系统总线课件.ppt

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1、第六章总线系统6.1总线概述6.1.1总线的基本概念总线是若干信号线的集合，是计算机中多个功能部件间进行信息传送的公共通路。计算机的生命力就在于其信息的流动性，而计算机中信息的流动正是借助于总线实现的，因此总线对计算机系统来说是至关重要的。分时与共享是总线的基本特征。分时是指在某一时刻，只允许连接在总线上的各部件中的一个将信息送上总线；共享则是指连接在总线上的各部件都可使用总线进行信息传送。为了能够实现分时与共享，总线上的各部件都是以三态逻辑门电路与总线进行连接，三态逻辑门电路是总线的基本接口。6.1.2总线的特性1.物理特性指总线的物理连接方式，包括总线的根数，总线的插头

2、、插座形状，引脚线的排列方式等。2.功能特性描述总线中每一根线的功能。从功能上看，总线分为地址总线、数据总线和控制总线。3.电气特性定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。输入输出的判别标准是以CPU为标准。4.时间特性定义每根线在什么时间有效。6.1.3总线的分类从不同的角度，可对总线做不同的分类。这里给出几种常用的分类方法。按总线连接的部件，可将总线分为：①芯片内总线：指连接芯片内各部件的总线。例如CPU芯片内部连接运算器、寄存器等部件的总线。②系统总线：指一个计算机系统内连接CPU、主存、I/O接口等部件的总线。这种总线是我们这一章要讨论的重点。③I/O总线：指I

3、/O设备之间的连接总线。按信息传送方向，可将总线分为：①单向总线：总线上的信息只能沿一个方向传送。②双向总线：总线上的信息可沿两个方向传送。按时序控制方式，可将总线分为：①同步总线：同步总线设置有统一的时钟信号，总线上的各部件均遵循这个统一的时钟信号，每一次数据传送均占有确定数目的时钟周期。②异步总线：异步总线没有设置统一的时钟信号，总线上的各部件均有各自的时间标准，在进行数据传送时，收发双方采用应答信号来进行时间同步。按数据传送格式，可将总线分为：①串行总线：串行总线中的数据线只有一根，一次只能传送一位数据。数据只能逐位串行地传送，如要传送8位数据，则必须将8位数据按顺序

4、逐一通过总线传送。串行总线适用于远距离传送。②并行总线：并行总线中的数据线有多根，可同时传送多位数据。通常其可同时传送的数据位数是字节的倍数，该位数又被称为总线的宽度，如8位总线、16位总线、32位总线及64位总线，就是指其可同时传送的数据位数分别是8位、16位、32位及64位。并行总线适用于近距离传送。6.1.4总线的标准化随着计算机技术的发展与计算机应用的普及，总线的标准化就显得日益重要。有了总线标准，不同厂家生产的相同功能部件，虽然实现方法各不相同，但却可以互换使用，这就为用户提供了多样的选择；有了总线标准，也可大大简化系统设计，提高系统的可靠性和可维护性。制订总线标

5、准的关键是要保证连接部件能够互连和协调工作。总线标准通常是以两种方式推出的：一种是某公司在开发自己的系统时采用的总线标准，被其它厂家所接受，而成为大家共同遵循的标准，即实际的工业界标准；另一种是由国际权威机构或多家大公司联合制订的标准。IEEE就是从事总线标准制订工作的权威机构。PC机中的标准总线从ISA到VESA，再到PCI。6.1.5总线的性能指标总线的性能指标主要包括：①总线宽度：指可同时传送的数据位数，即数据总线的宽度，这一指标主要是针对并行总线。②寻址能力：指地址总线的位数，即由地址总线所能直接寻址的存储空间大小。这一指标主要是针对系统总线。③总线周期：总线传送一

6、次数据所需的时间，它的倒数即为总线频率。④总线带宽：又称为总线传输率，指单位时间内总线可以传送的数据总量，单位为MB/S。⑤总线负载能力：指总线上所能连接的设备数。例：某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据。假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，求总线带宽是多少？若一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，求总线带宽。6.1.6单机系统中的总线结构在计算机系统中，计算机的各功能部件是通过总线进行连接的，各功能部件如何通过总线进行连接，即为总线结构问题，不同的总线结构将导致计算机系统的性能不同。单机系统中有两种基本的总线结构

7、。①单总线结构单总线结构就是使用一条系统总线来连接CPU、主存及I/O接口。在这种结构中，总线上的任意两个功能部件之间都可以进行数据传输，总线控制简单，系统易于扩展，但由于所有的数据传输都必须通过唯一的通路，所以数据流量受到很大限制，系统速度较慢。②双总线结构双总线结构是在单总线结构的基础上增加了一条高速存储总线，以连接CPU与主存。这种结构保持了单总线系统控制简单，易于扩展的优点，同时又减轻了系统总线的负担。由于CPU要不断地从主存取指令、取数据，CPU与主存之间的数据流量较大，因此在CPU与主存之间设立单独的高