计算机组成原理(唐朔飞) 系统总线(1)PPT.ppt

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1、2课程教学单元第１章计算机系统概论第２章计算机的发展及应用第３章系统总线第４章存储器第５章输入输出系统第６章计算机的运算方法第７章指令系统第８章CPU的结构和功能第９章控制单元的功能第10章控制单元的设计第3章教学内容§3.1总线的基本概念§3.2总线特性及性能指标§3.3总线结构§3.4总线控制重点：基本概念、类型、瓶颈克服、控制方法难点：通信控制方式和特点§3.1总线基本概念一、总线定义:（BUS）连接各个部件的信息公用传输线，是各个部件分时共享的传输介质某时刻只允许一个部件向总线发送信息；但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。为什

2、么要用总线？什么是总线？分散连接的困境：5部件间连线复杂CPU效率低下增减设备困难§3.1总线的基本概念常见总线有哪些类型？二、总线分类（1）片内总线（芯片级）（2）系统总线（部件级）（3）通信总线（设备级）CPU内部：寄存器、ALU、ACC、CU之间的连接总线CPU、主存、I/O之间的连接总线，版级总线：AB、DB、CB计算机系统与其它系统之间的连接总线，完成串行或并行通讯§3.1总线的基本概念ALU数据总线（16位）通用寄存器CSDSSSESIPSPBPDISIAHBHCHDHALBLCLDL内部通信寄存器总线控制逻辑地址总线（20位）

3、数据总线（16位）暂存寄存器标志FRQ总线（8位）执行部件（EU）EU控制系统总线接口部件（BIU）8086总线指令队列123456ALUS8086CPU内部总线连接图§3.1总线的基本概念AMDK8双核心处理器内部总线视图§3.1总线的基本概念1、AB——地址总线：传送CPU输出的地址信号，以便于寻址存储单元或者接口。单向传输：从CPU→存储器或者CPU→接口。地址总线的条数决定CPU的寻址能力（楼层数）10根→21010241K20根→2201024K1M32根→23222×2304G36根→23626×23064G§3.1总线的基本概

4、念2、DB——数据总线：在CPU和存储器、接口之间传送数据信号。双向传输，三态（0、1、高阻抗）数据总线的条数决定一次可最多传送数据的宽度。也就是处理器的位数。8根→一次传送8位，8位CPU16根→一次传送16位，16位CPU32根→一次传送32位，32位CPU64根→一次传送64位，64位CPUA1B1E1A2B2E2A3B3E3§3.1总线的基本概念3、CB——控制总线：在CPU和其他设备之间传送控制信号。有的是CPU发出，有的是发向CPU。时钟：用来同步各种操作复位：各模块恢复初始状态总线请求：某部件需要获得总线使用权总线允许：CPU

5、同意申请部件使用总线中断请求：某部件提出中断申请中断确认：CPU允许中断存储器写：将DB上数据写到存储器指定单元存储器读：从指定存储器单元将数据读到DBI/O读：从指定I/O端口将数据读到DB上I/O写：将数据从DB输出到指定I/O端口内数据确认：数据已被接收或已被读入总线上常见控制信号§3.1总线的基本概念通信总线RS232USBIEEE-488SCSICAN§3.1总线的基本概念三、总线周期:即总线传输周期，指一次总线操作所需要的时间。通常包括4个阶段：申请阶段T1寻址阶段T2传送阶段T3结束阶段T4T1T2T3T4总线周期时钟§3.1

6、总线的基本概念四、总线宽度:即总线位宽，指总线上能同时传输的数据位数，通常指数据总线的根数。§3.1总线的基本概念五、总线主设备:即获得总线控制权的设备总线从设备:即被主设备访问的设备，只能响应从主设备发来的各种总线命令总线主设备总线从设备主设备发起传输动作数据可双向传输§3.1总线的基本概念六、总线带宽:即比特率，单位时间内总线上可以传输的数据位数。单位：字节/秒，Bps，每秒传送信息字节数；也可用位/秒，bps或b/s表示。区别：波特率，单位时间内总线上可以传输的信息位数，Bps，bps，例：某总线每秒传输10帧数据，每帧数据有8个数据

7、位，3个测试位，求波特率和比特率。解：波特率：11×10=110bps；比特率：8×10=80bps第3章教学内容§3.1总线的基本概念§3.2总线特性及性能指标§3.3总线结构§3.4总线控制重点：基本概念、类型、瓶颈克服、控制方法难点：通信控制方式和特点1.机械特性一、总线特性:机械连接方式上的性能。如插头插座的标准、尺寸、形状2.电气特性信号传输方向和有效的电平范围每根传输线的功能，如传输地址、数据、发送控制信息信号的时序关系4.时间特性3.功能特性§3.2总线特性及性能指标数据线的根数，如4bit、64bit1.总线宽度2.标准传输

8、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.其他指标二、总线性能指标:总线频率33MHz，总线宽度32位，则传输率是132MB/s每秒传输的最大字节数（MB/