计算机组成原理_总线ppt课件.ppt

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1、第7章总线1大多数计算机系统中，无论是计算机内部各部分之间，还是计算机与外部设备之间，数据传送都是通过总线（Bus）进行的。可以说，总线是计算机及其系统的重要组成部分。本章介绍总线的有关概念、总线仲裁方法、总线操作定时与常见总线标准。2本章学习内容7.1总线概述7.2总线仲裁7.3总线定时控制7.4总线标准3本章学习要求理解：总线的基本概念了解：总线的分类掌握：总线的性能指标理解：总线集中仲裁方式了解：总线定时控制方式了解：系统总线标准了解：外部总线标准4总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线

2、路。共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间相互交换的信息都可以通过这组公共线路传送；分时是指同一时刻总线上只能传送一个部件发送的信息。7.1总线概述5总线采用分时共享技术，当总线空闲（所有部件都以高阻状态连接在总线上）时，如果有一个部件要与目的部件通信，则发起通信的部件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻状态连接在总线上的部件如果收到与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送部件完成通信后，将总线让出（输出变为高阻态）。7.1.1总线的基本概念61.三态门和总线电路所谓高阻状态又称为浮空状态

3、，输出呈高阻状态即相当于输出开路（隔断），输出端对地的电阻无限大，与外界断开联系。具备高阻状态的门电路称为三态门，即具有3种逻辑状态（逻辑“0”、逻辑“1”和高阻状态）的门电路。三态门除了正常的输入端和输出端之外，还有一个控制端G（或）。7.1.1总线的基本概念（续）7通常把在总线上一对设备之间的一次信息交换过程称为一个“总线事务”，把发出总线事务请求的部件称为主设备，与主设备进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU要求读取存储器中某单元的数据，则CPU是主设备，而存储器是从设备。总线事务类型通常根据它

4、的操作性质来定义，典型的总线事务类型有“存储器读”、“存储器写”、“I/O读”、“I/O写”、“中断响应”等，一次总线事务简单来说包括两个阶段：地址阶段和数据阶段。2.总线事务8主设备发出总线请求并获得总线使用权后，就立即开始向从设备进行一次信息传送。这种以主设备为参考点，向从设备发送信息或接收从设备送来的信息的工作关系，称为主从关系。主设备负责控制和支配总线，向从设备发出命令来指定数据传送方式与数据传送地址信息。各设备之间的主从关系不是固定不变的，只有获得总线使用权的设备才是主设备，如CPU等。但主存

5、总是从设备，因为它不会主动提出要与谁交换信息的要求。3.总线使用权91.按功能层次分类⑴片内总线芯片内部的总线，它是CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线。⑵系统总线计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间相互连接的总线，系统总线也称为内总线，是构成计算机的主要组成部分。⑶通信总线（外总线）用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（远程通信设备、测试设备之间信息传送的总线。7.1.2总线的分类10⑴并行总线含有多条双向数据线的总线，可以实现一个数据的多位同时传输。

6、具有数据传输率高的优点，但当数据线较长时，数据各位到达接收端时的延迟可能不一致，会造成传输错误。⑵串行总线只含有一条双向数据线或两条单向数据线的总线，可以实现一个数据的各位按照一定的速度和顺序依次传输。由于按位串行传输数据对数据线传输特性的要求不高，在长距离连线情况下仍可以有效地传送数据。2.按数据线的多少分类111．总线结构在单机系统中，从系统总线角度出发，总线的基本结构有：①单总线结构：只有一条系统总线，所有部件通过系统总线接入。②双总线结构：在单总线的基础上增加一条专用于CPU和主存之间的数据传送

7、通路。③三总线结构：在双总线的基础上再增加一条I/O总线。7.1.3总线的组成及性能指标12图7-2双总线结构双总线结构13图7-3三总线结构三总线结构14物理特性功能特性电气特性时间特性2．总线特性15⑴总线宽度总线宽度指的是总线的线数，它决定了总线所占的物理空间和成本。对总线宽度最直接的影响是地址线和数据线的数量，地址线的宽度指明了总线能直接访问存储器的地址空间范围，数据线的宽度指明了访问一次存储器或外设时能够交换的数据位数。3．总线的性能指标16⑵总线带宽总线带宽定义为总线的最大数据传输率，即每秒

8、传输的字节数。总线的带宽公式为：B=W×F/N其中，W为数据总线宽度，通常以字节为单位；F为总线的时钟频率；N为完成一次数据传送所用的时钟周期数。3．总线的性能指标（续）17⑶总线负载总线负载指连接在总线上的最大设备数量。大多数总线的负载能力是有限的。⑷总线复用总线分时复用是指在不同时段利用总线上同一个信号线传送不同信号。采用这种方式的目的是减少总线数量，提高总线的利用率。⑸总线猝发传输猝发（突发）式数据传输是一种总线传输方式，即在一个总线