10硬基第5章总线.ppt

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1、第5章微机总线与标准计算机基础教学中心1主要内容掌握：总线的基本概念和分类总线的仲裁方法总线的握手方法PC机常用标准总线通用串行总线（USB）2§5.1总线的基本概念总线概念：总线是一组导线和相关的控制、驱动电路的集合。总线是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的通道。任一时刻，只能有一个部件/设备通过总线发送数据，其他部件只能处于接收状态。3MPU模块或设备ABDBCB4总线的分类及特点按传送信息的类型划分数据总线（DataBus，DB）传输数据信息，双向三态其宽度决定了其数据传输能力例如，ISA总线为16位，PCI总线为32/64位地址总线（AddressBus，AB）传输地

2、址信息，单向三态其宽度决定了微机系统的寻址能力例如，ISA为24位，可寻址16MB；PCI为32/64位，可寻址4GB/224TB控制总线（ControlBus，CB）传输控制信号、时序信号和状态信号特点各异：三态、入/出/双向等特性均不相同567总线的分类及特点（续）按总线的层次结构CPU总线/前端总线（FSB）直接由CPU引脚引出的总线，例如，P4CPU与GMCH（北桥）之间的总线系统级总线与模块和总线扩展槽连接的总线，如PCI、ISA和EISA总线外设级总线主机与外设之间的总线，如USB和IEEE1394其他AGP，专用视频接口，专用于显卡与内存之间的数据传输SCSI，标准的设备接

3、口，可连接15台外设IDE/EIDE，外部存储设备接口，每个接口可连接2台设备8片内和片外总线基本信息总线、仲裁总线和数据握手总线MPU模块或设备ABDBCB9总线操作及控制总线操作周期：多个模块使用同一总线，只能采用分时方式，即将总线时间分成很多段，每段时间可以完成模块之间一次完整的信息交换，通常称之为一个数据传输周期或一个总线操作周期。10完成一个总线操作周期，分4个阶段：总线请求和仲裁寻址阶段：主模块向从模块发出存储或端口地址传数阶段结束阶段：撤出，让出11总线操作控制：总线的仲裁作用：合理控制和管理总线的请求源，防止总线冲突。总线的握手作用：确保主—从模块间的正确寻址和可靠传输数

4、据。12总线的主要性能指标总线带宽（B/S）：每秒可传送的字节数总线位宽（bit）：一次传送的数据位数工作频率（MHz）：控制总线的时钟频MHz总线带宽=（总线位宽/8）工作频率例1：P4CPU的前端总线FSB频率为400MHz或800MHz，位宽为64bit。FSB带宽：400×64/8=3.13GB/s或800×64/8=6.25GB/s例2：PCI总线的频率为33.3MHz，位宽为32bit或64bit。PCI带宽：33.3×32/8=133MB/s或33.3×64/8=266MB/s13程序的执行：指令执行过程。指令周期：完成一条指令所需要的时间。不同指令的指令周期不等长的。总

5、线周期：CPU完成一次读/写操作的时间，是完成一步完整操作的最小时间单位。时钟周期：MPU处理动作的最小时间单位（1个T状态）。总线周期、指令周期、时钟周期的关系？包含关系总线周期、指令周期、时钟周期的关系14§5.2总线的仲裁方法多个设备都要使用总线时，决定由哪个设备使用总线的方法。“菊花链”仲裁（串行）并行仲裁并串行仲裁80x86微机中采用的是并行仲裁15“菊花链”仲裁（串行）16逻辑上离总线仲裁器越近的部件拥有越高的总线优先级。图中有三条控制线：BB：总线忙信号，高电平表示总线正被占用。BR：总线请求信号，BR有效表示至少有一个部件正在申请使用总线。BG；总线响应信号，高电平表示总

6、线仲裁器响应总线请求。17计数器定时查询方式这种方式不使用BG信号线，但需利用地址线。若总线上有N个部件，则在总线控制部件内设置一个计数器，可以从0计数至N-1，每个值对应一个部件。不论哪个部件要使用总线，均通过BR提出申请。控制部件通过地址总线定时送出计数器的当前值。提出申请的部件检查地址总线，若发现其上的值与自身的编号相等，则取得总线使18用权，并通过BB有效通知控制部件。若控制部件在一定时间内未收到BB有效，则令计数器加1（或减1），发下一个地址。若计数器从0开始计数，则优先级顺序与不见编号顺序一致。若每次计数从上次计数终止的值开始计数，则从统计效果上看，各部件的优先级基本相等。1

7、9并行仲裁（独立请求方式）20并串行仲裁（二唯判决方式）21带Cache的并发总线体系结构22§5.3总线的握手方法数据传送控制仲裁控制数据校验与纠错隔离与驱动23§5.3总线的握手方法也是总线传送控制方式同步方式收、发双方严格地按统一的基准时钟信号执行相应的动作不适合于在同一系统中既有高速部件又有低速部件的环境PCI总线属于同步方式总线异步方式传输过程无需统一时钟的同步，用“请求”和“应答”信号来协调传输速度慢半同步方式总体上仍是