第9章-总线-微型计算机原理(第三版)(共10章)课件.ppt
《第9章-总线-微型计算机原理(第三版)(共10章)课件.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第9章-总线-微型计算机原理(第三版)(共10章)课件.ppt(61页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第9 9章总线章总线10 一月 2023第1页 9.1 概述概述 9.2 系统总线系统总线 9.3 局部总线局部总线 本章内容本章内容 9.4 外部总线外部总线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第2页本章内容:本章内容:介绍有关总线的基本知识,包括总线介绍有关总线的基本知识,包括总线概念、总线分类、总线标准、总线仲概念、总线分类、总线标准、总线仲裁、总线通信协议等。并分类介绍几裁、总线通信协议等。并分类介绍几种常用的系统总线(包括局部总线)种常用的系统总线(包括局部总线)和外部总线。和外部总线。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第3页 总线(总线(BusBus)是计算机各种功
2、能部件之间传送)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束,信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束,按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来划分为数据总线、地址总线和控制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构,它是结构,它是cpucpu、内存、输入、输出设备传递信息的、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通过相应的接
3、口电路再与总线相连接,从而形设备通过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中,各个部件成了计算机硬件系统。在计算机系统中,各个部件之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以之间传送信息的公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。总线结构来连接各个功能部件的。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第4页工作原理工作原理 如果说主板(如果说主板(Mother BoardMother Board)是一座城市,那么总线就)是一座城市,那么总线就像是城市里的公共汽车(像是城市里的公共汽车(busbus),能按照固定行车路线,传),能按照固定行车路线,
4、传输来回不停运作的比特(输来回不停运作的比特(bitbit)。这些线路在同一时间内都)。这些线路在同一时间内都仅能负责传输一个比特。因此,必须同时采用多条线路才仅能负责传输一个比特。因此,必须同时采用多条线路才能传送更多数据,而总线可同时传输的数据数就称为宽度能传送更多数据,而总线可同时传输的数据数就称为宽度(widthwidth),以比特为单位,总线宽度愈大,传输性能就愈),以比特为单位,总线宽度愈大,传输性能就愈佳。总线的带宽(即单位时间内可以传输的总数据数)为:佳。总线的带宽(即单位时间内可以传输的总数据数)为:总线带宽总线带宽 =频率频率 x x 宽度(宽度(Bytes/secByte
5、s/sec)。当总线空闲(其他)。当总线空闲(其他器件都以高阻态形式连接在总线上)且一个器件要与目的器件都以高阻态形式连接在总线上)且一个器件要与目的器件通信时,发起通信的器件驱动总线,发出地址和数据。器件通信时,发起通信的器件驱动总线,发出地址和数据。其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到(或能够其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到(或能够收到)与自己相符的地址信息后,即接收总线上的数据。收到)与自己相符的地址信息后,即接收总线上的数据。发送器件完成通信,将总线让出(输出变为高阻态)。发送器件完成通信,将总线让出(输出变为高阻态)。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第5页9
