能力：通常用可连接扩增电路板数来反映总线的负载能力。由于不同的电路对总线的负载是不同的，即使同一电路在不同的工作频率下，总线的负载也是不同的。因此，总线负载能力的指标是不太严格的。7、其他：如电源电压是5V还是3.3V、总线能否扩展至64位宽度等。课堂练习与思考：1.总线中地址线的用处是______。A.选

7、择主存单元地址B.选择进行信息传输的设备C.选择外存地址D.指定主存单元和I/O设备接口电路的选择地址D2.系统总线中控制线的功能是______。A.提供主存、I/O接口设备的控制信号和响应信号B.提供数据信息C.提供时序信号D.提供主存、I/O接口设备的响应信号3.在______的微型计算机系统中，外设可和主存贮器单元统一编址，因此可以不使用I/O指令。A.单总线B.双总线C.三总线D.多总线AAISAEI