qs微机原理第05章.ppt

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1、第五章微机总线主要内容微机总线基本概念总线仲裁和总线握手常用微机总线（标准）2学时5.1概述微机系统采用总线结构。系统中主要部件通过系统总线相互连接、实现数据传输.总线：是指计算机中传送信息的一组通讯线，它将各部件连接成一个整体。总线可以按其性质、功能和层次位置分类。5.1概述总线分类1、按传输信号的性质分类总线按其信号线上传输的信息性质可分为三组：①数据总线，一般情况下是双向总线；②地址总线，单向总线，是微处理器或其他主设备发出的地址信号线；③控制总线，微处理器与存储器或接口等之间控制信号。通常这部份线的含义和特性最复杂.5.1概述2、按信号的功能分类①基本信息总线，包括地址线、数据线及内存

2、和I/O的读写控制信号线等。②数据握手总线，又称联络总线，是控制启动和停止总线操作、实现数据传送同步的信号线，是为保证总线上能容纳各种存取速度的设备而设计的信号线。③判决总线，包括总线判决（总线请求、总线确认线）和中断判决线（中断请求线、中断响应线）等。5.1概述3、按照层次位置分类①片内总线：片内总线位于微处理器或I/O芯片内部。例如CPU芯片中的内部总线，它是ALU单元和控制器等之间的信息通路。②片总线（元件级总线、芯片总线）：在印刷电路板上连接各芯片之间的公共通路（如微机主板上连接各芯片的总线）。③系统总线（内总线、板级总线）：微机系统内部连接各个功能模块的总线，主要用于微机系统中各插件

3、板之间的信息传输。④外部总线（设备总线、通信总线）：用于系统之间的连接，如微机、与外设或仪器之间的连接。如通用串行总线RS-232C、智能仪表总线IEEE-488、并行打印机总线Centronics、并行外部设备总线SCSI和通用串行总线USB。一般计算机用户接触比较多的是系统总线和外部总线。本章主要讨论系统总线。5.1概述系统总线的主要性能指标总线宽度：系统总线的数据线的数目。早期只有8位或16位，现在都是32位或64位。总线宽度越宽，同时传输的数据就越多，吞吐量就越大。总线时钟频率：总线传输需要在时钟控制下进行。时钟频率越高，每秒在每条数据线上传输的信息就越多。时钟频率的单位为MHz。（有

4、时以总线传输率作为指标，单位是Mbit/s，是指每秒在一条数据线上传输的数据量，数值上和时钟频率相同）。系统总线的主要性能指标总线带宽：总线所有数据线每秒可以传输的数据量，也就是最大传输率。单位为MB/s。前三个指标之间的关系：总线带宽=总线宽度×总线时钟频率/8单位是MB/s。总线电源电压：早期总线单元电压为5V。现在随着总线性能的提高，单元电压趋于降低，有使用3.3V，甚至2.2V的电源电压。总线的体系结构1、单总线结构在微型计算机中只有一种总线，所有部件，包括CPU、存储器、外部设备的接口等，都连接到同一种总线。优点：简单。增加和减少部件都很容易，便于系统的扩充。缺点：对于所有的部件都使

5、用相同的传输速度。总线的体系结构2、双总线结构：系统总线+局部总线将一些需要高速数据传输的外设如网络适配器、GUI图形板、多媒体接口等，直接通过局部总线与CPU相连，使之与高速CPU相匹配。总线的体系结构3、多总线结构：具有三种以上总线的结构多总线结构可以有多种不同的情况：可以是同一种总线的重复。例如，采用PCI总线的系统，由于直接连接到PCI总线的设备数是有限制的，如果需要连接的设备很多，可以采用多层PCI总线。可以是多种不同类型的总线结合在一个系统里。下图就是既有PCI总线，又有ISA总线的系统。需要不同总线性能的外部设备可以分别连接到PCI总线或者ISA总线。总线的体系结构总线的体系结构

6、现代微型计算机都是多总线结构，下图是采用Pentium4处理器的多总线结构：采用总线结构的优点简化结构，降低成本：部件之间的连接线减少许多、结构简单、成本降低、可靠性也提高了。统一标准，便于制造：采用总线结构，指定总线标准，可以推进计算机部件制造的标准化。只要符合总线标准的产品，不论是哪个厂家生产的，都可以选择使用。扩充灵活，方便使用：外部设备的增加和减少都十分方便，只是一些接口板的插拔。用户可以根据自己的需要，选择使用外部设备。采用总线结构的缺点部件传输的分时性：任何时刻，只能一个部件向总线发送信息（可以允许多个部件同时接受相同的信息）。不同部件之间的传输只能分时进行。这种总线传输的分时性限

7、制了微型计算机操作的并发性。传输控制的复杂性：总线上的模块的性能差别很大，但都要在统一的时钟控制下工作，如何协调，是必须解决的问题，这就是将要讨论的总线握手。总线的竞争问题：总线上的设备都有可能向总线发送信息，如果几个模块同时发送信息，冲突就会发生，必须解决不同模块对于总线的竞争，避免冲突的发生。这就是将要讨论的总线仲裁。5.2总线仲裁和握手技术总线仲裁和总线握手是在总线传输过程中的两个主要问题。