总线及总线互连结构

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1、第7章总线及总线互连结构§7.1总线的基本概念§7.2总线控制§7.3总线接口单元§7.4总线标准§7.5总线结构§7.1总线的基本概念一、分散连接与总线连接二、总线的分类三、总线的特性四、总线的性能指标五、总线的数据传输方式一、分散连接与总线连接计算机五大部件之间的互连方式有两种：分散式连接：各部件之间通过单独的连线连接。总线式连接：各部件均连接到一组公共信息传输上。一、分散连接与总线连接运算器控制器存储器输出设备输入设备典型的冯•诺依曼计算机结构框图一、分散连接与总线连接单总线结构框图主存储器M.MI/O接口外部设备1外部设备2外部设备n

2、I/O接口I/O接口单总线（系统总线）……中央处理器CPU一、分散连接与总线连接中央处理器CPU主存储器M.MI/O接口外部设备1外部设备2外部设备nI/O接口I/O接口M总线I/O总线……面向CPU的双总线结构框图一、分散连接与总线连接以存储器为中心的双总线结构框图主存储器M.MI/O接口外部设备1外部设备2外部设备nI/O接口I/O接口系统总线……中央处理器CPU存储总线二、总线的分类1、片内总线2、系统总线3、通信总线二、总线的分类1、片内总线：芯片内部的总线。例如：CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元ALU之间的总线

3、。二、总线的分类2、系统总线：CPU、主存、I/O（通过I/O接口）设备各大部件的信息传输线。这些部件通常安放在插件板上，故又称为板级总线。按系统传输信息的不同又可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。二、总线的分类（1）、数据总线：数据总线用来在各功能部件之间传输数据信息，它是双向的传输总线。其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。数据总线的条数称为数据总线的宽度。（2）、地址总线：地址总线主要用来指出数据总线上源数据或目的数据在主存储单元或I/O端口的地址。地址总线为单向传输，其宽度一般为16位、24位或32位。二、

4、总线的分类（3）、控制总线：控制总线是用来传输各种控制信号的传输线。对于任何一条控制信号线而言，信号传输是单方向的，但对于控制总线总体而言，又可以认为是双向的，即控制信号有出有入。控制总线还可以起到监视各部件状态的作用，例如查询某个设备是否处于“忙”或“闲”的状态。二、总线的分类常见的控制信号有：时钟（Clock）：用于总线同步。复位（Reset）：初始化所有设备。总线请求（BusRequest）：表明发出该请求信号的设备要使用总线。总线允许（BusGrant）：表明接收到该允许信号的设备可以使用总线。中断请求（InterruptReques

5、t）：表明某个中断正在请求。中断确认（InterruptRequest）：表明某个中断请求已被接受。二、总线的分类存储器读（MemoryRead）：从指定的主存单元中读数据到数据总线上。存储器写（MemoryWrite）：将数据总线上的数据写到指定的主存单元中。I/O读（I/ORead）：从指定的I/O端口中读数据到数据总线上。I/O写（I/OWrite）：将数据总线上的数据写到指定的I/O端口中。二、总线的分类3、通信总线：通信总线主要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）之间的通信。通信总线由于涉及到通信距离、

6、传输速度、工作方式、外部工作环境等许多方面的因素，因此差别极大，总类也特别多，但按传输方式基本上可以分为并行传输和串行传输两种。三、总线的特性1、物理特性2、电气特性3、功能特性4、时间特性三、总线的特性1、物理特性：总线的物理特性是指总线在机械物理连接上的特性。包括：连线类型、数量、接插件的几何尺寸和形状以及引脚线的排列等。三、总线的特性2、电气特性：总线的电气特性是指总线的每一条信号线的信号传递方向、信号的有效电平范围。通常规定由CPU发出的信号为输出信号，送入CPU的信号为输入信号。地址线一般为输出信号，数据线为双向信号，控制线的每一根

7、都是单向的，有的为输出信号，有的为输入信号。三、总线的特性总线的电平表示方式有两种：单端方式和差分方式。在单端电平方式中，用一条信号线和一条公共接地线来传递信号。信号线中一般用高电平表示逻辑“1”，低电平表示逻辑“0”。差分电平方式采用一对信号线来传输信号。RS-232通讯接口采用单端方式传输，低电平要低于-3V，表示逻辑“1”；高电平要高于+3V，表示逻辑“0”。RS-485、RS-422通讯接口采用差分电平方式传输。三、总线的特性3、功能特性：总线功能特性是指总线中每根传输线的功能。如地址线用来传输地址信息，数据线用来传输数据信息，控制线

8、用来发出控制信息，不同的控制线其功能不同。4：时间特性：总线时间特性是指总线中任一根传输线在什么时间内有效，以及每根线产生的信号之间的时序关系。时间特性一般可用信号