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第五章 CPU总线与系统总线
—— 系统总线
主要内容
? 总线的概念
? 总线的分类
? 总线的层次结构
? 总线的主要技术指标
? 总线的标准化
? 常用总线
一、基本概念
1. 什么是总线
? 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，是计算机系统内部的各部件之间以及外部的各系统
之间传输信息的公共通道。
? 总线结构的特点
? 为计算机系统内部各部件或计算机各系统之间提供了标准
的公共信息通路
? 采用总线标准设计、生产的计算机设备具有很强的兼容性
? 组态灵活、易于扩展等
2. 总线的分类
? 按传输方式分类
? 并行总线
每个信号都有自己的信号线，传输速度快、接口简单，
但使用电缆线数多
? 串行总线
多个信号复用少量信号线，电缆线数少，便于远距离传播，
但传输速度慢，接口复杂
? 按信号功能分类
? 数据总线
? 地址总线
? 控制总线
? 电源和地线
? 备用线
2. 总线的分类
? 按时钟信号分类
? 同步总线
? 同步总线的时钟信号独立于数据，即用一根单独的线路传送时钟信号；
? 传输由唯一时钟进行控制，规定在一定数目的时钟周期(总线周期)内完成
传送。
? 异步总线
? 异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的，通常利用数据信号的边沿来
作为时钟同步信号；
? 传输通过双方的握手(Handshaking)信号来进行。不受统一时钟的限制。
2. 总线的分类
? 按总线在系统结构中的层次位置
? 片内总线 (On-Chip BUS)
? 芯片级互连
? 大规模集成电路芯片内部，连接各功能单元的信息通路
? 或连接系统中各种不同器件
? 局部总线（Local Bus），微???理器的引脚信号
? 内部总线（Internal Bus)
? 模板级互连
? 用于计算机内部功能单元(模板)之间通信，如主板上连接CPU、存储器、I/O接口
等各种芯片的信息通路，包括STD、ISA、MCA、PCI、PCI-Express等
? 又称为系统总线（System Bus）是微机系统的主要总线
? 外部总线（External Bus)
? 设备级互连
? 用于计算机之间或计算机与外部设备之间通信
? 包括IEEE488、RS232、RS485、USB等
? 又称为通讯总线
3. 总线的层次结构
片内总线
总线层次结构示意图
4. 总线的主要技术指标
? 数据宽度
? 工作时钟
? 传输速率
? 构成总线的信号数目
? 总线的负载能力
? 总线支持的工作模式
其中最关键的一项技术指标：总线传输速率
通过带宽 (Bandwidth)来进行描述，单位为
? 每秒字节(Bps)，用于并行传输
? 每秒位(bps)，用于串行传输。
5. 总线的标准化
? 什么是总线标准
? 所谓总线标准，是国际上正式公布、推荐或业界广泛使用的总线规范。
? 对总线的插座尺寸、引线数目、信号和时序所作的统一规定。
? 制定标准的两种方式
? 一种方式是由某些厂商首先开发使用并获得广泛响应，成为事实上的
行业标准，然后被接受并修改成为
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