第6章 总线2006.ppt

第6章 总线系统 6.1 总线的概念和结构形态 6.2 总线接口 6.3 总线的仲裁 6.4 总线的定时和数据传送模式 6.1.1 总线的分类、特性与标准化 （1）内部总线 CPU芯片内部连接各寄存器及运算器等部件之间的总线。 （2）系统总线 CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如存储器、通道等互连的总线。包括地址、数据和控制信号线，电源线等。 3、总线的特性 （1）物理特性 指总线的物理连接方式，包括总线的根数、总线的插头、插座的形状，引脚线的排列方式等。 （2）功能特性 描述总线中每一根线的功能(例如AB、DB、CB)。 （3）电气特性 定义每根线上信号的传递方向(IN/OUT)及有效电平范围。 （4）时间特性 定义每根线在什么时间有效，即各信号有效的时序关系。 4、总线的标准化 （1）微机系统采用的标准总线： ISA总线 (16位，带宽8MB/S) EISA总线 (32位，带宽33.3MB/S) VESA总线 (32位，带宽132MB/S) PCI总线 (32位，带宽132MB/S，允许64位) （2）总线带宽 指总线本身所能达到的最高传输速率。 单位：MB/s (兆字节每秒=106B/s) 【例6.1】 (1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHZ，求总线带宽是多少？ 【解】 【例6.1】 (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHZ ，求总线带宽是多少？ 6.1.2 总线的连接方式(总线的设置) 特点： （1）每个设备(主存单元、GRS、I/O寄存器等)被指定一个总线地址； （2）所有设备的通信方式是一样的（异步通信）。 优点：系统结构灵活，可扩充性强。 缺点：机器速度受单总线速度的限制。 6.2 总线接口 6.2.1 信息的传送方式 6.2.2　接口的基本概念 6.2.1 信息的传送方式 数据从低位开始逐位依次传送的方式。 （2）同步串行传送 将若干个字符组成一个数据块，在数据块的开始和结尾处用同步字符作标志进行的串行传送。同步通信的缺点是要求发送时钟和接收时钟保持严格的同步。 同步与异步相比的特点： 速度快，但需同步，接口硬件复杂。 例： 假设某串行总线传送速率是120个字符/秒，每一个字符格式规定包含10个数据位，问传送的波特数是多少？每个数据位占用的时间（位周期）是多少？ 【解】波特数为： 10位/字符 × 120字符/秒 ＝ 1200（波特） 每个数据位占用的时间Tb是波特数的倒数： Tb ＝ 1/1200 ＝ 0.833（ms） 2、并行传送 数据的各位通过各自的传输线同时传送的方式。 图6.4 信息的传输方式 (b) 并行传送 图6.4 (b) 并行传送 6.2.2 接口的基本概念 指CPU和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。 2、接口的基本功能 (1)交换主机与外设的状态信息，如控制外设的启停，传送外设的忙、闲信息等； (2) 匹配主机与外设的速度差异； (3) 实现数据格式转换； (4) 实现主机与外设之间的数据交换。 3、接口的基本组成 设备地址译码线路； (2) 设备状态字寄存器 (DSR)； (3) 输入/输出缓冲器 (IDBR/ODBR)； (4) 数据转换线路； (5) 根据总线控制需要的定时信号线路。 4、接口的分类 (按外设供求数据方式的不同分) (1) 串行数据接口 接口与设备侧，数据按序逐位传送的接口。 6.3 总线的仲裁 6.3.1 集中式仲裁 6.3.2 分布式仲裁 6.3.1 总线的仲裁 主方（主设备） 可以启动一个总线周期的功能模块，例如CPU、I/O设备。 (2)从方（从设备） 被主方指定与其通信的功能模块，例如存储器、CPU。 (3)总线占用期 主方持续控制总线的时间。 (4)为什么要仲裁？ 为解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须有总线仲裁部件。 (5) 常用的仲裁策略 a.公平策略 在多处理器系统中对各CPU模块的总线请求采用公平的原则来处理。 b.优先级策略 I/O模块的总线请求采用优先级策略。 (6) 仲裁方式——集中式仲裁和分布式仲裁。 6.3.1 集中式仲裁 BG按优先级由高至低依次传送的总线查询方式。 ① 设备的优先级