第6章总线.PDF

第6章 总线 总线的基本概念 总线的分类 总线的组成及性能指标 总线操作和定时 •同步定时方式 •异步定时方式 总线标准 计算机组成原理 6.1 总线概述 6.1.1 总线的基本概念 总线是信息传输的多个部件所互连的一组公共信号 通路和计算机系统的互连机构。 （1）作用：多个部件之间公用的传送信息的一组连线， 作用是在争用总线的基础上，按系统约定分时为计算机 分时 各部件进行数据、地址和控制信号的发送和接收等服 务。 •在某一时刻，只允许一个部件向总线发送信息，而 多个部件可同时从总线接收相同信息。 •计算机中与总线相连的输出部件均为三态缓冲器。 计算机组成原理 （2 ）总线的特性 总线作为独立的功能构件具有机械、电气、功能和时间方 面的特性。 机械（物理）特性：总线的物理连接方式，包括总线的 根数，总线的插头、插座形状，引脚线排列方式等。 功能特性：描述总线中每一根线的功能。 电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平 范围。一般规定送入CPU的信号称为输入信号，从CPU发 出的信号称为输出信号。 时间特性：定义总线中每根线缆所传输的信号在什么时 间有效。只有规定了总线上信号有效的时序关系，CPU才 能正确无误地使用这些信号。 计算机组成原理 （3）总线的分类 传输方式 •并行总线：多条线同时传递所有的二进制数 位。速度快，结构复杂。计算机部件之间大量 采用。 •串行总线：多位二进制信息公用一位信号线传 递。速度慢,但结构简单。部件之间距离较远 时，用串行总线可降低成本，提高可靠性。 总线位置（单处理机系统） • 内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总 线。 • 系统总线：计算机各高速部件（或主板上的各部件） 之间的信息传输线。 数据总线：双向 与机器字长、存储字长有关 地址总线：单向 与存储地址、 I/O地址有关 控制总线：部分出，部分入， 控制器控制所有部件 • I/O总线：用于CPU与中低速的外部设备、计算机系统 之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通 信等）之间的通信。也称通信总线或外部总线。 计算机组成原理 6.1.2 总线的结构 总线组成：信号线、总线控制器、收/发电路、转 换器等。 系统总线的结构通常分为单总线和多总线结构。 单总线结构：将CPU、主存、I/O设备（通过I/O接 口）都挂在一组总线上。 多总线结构：将速度较低的I/O设备从单总线上分 离出来，形成主总线与I/O设备总线分开的结构。 计算机组成原理 CPU 主存 I/O1 … I/On 系统总线 (a) 单总线 处理器 Cache 主存储器 系统总线 扩展总线接口 网络 SCSI Modem 打印机 I/O (b) 双总线 主存储器