6、.1 概述概述9.1.1 总线的概念总线的概念 总线:总线:连接计算机有关部件的一组信号线,连接计算机有关部件的一组信号线,是计算机中用来传送信息代码的公共通道。是计算机中用来传送信息代码的公共通道。总线由物理介质和通用规则(协议)构成。总线由物理介质和通用规则(协议)构成。总线堪称一个独立的部件。总线堪称一个独立的部件。采用标准的总线结构,可使不同厂家生产的采用标准的总线结构,可使不同厂家生产的但遵守同一总线标准的部件或设备方便的进但遵守同一总线标准的部件或设备方便的进行互连。行互连。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第6页总线的优点总线的优点便于故障诊断和维修便于故障诊断和维修简化
7、了系统结构,便于系统设计制造简化了系统结构,便于系统设计制造减少连线数目,便于布线,减小体积,提减少连线数目,便于布线,减小体积,提高系统的可靠性高系统的可靠性便于接口设计便于接口设计便于系统的扩充、更新与灵活配置,易于便于系统的扩充、更新与灵活配置,易于实现系统的模块化实现系统的模块化便于设备的软件设计便于设备的软件设计第第9 9章总线章总线10 一月 2023第7页9.1.2 总线的分类总线的分类 外部总线外部总线(External Bus,E-BUS):RS-232、IEEE-488、USB等。等。按照层次位置分类按照层次位置分类 片总线片总线(Chip Bus,C-BUS):又称元件级
8、总线:又称元件级总线 内部总线内部总线(Internal Bus,I-BUS):又称系统总:又称系统总线。线。PC/XT、ISA、EISA等。等。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第8页可减少成本,适用于模块距离较远的情况。可减少成本,适用于模块距离较远的情况。9.1.2 总线的分类总线的分类按照信息传送形式分类按照信息传送形式分类分为分为并行总线和串行总线并行总线和串行总线并行总线并行总线:每位固定占用一条信号线。:每位固定占用一条信号线。串行总线串行总线:所有二进制位依次先后通过:所有二进制位依次先后通过若传送的信息有若传送的信息有n位,则所需时间至少是并行传送位,则所需时间至少是
9、并行传送的的n倍。倍。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第9页三总线的地位和关系为:三总线的地位和关系为:9.1.2 总线的分类总线的分类系统总线接口外围接口微处理器存储器系统总线接口外围控制器外围接口系统总线接口存储器外围设备外围设备外围设备I/O接口模块存储器模块CPU模块片总线 系统总线 外总线外总线微型计算机的各级总线 第第9 9章总线章总线10 一月 2023第10页电气规范电气规范9.1.3 总线标准总线标准总线标准是国际正式公布或推荐的互连各个总线标准是国际正式公布或推荐的互连各个模块的标准,是把各种不同的模块组成计算模块的标准,是把各种不同的模块组成计算机系统时必须遵守
10、的规范,为计算机系统中机系统时必须遵守的规范,为计算机系统中各模块的互连提供了一个标准界面各模块的互连提供了一个标准界面 。l总线标准包括以下几部分总线标准包括以下几部分机械结构规范机械结构规范功能规范功能规范第第9 9章总线章总线10 一月 2023第11页9.1.4 总线仲裁总线仲裁为了避免各部件同时使用总线,正确地实现多个部为了避免各部件同时使用总线,正确地实现多个部件间的通信,系统中设置一个专门的机构,以实现件间的通信,系统中设置一个专门的机构,以实现各部件对总线使用的合理分配和管理,这个机构各部件对总线使用的合理分配和管理,这个机构(部件)称为总线仲裁机构。(部件)称为总线仲裁机构。
11、当总线上某个部件要与其他部件进行通信时,首先发出使用当总线上某个部件要与其他部件进行通信时,首先发出使用总线的请求信号,如果某个时刻有多个部件同时请求使用总总线的请求信号,如果某个时刻有多个部件同时请求使用总线,由总线仲裁机构根据一定的判决原则,进行判断并决定线,由总线仲裁机构根据一定的判决原则,进行判断并决定总线的使用权的归属。只有获得了总线使用权的部件,才能总线的使用权的归属。只有获得了总线使用权的部件,才能传送数据。传送数据。设备分为:总线主控设备,总线从属设备设备分为:总线主控设备,总线从属设备总线仲裁方式总线仲裁方式:集中方式、分散方式:集中方式、分散方式第第9 9章总线章总线10
12、一月 2023第12页9.1.5 总线总线性能指标性能指标 总线数据通路宽度总线数据通路宽度 指总线一次能同时传送的数据位数,简称总线宽度。指总线一次能同时传送的数据位数,简称总线宽度。总线宽度越宽,其数据传送能力越强。总线宽度越宽,其数据传送能力越强。总线频率总线频率 总线频率总线频率 指总线每秒钟能传送数据的次数。用来衡量总线的工作速度,指总线每秒钟能传送数据的次数。用来衡量总线的工作速度,总线频率越高,总线传送速度越快。总线频率越高,总线传送速度越快。总线数据传输率总线数据传输率 指总线在单位时间内能传送的数据量,通常用每秒传输多少指总线在单位时间内能传送的数据量,通常用每秒传输多少字节
