计算机组成原理第六章总线原理.pptx

计算机组成原理;课程教学要求;6.1?总线的概念和结构形态;6.1.1总线的基本概念;一个单处理器系统中的总线，大致分为三类：

(1)内部总线。

(2)系统总线。

(3)I/O总线。

;InternalBus内部总线;系统总线;系统总线上传送的信息包括数据信息、地址信息、控制信息，因此，系统总线包含有三种不同功能的总线，即DB（DataBus）、AB（AddressBus）和CB（ControlBus）;数据总线DB用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，既可以把CPU的数据传送到存储器或I／O接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。

数据总线的位数是计算机的一个重要指标，通常与微处理器的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息。;地址总线AB

是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或输入输出端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小，一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2的n次方字节。;控制总线CB

用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和输入输出接口电路的，如读/写信号，片选信号、中断响应信号等；也有是其它部件反馈给CPU的，比如：中断申请信号、复位信号、总线请求信号、限备就绪信号等。因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。;;此外，为了解决CPU与高速外设之间传输速度慢的瓶颈问题，出现了两种局部总线，它们是：

VESA视频电子标准协会局部总线，简称VL总线.

PCI外围部件互连局部总线，简称PCI总线.奔腾主板多采用PCI总线。目前，继PCI之后又开发了更外围的接口总线，它们是：USB通用串行总线。IEEE1394(美国电气及电子工程师协会1394标准)俗称火线(FireWare)。;1.总线的特性;2.总线的标准化

相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功能部件在???现方法上几乎没有相同的，但各厂家生产的相同功能部件却可以互换使用，其原因在于它们都遵守了相同的系统总线的要求，这就是系统总线的标准化问题。

总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率，是衡量总线性能的重要指标，单位:兆字节每秒(MB/s);【例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，则总线带宽是多少?(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，则总线带宽是多少?;6.1.2总线的连接方式;6.1.2总线的连接方式;;(1)取指令：当CPU取一条指令时，首先把程序计数器PC中的地址同控制信息一起送至总线上。在“取指令”情况下的地址是主存地址,此时该地址所指定的主存单元的内容一定是一条指令，而且将被传送给CPU。

(2)传送数据：取出指令之后，CPU将检查操作码。操作码规定了对数据要执行什么操作，以及数据是流进CPU还是流出CPU。

(3)I/O操作：如果该指令地址字段对应的是外围设备地址，则外围设备译码器予以响应，从而在CPU和与该地址相对应的外围设备之间发生数据传送，而数据传送的方向由指令操作码决定。;(4)DMA操作:某些外围设备也可以指定地址。如果一个由外围设备指定的地址对应于一个主存单元，则主存予以响应，于是在主存和外设间将进行直接存储器传送(DMA)。

DMA：DirectMemoryAccess，直接内存存取是所有现代电脑的重要特色，他允许不同速度的硬件装置沟通，而不需要依于CPU的大量中断负载。DMA传输对于高效能嵌入式系统算法和网络是很重要的。

(5)单总线结构容易扩展成多CPU系统：这只要在系统总线上挂接多个CPU即可。

;2.双总线结构

这种结构保持了单总线系统简单、易于扩充的优点，但又在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线与存储器交换信息，并减轻了系统总线的负担，同时主存仍可通过系统总线与外设之间实现DMA操作，而不必经过CPU。当然这种双总线系统以增加硬件为代价。

CAI演示;;;3.三总线结构:它是在双总线系统的基础上增加I/O总线形成的。;在DMA方式中，外设与存储器间直接交换数据而不经过CPU，从而减轻了CPU对数据输入输出的控制，而“通道”方式进一步提高了CPU的效率。通道实际上