《总线技术》PPT课件

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1、第8章总线技术本章主要内容1.总线的基本概念2.常见的总线标准（ISA,PCI,USB)3.高速总线接口8.1总线的基本概念8.1.1总线定义总线是计算机两个或两个以上的模块(部件或子系统)之间相互连接与通信的公共通路。总线不仅仅是一组传输线，它还包括一套管理信息传输的规则(协议)。在计算机系统中，总线可以看成一个具有独立功能的组成部件。总线通常包括一组信号线，主要的信号线有：(1)数据线和地址线：这一类信号线决定了数据传输的宽度和直接寻址的范围。(2)控制、时序和中断信号线：这一类信号线决定了总线功能的强弱以及适应性的好坏。(3)电源线和地线：这一类线决定了电源的种类及地

2、线的分布和用法。(4)备用线：这一类线是厂家和用户作为性能扩充或作为特殊要求使用的信号线。8.1.2总线的分类微型计算机的总线按功能和规范可分为三大类型：(1)片内总线(ChipBus,C-Bus)又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块(如CPU模块)的信息传输通路。(2)片外总线(InternalBus,I-Bus)又称系统总线或板级总线，是微机系统中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。(3)外部总线(ExternalBus,E-Bus)又称通信总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统(仪器、仪

3、表、控制装置等)之间信息传输的通路，如EIARS-232C、IEEE-488等。上述三类总线在微机系统中的地位及相互关系如图8.1所示。微型计算机控制部件寄存器组ALUC-Bus存储器I/O接口I/O接口存储器I-BusE-Bus设备Modem仪器仪器图8.1三类总线在微机系统中的地位和关系8.1.3总线标准为了充分发挥总线的作用，每个总线标准都必须有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性：(1)机械特性：规定模块插件的机械尺寸，总线插头、插座的规格及位置等；(2)电气特性：规定总线信号的逻辑电平、噪声容限及负载能力等；(3)功能特性：给出各总线信号的名

4、称及功能定义；(4)规程特性：对各总线信号的动作过程及时序关系进行说明。总线标准的产生通常有两种途径：(1)某计算机制造厂家(或公司)在研制本公司的微机系统时所采用的一种总线，由于其性能优越，得到用户普遍接受，逐渐形成一种被业界广泛支持和承认的事实上的总线标准。(2)在国际标准组织或机构主持下开发和制定的总线标准，公布后由厂家和用户使用。在微型机总线标准方面，推出比较早的是S-100总线。有趣的是，它是由业余计算机爱好者为早期的微型计算机而设计的，后来被工业界所承认，并被广泛使用。经IEEE修改，成为总线标准—IEEE696。由于S-100总线是较早出现的用于PC机的总线，

5、没有其他总线标准或技术可供借鉴，因此在设计上存在一定的缺点。如布线不够合理，时钟信号线位于9条控制信号线之间，容易造成串扰；在100条引线中，只规定了两条地线，接地点太少，容易造成地线干扰；对DMA传送虽然作了考虑，但对所需引脚未做明确定义；没有总线仲裁机构，因此不适于多处理器系统，等等。这些缺点已在IEEE696标准中得到克服和改进，并为后来的总线标准的制定提供了经验。在总线标准的发展、演变历程中，其他比较有名或曾产生一定影响的总线标准还有：IntelMultiBus(IEEE796);ZilogZ-Bus(82根引线)；IBMPC/XT总线(IBM62线总线)；IBMP

6、C/AT总线；ISA总线；EISA总线；PCI总线；USB总线等。随着微处理器及微机技术的发展，总线技术和总线标准也在不断发展和完善，原先的一些总线标准已经或正在被淘汰，新的性能优越的总线标准及技术也在不断产生。新的总线标准以高带宽(即高数据传输率)及实用性和开放性为特点。8.1.4总线仲裁总线仲裁是指在总线上有多个总线主模块同时请求使用总线时，决定由哪个模块获得总线控制权。所谓“总线主模块”，就是具有总线控制能力的模块，在获得总线控制权之后能启动数据信息的传输，如CPU或DMA控制器都可成为这种具有总线控制能力的主模块；与总线主模块相对应的是“总线从模块”，它是指能够对总

7、线上的数据请求作出响应，但本身不具备总线控制能力的模块，如前面介绍过的并行接口电路8255A、中断控制器8259A等。总线作为一种重要的公共资源，各个总线主模块随时都可能请求使用总线，这样就可能会有不止一个总线主模块同时请求使用总线。为了让多个总线主模块合理、高效地使用总线，就必须在系统中有处理上述总线竞争的机构，这就是总线仲裁器(busarbiter)。它的任务是响应总线请求，合理分配总线资源。基本的总线仲裁方式有两种，即串行总线仲裁方式和并行总线仲裁方式。1.串行总线仲裁方式在串行总线仲裁方式中，各个总线主模块