13、(字节(Bps-Byte per second)或每秒传输多少位()或每秒传输多少位(bps-bit per second)表示。又称为总线带宽。)表示。又称为总线带宽。总线数据传输率总线宽度总线数据传输率总线宽度总线频率总线频率(bps)总线宽度总线宽度总线总线频率频率/8(Bps)第第9 9章总线章总线10 一月 2023第13页以通道的形式经过扩充和再驱动连接到扩充以通道的形式经过扩充和再驱动连接到扩充插槽上,扩充插槽有插槽上,扩充插槽有62个引脚个引脚。9.2 系统总线系统总线用于把微机系统中各插件连接在一起,以实用于把微机系统中各插件连接在一起,以实现这些模块的信息交换现这些模块的信
14、息交换 9.2.1 PC/XT总线总线 用于连接用于连接I/O接插件接插件第第9 9章总线章总线10 一月 2023第14页PC/XT总线的机械特性总线的机械特性第第9 9章总线章总线10 一月 2023第15页地址线地址线数据线数据线控制线控制线状态线状态线定时信号线定时信号线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第16页9.2.2 ISA总线总线ISA总线保留了总线保留了PC总线的全部总线的全部62个引脚,同时又增个引脚,同时又增加了加了36个引脚个引脚。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第17页地址线地址线高位数据线高位数据线存储器存储器读写读写中断请求中断请求DMADMA信
15、号信号主控信号主控信号第第9 9章总线章总线10 一月 2023第18页总线能自动识别所连接的插卡是总线能自动识别所连接的插卡是ISA卡还是卡还是EISA卡,并采用相应的周期卡,并采用相应的周期9.2.3 EISA总线总线EISA(Extended Industry Standard Architecture)是是ISA的扩展的扩展支持多总线主控器支持多总线主控器增加了突发式传送(增加了突发式传送(Burst transfer),最高数传率为),最高数传率为33M字节字节/秒秒在在ISA的基础上,又增加了的基础上,又增加了E、F、G和和H总线扩展槽的插脚分上下两层,上层是原总线扩展槽的插脚分上
16、下两层,上层是原ISA总线总线的连接,下层是的连接,下层是EISA总线新增信号的连接。总线新增信号的连接。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第19页为了使图中信号不至太乱,省略了原ISA总线信号A、B、C、D列的说明(红色脚),只给出了EISA增加的信号E、F、G、H列的说明。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第20页单总线连接时,有单总线连接时,有96条信号线,支持条信号线,支持16位数位数据线和据线和24位地址线;双总线连接时,有位地址线;双总线连接时,有128条条信号线,支持信号线,支持32位数据和位数据和32位地址线位地址线9.2.4 VME总线总线VME(Versa
17、Mould European)是商业化的完全开)是商业化的完全开放的放的32位总线。现采用的大多为位总线。现采用的大多为VME64。1.VME总线的主要特点总线的主要特点异步总线结构,没有事先固定的传输速率异步总线结构,没有事先固定的传输速率地址线和数据线采用非复用方式并行传输,总线的地址线和数据线采用非复用方式并行传输,总线的最大传输速率可达到最大传输速率可达到40MB/s支持多机和多主控设备支持多机和多主控设备第第9 9章总线章总线10 一月 2023第21页pVME总线是电气电子工程学会(总线是电气电子工程学会(IEEE)和国)和国家电子技术委员会制定的第一个家电子技术委员会制定的第一个
18、32位总线标位总线标准,其高性能使其成为最流行的准,其高性能使其成为最流行的32位总线。位总线。而其多用性,则同时确保当技术性能发展到而其多用性,则同时确保当技术性能发展到高水平时,高水平时,VME总线将很容易适应新的要求,总线将很容易适应新的要求,而不会使现有的设备过时。而不会使现有的设备过时。2.VME总线的组成总线的组成数据传送总线数据传送总线裁决总线裁决总线中断总线中断总线公用总线公用总线第第9 9章总线章总线10 一月 2023第22页9.2.5 STD总线总线STD总线于总线于1987年推出,是一种针对工业控制系统年推出,是一种针对工业控制系统开发的总线。开发的总线。1.STD总线
