第7章总线系统

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1、第7章总线系统7.1.1总线的基本概念1.总线基本特性及其分类物理特性总线的物理特性包括总线的物理连接方式、连线的类型、连线的数量、接插件的形状和尺寸、引脚线的排列方式等方面。根据连线的类型，计算机系统的总线可分为电缆式、主板式和背板式。电缆式总线通常采用扁平电缆连接电路板；主板式总线通常在主机板上采用插槽方式供电路板插入；背板式总线则在机箱中设置一个插槽板，其他功能模块或设备电路板都以插板的方式插入背板。根据连线的数量，总线一般可分为串行总线和并行总线。串行总线采用一条线路传输信号；并行总线采用多条线路并行地传输信号，

2、一般有8位总线，16位总线，32位总线和64位的总线等。功能特性总线的功能特性包括总线的功能层次、资源类型、信息传递类型、信息传递方式和控制方式等。计算机系统中可以有多个层次的总线：芯片级的、板级的和系统级的。CPU芯片内部有的总线式芯片级的总线，这种总线也称内部总线，是连接CPU内部运算器等部件的数据通路。板极总线连接主机系统印刷电路板CPU和主存等部件，通常也称局部总线。电气特性总线的电气特性定义为每一条信号线的信号传递方向、信号的时序特征和电平特征。从允许的数据传输方向来看，总线可以有单向传输(单工)总线和双向传输

3、(双工)总线两种。双向传输的总线又可分为半双工的和全双工的。单向总线只能将信息从总线的一端传输到另一端，不能反向传输。半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可在两个方向上同时传输信息。总线中的单向信号线有输入信号线，输出信号线之分。在单处理机总线中，一般规定送入CPU的信号为输入信号，从CPU发出的信号为输出信号。这种总线中的地址线一般为输出信号线，数据线为双向信号线，控制信号线有输入信号线，也有输出信号线。2.总线的性能参数线时钟频率:总线的工作频率，以MHz表示，它是影响总线传输速率的重要因素之一。总线宽

4、度:数据总线的位数，用位(bit)表示，如总线宽度为8位、16位、32位和64位。总线传输速率:在总线上每秒传输的最大字节数，MB/s表示，即每秒多少兆字节。若总线工作频率8MHz，总线宽度8位，则最大传输速率为8MB/s。若工作频率33.3MHz，总线宽度32位，则最大传输速率为133MB/s。同步方式有同步或异步之分。在同步方式下，总线上主模块与从模块进行一次传输所需的时间(即传输周期或总线周期)是固定的，并严格按系统时钟来统一定时主、从模块之间的传输操作，只要总线上的设备都是高速的，总线的带宽便可允许很宽。在异步方

5、式下，采用就答式传输技术，允许从模块自行调整响应时间，即传输周期是可以改变的，故总线带宽减少。多路复用数据线和地址线是否共用。若地址线和数据线共用一条物理线，即某一时刻该线上传输的是地址信号，而另一时刻传输的是数据或总线命令。这种一条线做多种用途的技术，叫做多路复用。若地址线和数据线是物理上分开的，就属非多路复用。采用多路复用，可以减少总线的数目。负载能力一般采用“可连接的扩增电路板的数量”来表示。其实这并不严密，因为不同电路插板对总线的负载是不一样的，即使是同一电路插板在不同工作频率的总线上，所表现出的负载也不一样，但

6、它基本上反映了总线的负载能力。信号线数表明总线拥有多少信号线，是数据、地址、控制线及电源线的总和。信号线数与性能不成正比，但与复杂度成正比。总线控制方式如传输方式(猝发方式)，并发工作，设备自动配置，中断分配及仲裁方式。其他性能电源电压等级是5V还是3.3V，能否扩展64位宽度等。7.1.2总线标准所谓总线就是一组进行互连和传输信息(指令、数据和地址)和信号线。但是，计算机的总线，都是有特定含义的。如“局部总线”，“系统总线”和“通信总线”等等，它们都具有其明确的定义与内容。因此，一提到总线，就一定要指出是什么样的总线，

7、才有意义。总线标准是指芯片之间、插板之间及系统之间，通过总线进行连接和传输信息时，应遵守的一些协议与规范，包括硬件和软件两个方面，如总线工作时钟频率、总线信号定义、总线系统结构、总线仲裁机构、电气规范、机械规范和实施总线协议的驱动与管理程序。平时我们通常说的总线，实际上指的是总线标准。不同的标准，就形成了不同类型和同一类型不同版本的总线。比较常用的总线标准有：ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线。有关总线的分类、定义及其标准将在后面详细讨论。7.1.3总线的基本概念1.串行传输串行传输是指数据的传输在一条线

8、路上按位进行。在计算机中普遍使用串行的通信线路连接慢速的外围设备，如终端、鼠标器和调制解调器等。近年出现的中高速串行总线可连接各种类型的外围设备，可传输多媒体信息。串行传输只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输。在串行传输时，被传输的数据需要在发送设备中进行并行到串行的变换；而在接收设备中又需要进行