计算机硬件基础第6章

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1、第6章总线结构主要内容总线的基本概念和分类总线的基本功能总线的性能指标常用系统总线和外部总线26.1总线基本概念总线概念总线分类及其特点下面分别介绍3总线(BUS)一般概念概念:总线是一组导线和相关控制、驱动电路的集合作用:计算机系统各部件传输信息的通路使用:任一时刻,只能有一个部件/设备使用总线发送数据,其他部件只能处于接收数据状态指标:总线位宽、总线带宽、工作频率部件部件部件46.1.1总线分类按传送信息的类型按相对CPU的位置地址总线(AB)AddressBus数据总线(DB)DataBus控制总线(CB)Con

2、trolBus片内总线/内部总线(CPU内部)片外总线(CPU与内存,CPU与I/O接口)接下页5总线分类(按层次结构划分)1、CPU总线/前端总线(直接由CPU引脚引出的总线)CPU与外界的连接线CPU与微机内部各外围芯片之间的总线,用于芯片一级互连2、系统总线(连接主板上的各个插接板)各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连如ISA和EISA总线3、局部总线(下页)4、外部总线(下页)6总线分类(按层次结构划分)3、局部总线(只出现在80386以后的微机系统)CPU总线与系统总线之间的总线。如PCI总线

3、4、外部总线(主机与外设接口)用于设备一级的互连微机和外设之间的总线,微机作为一种设备,通过外部总线与其他设备交换信息。如USB、IEEE139476.1.2总线结构总线系统结构单总线结构双总线结构多总线结构下面分别介绍发展8单总线结构内存与I/O共用同一总线,两者分时工作同样看待内存与I/O,兼顾两者特点缺点:高速存储器与低速I/O接口竞争总线,影响存储器读写速度I/OCPUMMBUSMemoryInput/OutputI/OI/O9双总线结构(面向CPU)CPUMI/OI/OI/OBUSBUS面向CPU的双总线

4、结构内存与I/O之间传输数据需要CPU转发10双总线结构(面向存储器)面向存储器的双总线结构,内存与I/O可以直接传输数据结构复杂、造价高、效率高CPUMI/OI/OI/OBUSBUS11多总线结构拥有两个以上总线,不同设备使用不同总线,照顾各自特点北桥CPU磁盘控制器南桥PCI接口卡主存储器PCI总线(连高速设备)声效卡MODEM卡ISA接口卡AGP总线存储器总线AGP显卡键盘、鼠标、串并口USBISA总线(连低速设备)前端总线(CPU总线)网络卡桥:一些控制芯片126.1.3总线基本功能及主要性能指标基本功能:1.

5、数据传送:在总线上传送数据2.仲裁控制:决定让哪个器件或设备使用总线3.总线驱动:驱动总线上连接的器件或设备4.出错处理:出错时进行处理器件或设备器件或设备BUS下面分别介绍13一、数据传送(发送、接收)方式在总线上传送数据的方式有:1.同步方式(发送、接收同时,且发收时间固定)2.异步方式(发送、接收不同时)3.半同步方式(发送、接收同时,发收时间可不固定)下面分别介绍14同步方式传送(发送、接收)数据传送由公用时钟控制,发送、接收信号在固定时刻即数据的发送、接收同时进行简单,适合速度相当的发、收部件同步方式示意图接

6、收端接收信息发送端发出信息time1time2time3…15异步方式传送数据数据的发、收不在同一时刻,即发、收不同步,有时间延迟不用时钟控制传送,为识别数据,增加“请求”和“应答”信号即采用应答方式(握手方式)控制传送发送方发出时,发出请求信号Request,以通知接收方接收方收到数据后,发响应信号Acknowledge,以通知发送方16半同步方式传送数据结合(混合)同步、异步两种方式的优点。在固定时刻发送、接收数据,时机不固定。发送间隔可变,间隔时间是时钟周期的倍数。适用设备速度差异较大的简单系统。17二、仲裁控制

7、(判优控制)仲裁控制:在多设备总线系统中,根据一定的判决原理,决定某一时刻让哪一个设备使用总线。仲裁方法:链式查询方式计数器查询方式独立请求方式等下面分别介绍18链式查询方式(不要求)BG线:按链式串联结构与各设备连接,排在前面的优先级别高特点:信号线少,便于扩充设备设备1设备2BG总线回答线设备n…BR总线请求线总线控制部件数据和地址总线BS总线忙线19计数器查询方式(不要求)BR总线请求线…BS总线忙线总线控制部件数据和地址总线设备2设备n设备1设备地址当设备通过BR总线申请使用总线时,总线控制部件接到申请后,在B

8、S=0时让计数器开始计算,若计数值与哪个设备的地址相同,它获得总线使用权。可根据计数器初值改变设备优先级别计数器初值=0:设备优先级别等价链式查询方式计数器初值=上次计数的中止值:每个设备的优先级别相同20独立请求方式(不要求)…总线控制部件数据和地址总线设备2BR2BG2设备1BR0BG0设备nBRnBGn每个设备有自己独立的B

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