第一课总线概述要领.ppt

* 第一章 计算机总线 1.1 计算机总线概述 *部件之间的连接方式： 有分散连接和总线连接两种形式。 分散连接的特点—通信性能好、可扩展性差； 总线连接的特点—可扩展性好、易产生通信瓶颈。 一、总线的基本概念 I/O设备1 I/O设备n … CPU 主存 输入设备 输出设备 (a)分散连接方式 (b)总线连接方式 … CPU 主存 *总线定义： 模块或设备间用于传输信息的一组公共信号线。 2、按信号线功能分类 *数据总线：用于传输数据，双向总线， 数据总线宽度=每次传送的二进制位数； *地址总线：用于传输目标设备及数据地址，单向总线， 地址总线宽度=log2设备及数据地址空间； 二、总线的分类 *控制总线：用于传输过程控制，单向总线， 有控制信号线和状态信号线两种形式。 ↑ ↑ (主动方发出) (被动方发出) 1、按数据传送方式分类 *并行传输总线：同时传送多位二进制数据(多根数据线)； *串行传输总线：同时传送1位二进制数据(1根数据线)。 3、按总线功能分类 *内部总线：又称片内总线，用于芯片内/模块内部件间的信息传输，如CPU内部的数据通路； *系统总线：用于系统内各模块间的信息传输，如CPU与主存、I/O模块之间的总线； *通信总线：又称外部总线，用于系统间/系统与外部设备间的信息传输，如RS-232/485、USB等总线。 ◇总线标准化： 为提高模块和设备的通用性，系统总线/局部总线/通信总线常采用总线标准形式(如ISA、PCI、USB总线标准等)。 ◇系统总线的发展： CPU总线—系统内部分模块间(与CPU直接连接)的总线； 局部总线—系统内部分模块间(不与CPU直接连接)的总线，如I/O模块与主存之间的总线。 三、总线特性及性能指标 1、总线的特性 *物理特性：指总线上模块或设备约定的物理连接方式，包括线宽、线间距离、插头/插座形状等。(←总线标准化所需) *功能特性：指按传输功能及方式需求，约定的信号线数量、各信号线功能、传输方向等； ①功能表示(信号线数、作用) ②信息表示(逻辑值与电压值) 主动方 … 被动方 … *电气特性：指信号线上表示逻辑信息的电压值及功率等； *时间特性：又称逻辑特性，指 传输过程中各信号线上信号有效的时 长及前后顺序关系(时序特性)。 地址 数据 命令与状态 CLK 地址线 数据线 控制线 2、总线性能指标 (1)性能参数 *总线宽度：又称总线位数，指数据总线每次可传输的二进制位数(通常1根线对应1位数据)，常用bit表示； *时钟同步/异步：同步总线—总线上数据与时钟同步， 异步总线—总线上数据与时钟不同步； *总线工作频率：指同步总线的时钟频率，常用MHz表示； *总线复用：指同一信号线上是否分时传送2种信号， 如地址线/数据线常采用复用方式； *总线工作模式：指总线传输过程的传输模式(稍后讨论)。 回下页 (2)总线性能指标 *最大传输率：又称总线带宽，指总线上每秒最大可传输的数据总量，常用MB/s(或MBps)表示； 最大传输率=(总线宽度/8位)×最大传输次数/秒 例1—PC总线数据宽度8位、总线工作频率4MHz，每次总线传输需4个总线时钟；其总线带宽=(8/8)×(4/4)=1MB/s。 例2—PCI总线数据宽度32位、总线工作频率33.3MHz，支持突发传输模式(连续传输时每次传输需1个总线时钟)， 其总线带宽=(32/8)×(33.3/1)=133MB/s。 *总线负载能力：指总线上保持逻辑电平在正常范围内的所能连接的模块或设备数量，常用个数表示。 注—通常不关注该指标(可用相关电路扩展驱动能力) 转上页 §1.2 总线传输与控制 *相关术语： 主设备—能够发起总线传输的模块/设备； 从设备—只能响应总线传输的模块/设备； 总线周期—一次总线传输的时长。 *主要讨论内容：①总线周期的操作包含哪些步骤？ ②有哪些方法确定总