第03章 计算机总线技术.ppt

计算机控制技术 第8章 典型计算机控制系统简介 第3章 计算机总线技术 第3章 计算机总线技术 总线的基本概念 内部总线 外部总线 现场总线 3.1 总线的基本概念 3.1 总线的基本概念 总线就是一组信号线的集合，它定义了各引线的信号、电气和机械特性，使计算机系统内部的各部件之间以及外部的各系统之间建立信号联系，进行数据传递和通信。 按照总线内部信息传输的性质 ，总线可分为 按照总线在系统结构中的层次位置 ，总线可分为 在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路 受芯片面积及引脚数限制，片内总线多采用单总线结构，这有利于芯片集成度和成品率的提高，对于内部数据传送速度要求较高的，也可采用双总线或三总线结构 ASIC(Application Spicecific Integrated Circuit，专用集成电路 )技术的出现，用户可按照自己要求，借助于适当的EDA工具，设计自己的芯片 内部总线是计算机系统中重要的总线，平常所说的微机总线就是指系统总线，如STD总线、ISA总线、PCI总线等 按功能可分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB、 和电源总线PB 计算机系统与系统之间或计算机系统与外设之间信息通路 3.1.2 总线主要性能指标 又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节的多少，单位是MB/S。影响总线传输率的因素有总线宽度、总线频率等。一般: 总线带宽(MB/s)= 1/8×总线宽度×总线频率 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地址总线、控制总线和电源总线的总和。信号线数与总线性能不成正比，但一般与复杂度成正比。 几种微型计算机总线性能参数 3.1.3 总线的标准与规范 总线标准 所谓总线标准就是对系统总线的插座尺寸、引线数目、信号和时序所作的统一规定 总线标准主要包括以下几方面的特性 机械特性：规定模板尺寸、插头、连接器的形状、尺寸等规格位置 电气特性：规定信号的逻辑电平、最大额定负载能力、信号传递方向及电源电压等 功能特性：规定每个引脚名称、功能、时序及适用协议 时间特性：规定总线中的任一根线在什么时间内有效 3.1.3 总线的模板化结构 模板化结构 按功能划分计算机的各个部件，并按总线标准设计成由总线连接的模板结构：CPU主板、RAM/ROM存储板、A/D、D/A、DI、DO等 3.1.4 总线控制与总线传输 总线控制 设备按有无控制功能可分为主设备和从设备 主设备对设备有控制权，从设备只能接收数据 只有获得总线使用权的主设备才能传送数据 总线可能同时会有多个设备申请占用总线，为保证某一时刻只能有一个设备获得总线使用权，需设置设备优先级 总线判优控制可分为集中式和分布式两种 集中式将控制逻辑集中在一处（如CPU），常用链式查询、定时查询、独立请求等方式。 3.1.4 总线控制与总线传输 总线传输 总线上的数据在主模块的控制下进行传送。 总线在完成一次传输周期时，一般可分为四个阶段 3.2 内部总线 1978年美国PRO-LOG公司推出的一种工业标准微型计算机总线，STD是STANDARD缩写 1987年，被定名为IEEE961，1989年开发出STD32 STD总线起初设计为可用于64K存储空间的8位总线，后发展成可用于寻址16M空间的16位总线 56根并行总线都有明确的定义，按功能可分为五类 (1)逻辑电源线6根(引线1～6) (2)数据总线8根(引线7～14) (3)地址总线16根(引线15～30) (4)控制总线22根(引线31～52) (5)辅助电源线4根(引线53～56) 总线低位地址A0～A12直接连接到各存储器芯片 地址码的低位字节连接到总线译码器, 形成6根选板信号和2根选口信号, 选通I/O端口工作 ISA总线 MCA：微通道体系结构 EISA总线 PCI局部总线 最早的PC总线-----S100 1975年，一家位于美国新墨西哥镇，名为MITS的公司，由Ed Roberts以8080微处理器设计安装了全球第一台PC-Altair单板机系统。正如世界上许多重大发明人们在其必然性之后总是谈论其偶然性一样，PC总线的出现也有偶然性：这个全球第一台PC不幸在运输中丢失，Roberts只好重新开始设计，正是他利用了面向总线技术，较快回忆起并重新做出Altair，在其结构中，制成了全球第一条PC扩展总线，当把Altair总线推向世界并被制造商接受后，便有了一个名字：S100，后来基于S100型总线得到了IEEE认可，被命名为IEEE 696总线标准。 1981年，IBM公司推出PC／XT总线 从1982年以后，逐步确立的IBM公司工业标准体系结构，简称ISA（Industry Standard Architecture）总线