《微机原理总线》课件.pptVIP

*****************课程概述课程目标全面介绍微机原理中总线技术的基本概念、分类、特点、性能指标等。重点内容涵盖总线结构、总线控制方式、总线复用技术、总线电气特性等关键知识点。应用场景帮助学生深入理解总线技术在计算机系统中的实际应用与设计。总线结构介绍微机系统中的总线由地址线、数据线和控制线组成,构成计算机硬件的重要组成部分。总线结构决定了微机系统的性能和功能,并影响整个系统的工作效率。了解总线结构有助于深入理解和设计更优秀的微机系统。总线结构涵盖总线的分类、特点、电气特性、信号特性等诸多方面,是微机原理课程的核心内容之一。通过对总线结构的全面介绍,可以为后续的总线应用和优化设计奠定基础。总线的分类按功能分类主总线、地址总线、数据总线等，各司其职实现系统间的信息传输。按控制方式分类同步总线和异步总线，采用不同的时序控制机制。按传输方式分类并行总线和串行总线，前者能并行传输多位数据，后者一次传输一位。按总线复用方式分类单总线和双总线，前者共用地址和数据信道，后者分别使用独立信道。总线的基本特点高速传输总线可以在短时间内快速传输大量数据,满足高性能计算的需求。可靠性强总线采用标准化的协议和电气特性,可确保数据传输的稳定性和可靠性。灵活性强总线可支持多种类型的设备互联,满足不同应用场景的需求。可扩展性强总线结构可根据需求进行动态扩展,满足系统规模的增长。总线的性能指标带宽指总线每秒可传输的数据量。是总线性能的关键指标。时钟速率控制总线数据传输的时间序列,决定了总线的带宽和传输延迟。传输延迟信号在总线上的传播延迟时间,包括传播时延和设备切换时间。总线复杂度指总线的信号线数量、寻址范围、控制信号等特性。决定了总线的电气特性和逻辑设计。单总线和双总线单总线特点单总线系统只有一条主总线,传输效率较高,但设计复杂度较大,适用于中小型系统。双总线优势双总线系统采用地址总线和数据总线分离设计,可提高传输并行度和总线带宽。双总线劣势双总线系统需要更多的引脚和芯片,成本较高,适用于大型复杂的计算机系统。并行总线和串行总线并行总线并行总线通过多条信号线同时传送多位数据,能够实现高带宽数据传输,适用于高速数据传输场景。串行总线串行总线通过单条信号线逐位传送数据,传输速度较慢但布线较简单,适用于低速数据传输场景。优劣比较并行总线传输速度快但布线复杂,串行总线传输速度慢但布线简单,需要根据实际应用场景选择合适的总线类型。同步总线和异步总线同步总线同步总线要求所有设备严格同步工作,设备间的通信由总线控制信号来协调完成。这种工作方式保证了传输的稳定性和可靠性。异步总线异步总线则允许设备独立工作,不受总线控制的约束。设备可以根据自身需求发起通信,提高了数据传输的灵活性。优劣势比较同步总线可靠性高但系统复杂度大,异步总线则更加灵活但需要更复杂的仲裁机制。两种方式各有优缺点,需根据具体应用场景选择。总线控制方式中央仲裁控制中央仲裁控制是一种集中式的总线管理方式,由中央仲裁器协调各设备对总线的访问请求。这种方式简单易实现,但可能存在瓶颈。分布式仲裁控制分布式仲裁控制由各设备自身进行协商争用总线,通过仲裁算法达成使用权。这种方式更加灵活,可扩展性强。插槽控制插槽控制为每个设备分配固定的总线时间槽,避免争用冲突。该方式确定性强,但灵活性较差,难以适应动态变化。优先级控制优先级控制为不同设备赋予不同的访问优先级,高优先级设备优先获得总线使用权。这种方式可以保证关键设备的实时性。总线复用技术数据总线复用利用时分复用技术,将数据总线用于不同的数据传输,提高总线利用率。地址总线复用将地址总线用于数据传输或其他功能,增加总线利用率。控制总线复用部分控制信号与数据或地址总线复用,减少总线线路数。时分复用将总线在不同时间段用于不同功能,提高整体性能和利用率。总线电气特性5V电压总线通常采用5伏直流电压工作。200mA电流每个总线设备的最大工作电流不超过200毫安。50Ω阻抗总线的特征阻抗应控制在50欧姆左右。总线信号特性总线信号特性涉及多个方面,包括信号电平、编码方式、同步方式、信号时序等。合理的信号设计对提高总线性能和可靠性至关重要。常见的总线信号包括地址信号、数据信号、控制信号以及时钟同步信号等。信号电平通常采用TTL或CMOS标准,编码方式有二进制、格雷码等。同步信号可采用同步或异步方式。科学的信号时序设计可确保总线信号在传输过程中保持稳定,避免干扰和错误。总线传输延迟12ns总线信号传输从发送端到接收端的延迟时间。包括驱动器、线缆和接收器等环节的延迟。2