贵州大学微机原理PPT及复习PPT 4总线与总线接口技术课件.ppt

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1、第4章　总线与总线接口技术热能与动力工程4.1总线与总线操作4.1.1　总线及总线信号分类一、总线定义总线：是在模块和模块之间或设备与设备之间的一组进行互连和传输信息的信号线，信息包括指令、数据和地址。总线不仅仅是一组传输线，它还包括一套管理信息传输的规则(协议)。在计算机系统中，总线可以看成一个具有独立功能的组成部件。二、总线的体系结构主控模块（Master,主模块)可以控制总线并启动数据传送的任何模块受控模块（Slave,从模块)能够响应总线主模块发出命令的任何模块分时复用模块－有时用作主控模块，有

2、时用作受控模块三、总线的分类1)按总线功能或信号类型划分为：数据总线：双向三态逻辑，线宽表示了总线数据传输的能力。地址总线：单向三态逻辑，线宽决定了系统的寻址能力。控制总线：就某根来说是单向或双向。控制总线最能体现总线特点，决定总线功能的强弱和适应性。2)按总线的层次结构分为：CPU总线：微机系统中速度最快的总线，主要在CPU内部，连接CPU内部部件，在CPU周围的小范围内也分布该总线，提供系统原始的控制和命令。局部总线：在系统总线和CPU总线之间的一级总线，提供CPU和主板器件之间以及CPU到高速外设

3、之间的快速信息通道。系统总线：也称为I/O总线，是传统的通过总线扩展卡连接外部设备的总线。由于速度慢，其功能已经被局部总线替代。通信总线：也称为外部总线，是微机与微机，微机与外设之间进行通信的总线。四、信号线的类型4.1.2总线操作及控制总线操作的4个阶段1．总线请求和仲裁阶段：主模块向总线仲裁机构提出总线使用申请，总线仲裁机构决定使用总线的主模块。2．寻址阶段：拥有总线使用权的主模块发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，该从模块被选中并启动。3．数据传送阶段：主模块和从模块间进行双（单）向数据传送。

4、4．结束阶段：主、从模块均撤出总线。4.1.3性能指标总线带宽：即最大传输速率，指总线在每秒钟内能传输的最多字节数，单位为MB/s。三者的关系是：传输速率=总线位宽×总线频率总线宽度越宽，总线频率越高，则总线传输速率越快总线位宽：是指一次可以同时传输数据的位数，单位为位(bit)工作频率：它是指总线在每秒钟内能传输数据的次数，单位为MHz。如ISA的总线频率为8MHz，而PCI总线有33.3MHz、66.6MHz两种总线频率总线带宽、总线位宽、总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上的车流量、车道数和车

5、速的关系。车流量取决于车道数和车速，车道数越多、车速越快则车流量越大：同样，总线带宽取决于总线宽度和工作频率，总线宽度越宽、工作频率越高则总线带宽越大。常见总线的带宽和传输率返回本节4.2.1总线仲裁控制总线仲裁是指在总线上有多个总线主模块同时请求使用总线时，决定由哪个模块获得总线控制权。所谓“总线主模块”，就是具有总线控制能力的模块，在获得总线控制权之后能启动数据信息的传输，如CPU或DMA控制器都可成为这种具有总线控制能力的主模块；与总线主模块相对应的是“总线从模块”，它是指能够对总线上的数据请求作

6、出响应，但本身不具备总线控制能力的模块。4.2　总线操作控制总线作为一种重要的公共资源，各个总线主模块随时都可能请求使用总线，这样就可能会有不止一个总线主模块同时请求使用总线。为了让多个总线主模块合理、高效地使用总线，就必须在系统中有处理上述总线竞争的机构，这就是总线仲裁器(busarbiter)。它的任务是响应总线请求，合理分配总线资源。基本的总线仲裁方式有三种，即串行总线仲裁方式、并行总线仲裁方式和串并二维仲裁方式。1.串行总线仲裁方式串行链接仲裁简称串链仲裁、串行仲裁，又叫“菊花链”仲裁(robi

7、nDaisychaining)。该仲裁法又有二线菊花链、三线菊花链、四线菊花链之分，其中三线菊花链使用普遍，最具代表性。在串行总线仲裁方式中，各个总线主模块获得的总线优先权决定于该模块在串行链中的位置，如图所示。ⅠⅡN允许请求总线忙图18.2串行总线仲裁方式图中的Ⅰ、Ⅱ、…、N等N个模块都是总线主模块。当一个模块需要使用总线时，先检查“总线忙”信号。若该信号有效，则表示当前正有其他模块在使用总线，因此该模块必须等待，直到“总线忙”信号无效。在“总线忙”信号处于无效状态时，任何需要使用总线的主模块都可以通

8、过“请求”线发出总线请求信号。总线“允许”信号是对总线“请求”信号的响应。“允许”信号在各个模块之间串行传输，直到到达一个发出了总线“请求”信号的模块，这时“允许”信号不再沿串行模块链传输，并且由该模块获得总线控制权。由串行的总线仲裁方式的工作原理可以看出，越靠近串行模块链前面的模块具有越高的总线优先权。2.并行总线仲裁方式并行总线仲裁方式的示意图如图18.3所示。图中，模块Ⅰ到N都是总线主模块。每个模块都有总线“请求”和总线“允许”信号。