第6章_总线系统

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1、总线的概念和结构形态总线接口总线仲裁、定时和数据传送模式PCI总线ISA总线和Futurebus+总线第六章总线系统(BusSystem)1概念是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件（运算器、控制器、存储器、输入/输出设备）之间进行数据传送的公共通路。6.1.1总线（BUS）的基本概念6.1总线的概念和结构形态总线往往是计算机数据交换的中心，总线的结构、技术和性能都直接影响着计算机系统的性能和效率。由传输信息的电路和管理信息传输的协议组成。2总线分类（1）内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。（2）系统总线：CPU同计算机系统

2、的其他高速功能部件(存储器、通道等)间互相连接的总线。（3）I/O总线：中、低速I/0设备间互相连接的总线。注：在任何时刻，只可以有一个部件向总线上发送信息，但却可以有一个或多个部件同时接收信息。3总线结构组成：连接设备的信号线，即总线通道；总线上的设备；管理总线的部件，即总线控制器。(1)总线通道按照信号类型可分为数据总线、控制总线和地址总线。只是逻辑上的划分。数据总线宽度是决定连接到总线上的设备可能获得的最大性能的决定因素之一，也是影响系统性能的关键因素之一。地址总线是标明发送或接收数据的设备编号信号线。其宽度决定了总线上连接设备的能力。控制总线

3、用于控制总线设备对数据线和地址线的使用。(2)总线上的设备主设备(Master)和从设备(Slave)。主设备能够申请总线使用权，而从设备不具有总线使用权。(3)总线接口是连接功能部件和总线的桥梁，它完成功能部件的信号和总线信号之间的协调和转换，因此具有对总线和设备两个方面的工作。控制信号主要完成设备之间进行信息交换时的定时和命令。其中定时信号标明有效地址和数据出现在总线上的时间。命令信号定义总线上所要完成的操作。4总线连接的主要优点(1)多个部件之间采用总线连接方式，可大大降低部件间互连的复杂性，大幅度减少连线数量。(2)由于多个部件之间连接的多个

4、控制接口变成了每个部件与总线间的一个连接接口，连接接口的器材量大幅度减少。(3)如果设备之间没有或者很少有多个部件同时进行信息交换，采用总线方式连接这些部件可有效发挥总线连接的优点。CPU插件板M.M插件板I/O插件板总线物理实现BUS5总线特性①物理特性：总线的物理连接方式，包括总线的根数、总线的插头、插座形状、引脚线排列方式等。③电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。一般规定送入CPU的信号叫输入信号、从CPU发出的信号叫输出信号。④时间特性：定义每根线在什么时间有效，即规定总线上各信号有效的时序关系。②功能特性：描述总线中每一根

5、线的功能。计算机总线的结构几种常用的标准总线ISA（IndustrialStandardArchitecture）总线：工业标准结构总线，8位（后来16位）数据线，20位（后来24位）地址线，工作频率8.33MHz。EISA（ExtendedIndustrialStandardArchitecture）总线：扩展工业标准结构总线，16或32位数据线，32位地址线，工作频率8.33MHz，支持Burst方式传输数据。VESA（VideoElectronicsStandardAssociation）总线：32位局部总线，连接显卡、网卡等，最高工作频率33

6、MHz。没有严格标准，各厂家产品兼容性差，针对80486。PCI（PeripheralComponentInterface）总线：外围部件互连总线（局部总线），V1.0支持33MHz工作频率，32位地址和数据线互用；V2.1支持66MHz工作主频，64位地址和数据线互用。①总线宽度；②总线控制方式；③时钟模式；④总线复用；⑤信号线数；⑥总线带宽；⑦其它标准：如总线负载能力，电源电压等。7衡量总线性能的指标：总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率，单位：MB/S(兆字节/秒)。影响总线带宽的因素：(１)总线布线长度；(２)总线驱动器/接受器性能；(３

7、)连接在总线上的模块数；例：〔1〕某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假如一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，总线带宽是多少？〔2〕如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，总线带宽是多少？解：〔1〕设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D来表示，则：Dr=D/T=D*f=4B*33*106=132MB/s〔2〕64位=8BDr=D/T=D*f=8B*66*106=528MB/s特点：使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备。要求：连到总线上

8、的逻辑部件必须高速运行。单总线系统中，对输入/输出设备的操作，完全和主存的操作方法一样来处理。某些外围设备也