计算机组成原理简明教程课件chap07

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1、第7章总线系统计算机组成原理简明教程清华大学出版社教学目标教学重点教学过程8/4/20211教学目标掌握总线概念、系统总线基本结构了解总线的控制、数据传输和接口8/4/20212教学重点总线的概念、系统总线的结构总线的控制、数据传输和接口8/4/20213教学过程7.1系统总线的结构7.2总线的控制、数据传输和接口7.3常用总线举例8/4/202147.1系统总线的结构计算机系统中存储器、CPU等功能部件之间必须互联，才能组成计算机系统。部件之间的互联方式:分散连接：各部件之间通过单独的连线互联总线连接：将各个部件连接到一组公共信息传输线上。总线结构的两个主要优点：灵活性：新加部件可

2、以很容易地加到总线上并且部件可以在使用相同总线的计算机系统之间互换。低成本。现代计算机普遍使用的是总线互联结构。8/4/202157.1.1总线的基本概念总线是连接两个或多个功能部件的一组共享的信息传输线，它的主要特征就是多个部件共享传输介质。一个部件发出的信号可以被连接到总线上的其他所有部件所接收。总线通常由许多传输线或通路构成，在并行传输条件下，每条线可传输一位二进制信息，若干条线可同时传输多位二进制信息。8/4/202167.1.1总线的基本概念（1/5）1.总线的特性和分类（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

3、及引脚线的排列等。（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。8/4/202177.1.1总线的基本概念（2/5）1.总线的特性和分类（3）功能特性总线功能特性指总线中每根传输线的功能。不同的控制线功能不同，如地址线用来传输地址信息，数据线用来传输数据信息，控制线用来发出控制信息。（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。8/4/202187.1.1总线的基本概念（3/5）1.总线的特性和分类内部总线：芯片内部连接各元

4、件的总线。如CPU芯片内部，在各个寄存器、ALU、指令部件等各元件之间有总线相连。系统总线：指连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件的总线。由于这些部件通常制作在插件板卡上，所以连接这些部件的总线一般是主板式或底板式总线，主板式总线是一种板级总线，主要连接主机系统印刷电路板中的CPU和主存等部件，因此也被称为处理器－主存总线，有的系统把它称为局部总线或处理器总线。底板式总线通常用于连接系统中的各个功能模块，实现系统中的各个电路板的连接。典型的有PCI总线、VME总线等。I/O总线：这类总线用于主机和I/O设备之间或计算机系统之间的通信。由于这类连接涉及到许多方面，包括：距离远近

5、、速度快慢、工作方式等，差异很大，种类很多。8/4/202197.1.1总线的基本概念（4/5）2.系统总线的带宽尽管一个总线的带宽主要由总线定时方式所用的协议决定，但其他几个因素也影响带宽。它们是：数据总线宽度。增加数据总线的宽度可使总线一次传输更多数据位。信号线是专用还是分时复用。将地址线和数据线单独设置可使写操作的性能更高，因为地址和数据可在同一个总线周期内传送出去。总线周期指总线上两个设备进行一次信息传输所需要的时间。是否允许大数据块传送。如果允许总线以背靠背总线周期连续传送多个字而不发送地址信息或释放总线，那么可以减少传送一个大数据块所需的时间，提高总线带宽。这就是前面讲的

6、串并结合的方式，也称突发数据传送方式。8/4/2021107.1.1总线的基本概念（5/5）3.系统总线的组成一个系统总线通常由一组控制线、一组数据线和一组地址线构成。也有些总线没有单独的地址线，地址信息通过数据线来传送，这种情况称为数据线和地址线复用。数据线用来承载在源部件和目的部件之问传输的信息，这个信息可能是数据、命令、或地址（如果数据线和地址线复用的话）。地址线用来给出源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址。控制线用来控制对数据线和地址线的访问和使用。8/4/2021117.1.2总线的连接方式（1/4）1.连接方式（1）单总线结构在许多单处理器的计算机中，使用一条

7、单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备，叫做单总线结构。外设存储器CPU图7-1单总线的组成结构单总线8/4/2021127.1.2总线的连接方式（2/4）1.连接方式（2）双总线结构在双总线结构中，存在两种总线：存储总线用于CPU与主存储器的信息交换。I/O总线用于外设与主机的信息交换。（a）以CPU为中心存储总线I/O总线外设存储器CPU（c）采用通道形式（b）以存储器为中心存储总线I/O总线I/O总线外设存储器CPU存储总线外设外设CPU图7-