计算机组成原理-系统总线.doc

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1、第9章系统总线基本知识点：总线的基本概念；总线的分类；总线的组成及性能指标；总线的结构；总线的裁决（仲裁）方式，包括三种集中裁决方式；总线通信控制，包括同步通信、异步通信、半同步通信和分离式通信。重点：总线的组成及性能指标；总线的裁决方式；总线通信控制。难点：总线的裁决方式；总线通信控制。9.1知识点1：总线概述9.1.1要点归纳1.总线的基本概念    计算机系统的5大部件之间的互连方式有两种，一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接；另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接，总线是一组能为多个部

2、件传送信息的线路，总线具有以下特点。☆信息传输：总线实际上是由许多传输线或通路组成的，每条线可一位一位地传输二进制代码，一串二进制代码可在一段时间内逐一传输完成。若干条传输线可以同时传输若干位二进制代码。☆共享：总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。☆分时：在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。机器总线由总线控制器管理，总线控制器的主要功能有总线系统的资源管理、总线系统的定时及总线的仲裁和连接。2.总线的分类总线按连接部件划分如下。☆片内总线。指芯片内

3、部的总线，如在CPU芯片内部，寄存器与寄存器之间、寄存器与逻辑部件之间互连的总线。☆系统总线。指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。按系统总线传输信息的不同，又分为数据总线、地址总线和控制总线三大类。☆数据总线：用于传输各部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数称为数据总线宽度，与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。☆地址总线：用于指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，也就是说地址总线上的代码用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出

4、，单向传输。地址总线的位数与存储单元的个数有关，如地址线为20根，则对应的存储单元个数为220个。☆控制总线：用于发出各种控制信号，通常对任一控制线而言，它的传输是单向的，如存储器读/写命令都是由CPU发出的，但对控制总线总体而言，又可认为是双向的，如当某设备准备就绪时，便可通过控制总线向CPU发送中断请求。常用的控制信号有：时钟、复位、总线请求、总线允许、中断请求、中断响应、主存读/写、I/O读写和传输响应等。☆通信总线。用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。通信总线按数据传输方式可分为串行通信和并行

5、通信。☆串行通信：指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送，如1字节数据在串行传送中要通过一条传输线分8次由低位到高位按顺序逐位传送。☆并行通信：指数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源地址传送到目的地址，如1字节的数据在并行传送中要通过8条并行传输线同时由源地址传送到目的地址。只有数据总线是双向传输的，地址总线和控制总线是单向传输的，都是从CPU发出的。3.总线的性能指标总线的性能指标如下。☆总线宽度：是指数据总线的根数，用bit（位）表示，如8位（8根）、16位（16根）、32位（32根）、64位

6、（64根）等。☆总线带宽：可理解为总线的数据传输率，即单位时间内总线上传输数据的位数，通常用每秒传输信息的字节数来衡量，单位可用MB/s（兆字节每秒）表示。总线带宽=总线工作频率×(总线宽度/8)，如总线工作频率为33MHz，总线宽度为16位，则总线带宽=33×(16÷8)=66MB/s。☆总线工作频率：总线上各种操作的频率，等于总线周期的倒数，即总线工作频率=1/总线周期。实际上是指一秒钟内传输几次数据。☆总线周期（总线传输周期）：是指一次总线操作所需的时间（包括申请阶段、寻址阶段、传送阶段和结束阶段）。总线周期通

7、常由若干个总线时钟周期构成。而总线时钟周期就是机器的时钟周期。☆总线时钟频率：指机器的时钟频率，总线时钟频率=1/总线时钟周期。☆时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线。☆总线复用：一条信号线上分时传送两种信号称为总线复用。例如，在一组物理线路上可分时传输地址信号和数据信号。☆信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和称为信号线数。☆总线控制方式：总线控制方式有突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式和计数方式等。【例9.1】设某系统总线在一个总线周

8、期中并行传送6字节信息，总线时钟频率为20MHz，一个总线周期占用2个时钟周期，求该总线带宽。解：总线时钟频率为20MHz，一个总线周期占用2个时钟周期，所以总线工作频率=20MHz/2=10MHz，总线的宽度=6×8位，所以总线带宽=总线工作频率×(总线宽度/8)=10MHz×6B=60MB/s。4.总线的信息传输方式1）串行传输方式信息以串