计算机原理 第六章 总线系统.pdf

六章 总线系统 1 总线的概念和结构形态：总线基本概念、连接方式、总线 操作与总线内部结构。 2 线接口：信息传送方式与接口的基本概念。 3 线仲裁：总线仲裁方式、通信方式以及数据传输模式。 4 微机总线：ISA 总线、PCI 总线的结构，总线周期类型、 总线周期操作。 5 最新总线： Future bus + 总线的推出、定义及总线的功 1 能。 6．1 线的概念和结构形态 线是系统模块之间传送信息的公用通路。利用总线可实现芯片 之间、部件之间、主机与外设之间、系统与系统之间的连接与通信。 6．1．1 总线基本概念 一个单处理器系统中的总线可分为以下三类： ⑴ 内部总线：CPU 内部用以连接控制器、运算器和寄存器组之间 的总线。 ⑵系统总线：CPU 与计算机系统内部其他高速功能部件，如存储 器、通道等相互连接的总线。 ⑶I / O 总线：CPU 与中、 速I / O 设备之间互相连接的总线。 通过总线，在CPU 与I / O 设备之间，以及I / O 设备与I / O 设备之间 传送信息。 系统 线按功能可分为地址 线、数据 线和控制总线。 2 6．1．1 总线基本概念 1 总线特性 物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线的线数，总线的插 头、插座的形状，引脚线的排列方式等。 功能特性：描述总线中每一根线的功能。 电气特性：定义信号电平、负载能力、动态转换时间、信号传送 方向及有效电平范围。 时间特性：定义信号线有效时间段，规定总线信号的时序关系。 送入CPU 的信号为输入信号（IN ），从CPU 发出的信号为输出 信号（OUT ）。 2 总线标准化 目前计算机采用标准总线，不仅规定了线数及每根线的功能，并 且规定了统一的物理特性和电气特性，方便了标准设备的连接。微机 上使用的标准总线接口有ISA、EISA、VESA、PCI 等。 3 6．1．1 总线基本概念 衡量 线性能的重要指标是 线带宽，即 线所能达到的最高传 输速率，单位MB / s （兆字节/ 每秒）。带宽受总线布线长度、总线驱 动器性能及总线连接模块数量影响。 总线理论带宽= 总线数据宽度×总线传输频率。 如目前微机主板的数据位宽为64，前端总线FSB 频率为800M， 数据传输峰值带宽为 （800M ×64 ）/ 8 = 6400 MB / s = 6.4GB / s 。 6．1．2 总线连接方式 CPU 通过总线与存储器及I / O 设备接口连接。根据连接方式，可 分为以下三种。 1 单总线结构 主存与 I / O 设备连接同一总线，统一编址。主存单元与外设接口 寄存器地址构成连续存储空间 按相同地址格式访问主存和外设。 4 6．1．2 总线连接方式 单总线结构允许两个设备脱离CPU 独立交换数据，交换前需申请 总线使用 ，获准后可取得总线控制 。 2 双总线结构 在单总线基础上增加存储总线，用于CPU 与主存之间的信息交 换。外设之间可通过系统总线互连，主存也可通过总线与I / O 设备连 接。 CPU 根据指令操作码判别是主存操作还是外设操作，若为前者通 过存储总线完成，若为后者通过系统总线完成。 3 三总线