19、特点总线特点高可靠性高可靠性小板结构小板结构结构简单结构简单总线兼容结构总线兼容结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第23页2 2STDSTD总线规范总线规范p最初针对最初针对8位微型计算机推出位微型计算机推出p现提供全现提供全16位的数据传送能力位的数据传送能力p在在20世纪世纪80年代末由年代末由56个信号线个信号线发展到了发展到了114个信号个信号,现在已发展到现在已发展到136个信号的个信号的32位位STD总线标准。总线标准。pSTD总线的总线的56个引脚按功能分为个引脚按功能分为5组:逻辑电源总线、组:逻辑电源总线、数据总线、地址总线、控制总线和辅助电源总线。数据总线、地址
20、总线、控制总线和辅助电源总线。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第24页地址总线:地址总线:A23A0数据总线:数据总线:D0/A16D7/A23,A8/D8A15/D15。控制总线控制总线:电源总线:电源总线:VCC、GND、VBB.1、VBB.2、VBAT、VCPD、AUX辅助地、辅助地、AUX+12V、AUX-12V。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第25页ROMRAMI/OCPU总线控制器总线驱动器系统总线局部总线9.3 局部总线局部总线系统总线不够快而妨碍系统性能的提高系统总线不够快而妨碍系统性能的提高解决办法:将模块直接挂到解决办法:将模块直接挂到CPU芯片的总线
21、上去,芯片的总线上去,以以CPU的速度运行。的速度运行。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第26页9.3.1 VESA的的VL-Bus极大地增强了系统的性能极大地增强了系统的性能VL-Bus的主要特性的主要特性支持多总线主控器;支持多总线主控器;支持支持03个个VL-Bus插槽;插槽;支持高速视频控制器、硬盘控制器、支持高速视频控制器、硬盘控制器、LAN控制卡控制卡等高速外设;等高速外设;接口速度快,接口速度快,VL-Bus的时钟在频率和相位上与的时钟在频率和相位上与CPU时钟相同;时钟相同;支持回写高速缓存(支持回写高速缓存(Write back Cache)。)。VESA标准局部标
22、准局部总线是面向总线是面向i486设计的。设计的。第第9 9章总线章总线10 一月 2023第27页第第9 9章总线章总线10 一月 2023第28页9.3.2 PCI总线总线PCI(Peripheral Component Interconnect,周边组,周边组件互连)总线是由件互连)总线是由Intel公司在公司在1991年首先提出的。年首先提出的。PCI总线是一种先进的局部总线。总线是一种先进的局部总线。PCI总线的系统结构总线的系统结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第29页1.PCI总线的特点总线的特点 高性能高性能 支持突发工作方式,且后面可跟无限个数据周期支持突发工作方
23、式,且后面可跟无限个数据周期 减少存取延迟减少存取延迟 采用总线主控和同步操作采用总线主控和同步操作 不受处理器限制不受处理器限制 适用于各种机型适用于各种机型 成本低成本低 兼容性好,易于扩展兼容性好,易于扩展 自动配置(即插即用,自动配置(即插即用,Plug and PlayPlug and Play)规范严格规范严格第第9 9章总线章总线10 一月 2023第30页2.PCI总线的系统结构总线的系统结构第第9 9章总线章总线10 一月 2023第31页3.PCI总线的信号总线的信号可选的引脚PCI 总线设备必备的引脚地址/数据线接口控制信号 错误报告信号 仲裁信号 系统信号 64位总线扩
24、展信号 接口控制 中断信号 边界扫描信号 Cache支持信号 RSTCLKGNTREQSERRIDSELDEVSELIRDYTRDYFRAME PARC/BE30 AD310 STOPPERRLOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITRST TDO TCKTMSACK64REQ64PAR64C/BE74 AD6332第第9 9章总线章总线10 一月 2023第32页9.3.3 AGP总线总线AGP(Accelerated Graphics Port,加速图形接口,加速图形接口)接接口。口。显示卡专用的局部总线显示卡专用的局部总线 1.AGP局部总线的特点局部总线的特点允许
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 总线 微型计算机 原理 第三 10 课件
限制150内