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1、第六章总线总线概述总线管理总线标准6.1总线概述6.1.1总线的基本概念计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种:分散连接:各部件之间使用单独的连线;总线连接:将各部件连到一组公共信息传输线上.总线:构成计算机系统的互联机构,是多个部件分时共享的公共信息传送线路.共享:总线上各部件之间互换的信息,可以通过这组公共线路传送.分时:同一时刻总线上只能传送一个部件发送的信息.6.1.2总线的分类一、按连线数量分并行总线、串行总线串行—由低位到高位,单条1位传输线；并行—多条1位传输线；分别适用于远距离和近距离的数据传输.二、按并行总线传输的数
2、据宽度分8位总线、16位总线、32位总线、64位总线……三、根据允许的数据传输方向分单向传输(单工)总线和双向传输(双工)总线其中双工总线又分为：全双工总线:可以在两个方向上同时传送的总线；半双工总线：一个通信线路上允许数据双向传送,但不允许同时双向传送的总线.四、按总线连接的部件不同分----在计算机中使用的总线按从里向外的层次,分为以下4类.1.CPU片内总线CPU内各部件之间的信息传送线,如R—R、R—ALU之间的信息传送线.2.片级总线插板内各芯片之间互连的总线,亦称部件内总线.如显示适配卡、多功能卡等插卡均使用片级总线实现芯片
3、一级的互连.3.系统总线指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.系统总线又按其上传输信息的不同分成三类:①数据总线:用来传输各功能部件之间的数据信息.双向；位数称为数据总线宽度.②地址总线:用来指出CPU要访问的存储单元或I/O端口的地址.单向；位数与存储单元个数有关.③控制总线:用来发出各种控制信号,实现对设备的监视与控制.就任一控制信号而言,传输是单向的;对于控制总线总体而言,可看作双向的;故,从CPU的角度看,控制信号既有输入,又有输出;控制信号例—存储器读/写、I/O读/写、总线请求、总线允许、中
4、断请求、中断响应、复位、时钟……4.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(如控制仪表、远程通信设备等)之间通信.6.1.3总线的组成与性能指标一、总线组成总线结构的物理结构示意图如下：CPU插板主存插板I/O插板将CPU及其它一些电路(如基本I/O设备控制电路)安装在主板上；将由许多导线组成的总线,按照总线标准直接印制在电路板上,通过各插槽的相应点与各部件相连.主板图6.1总线物理结构示意图BUS二、总线的性能指标1.总线宽度通常指数据总线的根数；单位是bit,如8位、16位、32位(即8根、16根、32根)2.总
5、线时钟频率单位MHZ.3.总线带宽总线数据传输率,即单位时间内总线上传输数据的位数;单位是MBps(兆字节每秒).例:(教材P.213)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时钟周期,总线时钟频率是33MHz,总线带宽是多少?解答:用Dr表示总线带宽,总线时钟周期为T=1/f,一个总线周期传送的数据量表示为D;依据定义有:Dr=D/T=D×f=4B×33×106/s=132MB/s(若一个总线周期由4个T构成,总线带宽是多少?)6.1.4总线结构一般分为单总线结构和多总线结构；单机系统中常分为单总线、双总
6、线和三总线三种结构；采用总线结构的优点:便于故障诊断与维修,便于模块化结构设计,简化系统设计,便于系统的扩展和升级.一、单总线结构将CPU、主存和I/O设备(通过I/O接口)都挂接到一组总线上,称为单总线结构.单总线结构框图如下:图6.2单总线结构框图CPU主存I/O接口I/O接口I/O接口I/O设备1I/O设备2I/O设备n单总线(系统总线)……单总线结构的特点：1.结构简单、易于扩充；2.允许部件之间直接交换信息,总线负载重；3.共享传输介质极易形成系统瓶颈—某时刻只允许一对部件之间传送信息；4.适用于小型微型计算机系统.二、双总线
7、结构双总线:一条为内存总线----用于CPU、内存和通道之间进行数据传送;另一条是I/O总线,用于多个外设与通道之间进行数据传送.CPU主存I/O接口IOP(通道)I/O接口I/O设备1I/O设备n内存总线……I/O总线图6.3双总线结构框图通道:是一台具有特殊功能的处理器,CPU将部分功能下放给通道,使其对I/O设备具有统一管理的功能.以完成外设与主存之间的数据传送.增加硬件代价;在大中型计算机中使用。CPU主存I/O接口IOP(通道)I/O接口I/O设备1I/O设备n内存总线……I/O总线图6.3双总线结构框图三、三总线结构三总线指
8、内存总线、直接内存访问(DMA)总线和I/O总线.内存总线用于CPU和内存间传送地址、数据和控制信息;主存主线用于主存与CPU之间的传输;I/O总线用于CPU和各类I/O设备之间传送数据;DMA总线用于内存
