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第二章 计算机总线技术 计算机控制系统 第二章工业控制机及计算机总线技术Industry Control Computer Bus Technology of Computer 茂名学院自动化系 本章主要内容 工业计算机的特点与分类 计算机总线的一般概述 计算机总线的体系结构 内部总线 外部总线 总线的未来 第一部分：工业控制机的特点（1） 可靠性高 实时性好 环境适应性强 过程输入输出配套较好 系统扩充性好 第一部分：工业控制机的特点（2） 系统开放性好 控制软件包功能强 系统通讯功能强 后备措施齐全 具有冗余性 2.2工业控制机的分类 1）依照总线标准可分为四类： A）PC总线工控机 B）STD总线工控机 C）VME总线工控机 D）多总线工控机：MULTIbus 第二部分：总线式工控机 本部分内容： 计算机总线的一般概述 计算机总线的体系结构 内部总线 外部总线 第一节 Unit 1 计算机总线的一般概述 Introduction of Computer Bus 本节主要内容 总线结构连接 总线的分类 总线的模板化结构 总线：一组进行互连和传输信息的信号线。好比是连接计算机系统各个部件之间的桥梁。 广义上也将AGP(图形加速端口)接口、USB(通用串行总线)接口等称为AGP总线、USB总线。 2-1 概述 总线的定义：一组公用线的集合 规定了各引线的信号、时序、电气和机械特性 为计算机系统内部各部件、各模块之间或计算机各系统之间提供了标准的公共信息通路(起到桥梁作用) 符合某种总线的标准 实际上是计算机系统真正的核心 总线技术 通道控制功能、使用方法、仲裁方法和传输方式等 总线的标准、结构不同，性能差异很大 2-1-1 总线结构连接（1） 总线结构连接示意图 2-1-1 总线结构连接（2） 总线结构连接的优点 结构由面向CPU变为面向总线 硬件、软件模块化设计与生产 结构清晰, 便于灵活组态、扩充、改进与升级 符合同一总线标准的产品兼容性强 满足用户不同的需要,容易构成各种用途的计算机应用系统 2-1-2 总线的分类（1） 根据总线的功能和应用场合，总线有 内部总线（Internal Bus) 用于计算机内部模块（板）之间通信 外部总线（External Bus)：又称通讯总线 用于计算机之间或计算机与设备之间通信 根据总线的结构，总线可分为 并行总线：每个信号都有自己的信号线 串行总线：所有信号复用一对信号线 2-1-2 总线的分类（2） 内部总线：又称系统总线或模板级总线 常用的有PC、STD、VME、MULTIBUS等 数据总线D：用于传递数据信息 地址总线A：用于传递地址信息 控制总线C：包括控制、时序和中断信号线，用于传递 各种控制信息 电源总线P：向总线提供电源 外部总线 如：IEEE-488、RS-232C、RS-485等 2-1-2 总线的分类（3） 局部总线、系统总线、通信总线 局部总线----是在传统的ISA/EISA总线和CPU总线之间增加的一级总线或管理层，这是因为ISA/EISA已远远不能适应系统高传输能力的要求，如PCI。 系统总线即内部总线 通信总线即外部总线 2-1-2 总线的分类（4） 计算机内部总线结构示意图 决定总线性能的因素 总线时钟频率(即总线工作频率，单位MHz)； 总线宽度即数据总线的位数，单位为bit； 总线传输速率即总线带宽，在总线上每秒钟传输的最大字节数MB/s，每秒处理多少兆字节。 它们之间的相关计算公式： 传输速率=总线时钟频率*总线宽度/8 2-1-3 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 模板化结构的优点 增加计算机系统的通用性、灵活性、开放性、扩展性和可靠性 为系统的维修提供了方便 第二节 Unit 2 计算机总线的体系结构 Architectonics of Computer Bus 本节主要内容 计算机技术的发展过程在一定意义上来说是总线技术的发展史，每一次新的主流总线技术的出现都给计算机带来了全面的革新。 总线的体系结构 总线的控制方式 2-2-1 总线的体系结构（1） 主控模块（Master,主模块) 可以控制总线并启动数据传送的任何模块 受控模块（Slave,从模块) 能够响应总线主模块发出命令的任何模块 体系结构 指由总线本身定义地址空间、数据长度、操作定时信号以及传输协议等，以保证CPU的性能得到充分发挥而与CPU无关。 2-2-1 总线的体系结构（2） 单总线体系结构(Singl