微型计算机系统总线.ppt

第5章 微型计算机总线,第5章：5.1 总线概述,微机系统采用总线结构。系统中主要部件通过系统总线相互连接、实现数据传输，并使微机系统具有组态灵活、易于扩展等诸多优点 广泛应用的总线都实现了标准化，便于互连各个部件时遵循共同的总线规范。接口的任一方只需要根据总线标准的要求来实现和完成接口的功能，而不必了解对方的接口方式 总线接口也是一种通用的接口技术,1.按信息传输性质分,数据总线：双向，有8根（字节），16根（字），32根（双字）； 地址总线：单向，由CPU发出，指定信息源或目的的地址。有20根（8086），24根（80286），32根（80386及以后的CPU）； 控制总线：单双向都有，控制读写，数据传输，联络，总线判决和中断控制等功能。,片内总线：芯片内用于各功能单元连接； 片总线：插件板内用于各芯片连接； 系统总线：用于微机系统内各功能模块连接； 外部总线：微机系统间，微机系统与其他仪器设备间的连接。,第5章：5.1.1不同层次的总线,5.1.2 系统总线主要性能指标,总线位宽：系统总线中数据线的根数，有8，16，32，64位之分； 总线时钟频率：时钟频率越高，每秒钟每条数据线上传输的信息就越多，单位 为MHz（跟总线传输率（Mb/S在数值上相等） 总线带宽：即所有数据线每秒可以传输的数据量，单位为MB/S。,三者关系为:,总线带宽= 总线宽度总线时钟频率/8,例：已知ISA总线的数据位（总线宽带）是16位，它的时钟频率为8MHz(即每位数据线上数据传输率为8Mb/s ) ， 求ISA总线的带宽。,5.1.3 微型计算机系统总线的发展,在微机发展和应用中出现了许多种内、外总线标准 第一个标准化的微机总线S-100总线 面向工业控制领域的STD总线 32位PC机上的ISA系统总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、USB总线等,图示,第5章：PC机上的总线,PCI总线,ISA总线,USB总线,总线标准与规范内容,机械结构规范：规定模板尺寸、插头、连接器的形状、尺寸等规格位置； 功能结构规范：规定每个引脚名称、功能、时序及适用协议； 电气结构规范：规定信号的逻辑电平、最大额定负载能力及电源电压等。,ISA总线的标准规范,5.1.4 单总线和多总线,系统各部件与总线的连接方式 单总线结构 双总线结构 多总线结构,单总线结构,CPU,M,M,I/O,I/O,I/O,缺点：高速的存储器与低速的I/O接口竞争总线，影响了存储器的读写速度,双总线结构,面向CPU的双总线结构,CPU,M,I/O,I/O,I/O,缺点：存储器与I/O设备的数据传输必须通过CPU,双总线结构,面向存储器的双总线结构,CPU,M,I/O,I/O,I/O,典型的PC系统多总线结构,5.1.5 采用总线结构主要有以下优缺点：,简化结构，降低成本； 统一标准，便于制造； 扩充灵活，方便使用,优点：,缺点：,部件传输的分时性； 传输控制的复杂性；,5. 3 总线仲裁和握手技术,（1）总线主设备 指可以发起和控制总线数据传输的设备；它们可以通过指令，发出存储器或I/O设备的地址，并通过发送地址和读/写信号，完成存储器或外设的数据传输。 （2）总线从设备 指只能接受主设备的要求，在主设备的控制下，接收主设备传来的数据，或把数据传送给主设备。,5.3.1 总线主设备和从设备,5.3.2 总线仲裁,总线总裁器通过BR“总线请求”信号， BG“总线响应”信号，以及BB“总线忙”信号，来决定哪个主设备来控制总线。,5.3.3 总线握手,同步方式 收、发双方严格地按统一的基准时钟信号执行相应的动作 不适合于在同一系统中既有高速部件又有低速部件的环境 异步方式 传输过程无需统一时钟的同步，用“请求”和“应答”信号协调 传输速度慢 半同步方式 总体上仍是同步方式(使用基准时钟)，传输操作与时钟同步 设置“等待”状态线，在无法按时完成操作时，用此状态线强制对方延长一个或多个时钟周期,解决主从设备在工作速度上不相匹配而提出的。,结束,无作业 练习：P154例5-3、5-4、5-10,