必威体育精装版计算机 总线技术及其应用.ppt

必威体育精装版计算机 总线技术及其应用 在计算机系统中，总线实现了芯片与芯片、插板与插板、系统与系统之间的连接和通信。总线是计算机系统与外围设备实现互连的重要组成部分，它的实现直接影响到整个系统的功能和性能。本章首先介绍总线的分类及性能指标，然后系统阐述总线的判决和握手技术。最后在此基础上详细的介绍系统总线、局部总线及外部总线的标准等。 9.1概述 9.1.1总线及总线的分类 1.总线的功能 总线是计算机各部件之间进行通信的通道，其作用是连接计算机五大部件（运算器、控制器、存贮器、I/O设备），传递信息。 2、总线分类 一、数据总线、地址总线、控制总线和电源总线 二、片内总线、内部总线和外部总线 三、并行总线和串行总线 9.1.2总线标准 在总线标准中，主要规定总线结构的外形、相关尺寸及其排列方式、地址线的数目、数据的位数、有关控制信号及时钟同步方式等。 总线标准的特性： ①物理特性：物理特性是指总线物理连接的方式，包括总线的 根数、总线的插头和插 座是什么形状的及引脚是 如何排列的等。 ②功能特性：功能特性描述的是一组总线中每一根线的功能是 什么。 ③电气特性：电气特性定义每一根线上信号的传递方向以及有 效电平范围。 ④时间特性：时间特性定义了每根线在什么时候有效，这涉及 到总线操作的时序问题。 常见的总线标准： （1）ISA总线， （2）EISA总线 （3）VESA总线 （4）PCI总线 （5）USB总线 9.1.3总线的性能指标 总线的性能指标如下： (1) 总线宽度：8位、16位、32位和64位（数据总线位数） (2) 标准传输率。在总线上每秒钟传输的最大字节量 每秒多少兆字节：MBps (3) 时钟同步／异步 同步总线 异步总线 (4) 数据总线／地址总线的多路复用和非多路复用 (5) 信号线数：AB、DB、CB信号线的总和，说明系统的复杂程度。 (6) 负载能力 (7) 总线控制方式 突发传输、并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、中断方式等 (8) 扩增电路板尺寸 (9) 其他指标 电源电压是5V还是3. 3V 能否扩展64位宽度等 9.2总线判决和握手技术 9.2.1总线操作与总线操作周期 1.总线主设备和总线从设备 主设备：总线的主设备是指在获取总线控制权后，能启动数据的传输、发出地址或读写控制命令并控制总线上的数据传送过程的模块。例如数值数据处理器、输入输出处理器等。 从设备：总线从设备是指本身不具有总线控制能力，但能够对总线主设备提出的数据请求作出响应，接受主设备发出的地址（并进行译码）和读/写命令并执行相应的操作的模块。例如内存模块I/O接口 2.总线数据传输 ①总线请求和仲裁阶段: 当系统中有多个主模块的时候，任何一个 主模块需要使用总线都必须向总线仲裁机构提出总线请求，由 总线仲裁机构决定下一个传输周期的总线使用权该给哪个模块。 ②寻址阶段: 取得了总线使用权的主模块，发出本次要访问的从模 块的存储器地址或I/O端口地址以及有关的命令，通过译码使参 与此次传送操作的从模块被选中并开始启动。 ③数据传送阶段: 主模块和从模块之间进行数据传输，数据由源模 块(可能是主模块也可能是从模块)发出，经过数据总线流入目的 模块。 ④结束阶段: 主模块和从模块的有关信息均从总线上撤除，让出总 线，以便其他模块可以继续使用。 9.2.2总线使用权的分配 由于每个主设备都能够控制总线，必然存在对总线资源的争用，总线使用权的分配即总线的控制问题。根据分配总线使用权的原则，可以将仲裁算法分为优先级算法和公平仲裁算法。 1、优先级仲裁 优先级仲裁可以根据系统中各主设备的重要性给各主设备规定不同的优先级，当多个主模块争用总线时，优先级最高的一个获得总线使用权。多用于共享总线的I/O子系统之间。 2、公平仲裁 公平仲裁策略是采用特定的算法尽可能保证所有总线主设备在宏观上获得总线使用权的机会或机会均等。对多个平等的通信信道的处理往往就采用公平仲裁算法。 9.2.3总线仲裁技术 按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式仲裁和分布式仲裁两类。 1、集中式仲裁 集中式仲裁中每个功能模块有两条线连到中央仲裁器：一条是送往仲裁器的总线请求信号线BR，一条是仲裁器送出的总线授权信