计算机组成原理 第三章 系统总线.ppt

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1、第３章系统总线3.1总线的基本概念3.2总线的分类3.3总线特性及性能指标3.4总线结构3.5总线控制教学内容重点：有关总线的基本概念如何克服总线的瓶颈如何对总线进行管理，包括判优控制和通信控制难点：总线的通信控制，既要解决通信双方如何获知传输的开始和结束，又要使通信双方按规定的协议互相协调来完成通信任务。3.1总线的基本概念一、为什么要用总线？二、什么是总线？三、总线上信息的传送总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。串行并行随着计算机的发展，应用领域的不断扩大，I/O设备的种类和数量也越来越多。人们希望随时增添或减撤设备，用分

2、散连接简直是一筹莫展，由此出现了总线连接。注意：某一个时刻，只允许一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。四、总线结构的计算机举例（P42）1.面向CPU的双总线结构框图中央处理器CPUI/O总线M总线主存I/O接口I/O设备1I/O设备2……I/O接口I/O接口I/O设备n特点：便于增减外设，但I/O设备与主存交换信息时仍要占用CPU，影响CPU工作效率。单总线（系统总线）2.单总线结构框图CPU主存I/O接口I/O设备1I/O设备2I/O接口…I/O设备nI/O接口…特点：I/O设备与主存交换信息时，原则上不影响CPU

3、的工作，CPU仍可继续处理不访问主存或I/O设备的操作，CPU效率有所提高，但某一时刻各部件都要占用总线时，就会冲突。要设总线判优逻辑，影响整机的速度。3.以存储器为中心的双总线结构框图系统总线主存CPUI/O接口I/O设备1…I/O设备nI/O接口…存储总线现代计算机大多数采用此总线结构特点：保留了I/O设备与存储器交换信息时不经过CPU特点，因为增加了快速的存储总线，提高了传输效率，减轻了系统总线的负担。一.按数据传送方式并行传输总线、串行传输总线二.按总线使用范围划分计算机（包括外设）总线、测控总线、网络通信总线等三.按连接部件不同划分3.2

4、总线的分类1.片内总线2.系统总线芯片内部的总线数据总线地址总线控制总线双向与机器字长、存储字长有关单向与存储地址、I/O地址有关有出有入计算机各部件之间的信息传输线存储器读、存储器写总线允许、中断确认中断请求、总线请求CPU芯片内部、Register－Register、R－ALUCPU、主存、I/O设备之间（板级总线或板间总线）3.通信总线串行通信总线并行通信总线传输方式用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间的通信。注意：由低位向高位逐位传送。特点：串行－远距离，代价低（或借助电话网），并行－近距离（<30m）,代

5、价高。3.3总线特性及性能指标CPU插板主存插板I/O插板一、总线物理实现BUS主板由许多导线直接印刷在电路板上，延伸到各个部件1.机械特性2.电气特性3.功能特性4.时间特性二、总线特性尺寸、形状、管脚数及排列顺序传输方向和有效的电平范围每根传输线的功能信号的时序关系地址数据控制确保电气上正确连接保证机械上可靠连接保证正确连接不同部件三、总线的性能指标（P46）1.总线宽度2.标准传输率3.时钟同步/异步4.总线复用5.信号线数6.总线控制方式7.其他指标数据线的根数每秒传输的最大字节数（MBps）总线上的数据与时钟是同步、还是不同步。一条信息线

6、上分时传送两种信息。如：地址线与数据线复用地址线、数据线和控制线三种总线数的总和负载能力并发、自动、仲裁、逻辑、计数P47表3.1几种流行的微型计算机总线性能总线带宽（又称总线的数据传输速率）单位时间内总线上传输数据的位数，通常以每秒传输信息的字节数来衡量，单位：MBps(兆字节每秒)。例：总线工作频率为33MHz,总线宽度32位则总线带宽为33(328）=132MBps(1/33M:32/8B=1s:xx=132MBps)ISAEISAVESA(LV-BUS)PCIAGPRS-232USB模块系统总线标准四、总线标准系统模块标准界面为了使系统

7、设计简化，模块生产批量化，确保其性能稳定，质量可靠，实现可移化，便于维护等，人们开始研究如何使总线建立标准，在总线的统一标准下，完成系统设计，模块制作。这样，系统、模块、设备与总线之间不适应、不通用及不匹配的问题就迎刃而解了。通用接口：按总线标准设计的接口。总线标准：国标上公布或推荐的互联的各个模块的标准，各种不同模块组成的计算机系统时必须遵守的规范。总线标准可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。总线标准数据线总线时钟带宽ISA168MHz（独立）33MBpsEISA328MHz（独立）33MBpsVESA(VL-BUS)3232

8、MHz（CPU）133MBpsPCI326433MHz（独立）64MHz（独立）132MBps528MBpsAGP3266