微型计算机系统与接口：CH(1) (1).ppt

第 7 章 系统总线 总线基础知识 ISA 总线 PCI 总线 7.1 总线基础知识 总线的基本概念 总线的特征要素 总线的电气性能 7.1.1 总线的基本概念 总线的定义 计算机系统中各模块之间互连的链路， 支持模块之间的信息传送。 总线的分类 片内总线：位于芯片（CPU）内部的总线。 外设总线：计算机与外部设备之间的互连总线。（RS232、IDE、RS485、IEEE-488等） 系统总线：计算机各模块之间的互连总线。 （VME、MULTIBUS、ISA、PCI、VL等） 通常，把系统总线简称为“总线”。 总线的层次结构——全局和局部总线 总线的层次——不同速率的数据传送 7.1.2 总线特征要素 总线类型：专用、复用（数据/地址分时复用） 总线宽度：数据线宽度 总线频率：总线时钟频率 数据传输功能：读、写、块、读修改写、写后读... 数据传输方式：单周期方式和猝发(burst)方式 时序：同步传送与异步传送 同步：协议简单、严格、灵活性差 PC、ISA、PCI 异步：适应各种时序、控制线多、接口复杂 VME 仲裁方法：集中、分布 总线时序----同步传送和异步传送 同步传送：数据传送双方依靠统一的公共时钟信号来发送和接收数据，一般用总线时钟作为双方的同步信号。特点：协议简单、严格、灵活性差。 步骤：（1）主模块在第1个时钟周期开始处发出地址和读信号，地址和控制信号有效，（2）从模块接收后在下一个时钟周期开始处把数据信号及应答信号放到总线上，（3）在下一个时钟周期到来时，各信号恢复，完成总线周期。 总线时序----同步传送和异步传送 总线仲裁 概念 命令（主）模块和响应（从）模块 多主系统中，每时刻只有一个总线主控制总线，多个主模块请求总线时,仲裁解决总线竞争 仲裁方法 集中式：由中央仲裁（控制）器根据一定的策略统一分配总线。 分布式：无中央总线控制器。每个主模块包含访问控制逻辑，它们共同作用，分享总线。 集中式总线仲裁 分布式总线仲裁 7.1.3 总线的电气性能 信号电平与驱动电流 传输线效应 串扰及其消除 协议速率 7.1.3 总线的电气性能 1、信号电平与驱动电流 信号电平 驱动电流 7.1.3 总线的电气性能 2、传输线效应 一般印制板，导线的传播延时约 =6ns/m 传输线阻抗Z0，与线的物理结构有关 驱动器输出电阻R0须和传输线阻抗Z0及输入阻抗匹配，否则，会发生部分信号波反射 消除办法 终端等效电阻 — 入射波转换技术 反射波转换技术— PCI 方法 终端等效电阻网络  — 入射波转换技术 PCI 方法— 反射波转换技术 7.1.3 总线的电气性能 3、串扰及其消除 线间电容和电感的偶合 容性噪声正比于 ?V / ?t 发送器信号边沿斜率 接收器输入阻抗 电感性偶合噪声正比于 dI / dt 发送器电流变化率 接收器输入导纳 7.1.3 总线的电气性能 3、串扰及其消除 解决办法 梯形收发器 — 控制输出波形边沿斜率和输入积分法 无源保护技术 定义与信号线不同电气规范的信号选通线 无源保护技术 定义与信号线不同电气规范的信号选通线 7.1.3 总线的电气性能 4、协议速率 传送周期 Tc 传送速度 S = 1/Tc 并行度 P 吞吐率 B = S*P （总线的最高传输率） 总线最高传输率 =数据总线宽度（字节）* 总线时钟 * 每周期数据量 ISA = 2*8*1/2=8MB/s PCI =4*33.3*1=133MB/s PCI-2=8*66.6*1=533MB/s 7.2 ISA 总线 ISA 总线概述 ISA 总线时序 ISA 接口举例 7.2.1 ISA 总线概述 ISA 总线的发展 IBM PC （ PC / XT）总线 62 线 ，Data 8，Addr 20，8088CPU，1981 ISA 总线（Industry Standard Architecture） （PC / AT）62+36 线，Data 16，Addr. 24，80286，1984 EISA 总线 （Enhanced Industry Standard Architecture） 98+90线，Data 32，386/486，可自动进行系统配置，低速时钟 7.2.1 ISA 总线概述 信号组 （1）数据线： SD0~7/SD8~15/SBHE# （2）地址线： SA0~19/LA17~23 （3）控制线： BALE AEN 地址允许（区分CPU访问和DMA访问） SMEMR#,SMEMW# /MEMR#,MEM