计算机基础知识治疗SA

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1、计算机组成原理第3章系统总线李曦（llxx@ustc.edu.cn）本章内容3.1总线的概念和分类3.2总线特性及性能指标总线特性性能指标总线标准3.3总线的结构3.4总线控制判优控制通信控制3.1总线的基本概念和分类计算机部件读写控制信号地址线数据线握手信号状态、中断、DMA时钟、电源、地线存储器读/写地址数据CPU读/写地址数据中断DMAI/O接口读/写地址数据中断DMA状态状态状态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扩展性好共享竞争1970年DEC公司PDP-11小型计算机首次采用总线技术pr

2、ocessormemoryI/OInterface（adapter）I/OInterface（adapter）I/OdeviceI/Odevice主机总线定义：是连接多个部件的传输线总线的关键特征是共享传输线。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

3、寄存器之间、寄存器和算逻单元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总线分类——按功能数据总线（DB）双向，宽度差别地址总线（

4、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！数据总线数据总线上传送数据信息，数据总线是双向的。数据总线的条数称为数据总线宽度。比如，16位总线，指其数据总线为16根。数据总线是三态的，未被地址信号选中的部件，不驱动数据总线（其数据引脚为高阻）。为什么使用三态？所谓三态，是指0，1和高阻抗三个状态。由于数据总线是公共通道，在某一时刻，只允许接收某一设备的信号，其他一切设备都应和它断开（呈高阻抗状态）。数据总线设备2设备n设备3设备1通信控制总线控制总线上传送一个部件对另一个部件的控制信号。主设备与从设

5、备：在总线上所连接的各类设备，按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备。主设备对总线有控制权，从设备只能响应主设备发来的总线命令。这样，总线上所有的信息传输都是由主设备启动的。根据不同的使用意义，控制总线上有的信号线为三态，有的非三态。地址总线地址总线上传送地址信号，主要用来指定需要访问的部件（如存储器单元、外设）。总线主设备发出地址信号后，总线上的所有部件均感受到该地址信号，但只有经过译码电路选中的部件才接收主设备的控制信号，并与之通信。地址总线是单向的，即地址信号只能由总线主设备至从设备。地址总线也是三态的，非主设备部件不能驱动

6、地址总线。3.2总线特性及性能指标——总线特性——性能指标——总线标准总线特性(1)从物理角度来看，总线就是一组电导线。为了保证机械上的可靠连接，必须规定其机械特性；为了保证电气上正确连接，必须规定其电气特性；为了保证正确地连接不同部件，还需规定其功能特性和时间特性。CPU插件板主存插件板I/O插件板总线总线特性(2)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。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

7、辑“1”，并要求电平低于－3V；高电平表示逻辑“0”，并要求高电平高于＋3V。功能特性：是指总线中每根信号传输线的功能。时间特性：是指总线中的任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。总线性能指标(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）。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3

8、3.3MHz，总线宽度32位，则最大传输率＝33.3×32/8＝132MB/s。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。总线复用：为提高总线的利用率，将地址总线和