微机原理第三版第6章.ppt

一、总线概念 * * 第6章　微机总线技术 6.1 总线概述 6.2 PC系列微机中的系统总线6.3 外总线 6.1总线概述 总线是在模块与模块之间或者设备与设备之间传送信息的一组公用信号线。总线在微机系统中起着重要的作用，目前已将其作为一个独立的功能部件来看待 。 总线上的模块或设备采用分时方式，轮流交替使 用总线，同一时刻只能有一个模块向总线发送信息， 允许多个模块同时接收总线上的信息 6.1总线概述 总线特点： 现代微机系统广泛采用总线结构，这样的结构有以下优点： （1）可以简化系统结构 （2）大大减少连线数目 （3）便于接口设计 （4）便于系统的扩充 （5）便于设备的软件设计和故障的诊断、维修等 缺点： 部件或设备间信息传输率受总线带宽的限制（带宽已定，无法改变）； 总线一旦出现故障，则依赖该总线的系统会陷于瘫痪。 6.1总线概述 二、总线分类 1、按传送信息的内容分类 ，有地址、数据、控制总线 2、按照总线的层次位置分类，有片内总线、片总线、系统总线和外总线4种。片内总线位于集成电路芯片（如CPU或I/O）内部，用于片内各功能单元之间的互连，如ALU与各寄存器之间的互连 ；片总线也称为元件级总线或局部总线，用于单板计算机或一块CPU插件板的电路板内部芯片一级的连接 ；统总线用于微机系统内各插件板与系统板之间的连接，是微机系统中最重要的一种总线，通常所说的微型计算机系统总线指的就是这种总线 ；外总线（又称为通信总线）用于系统之间的连接，如微机系统之间、微机系统与某种仪器或其它设备之间的连接。 6.1总线概述 总线按位置分类 6.1总线概述 三、总线标准和性能指标 1、总线标准 总线标准一般包含4个内容： 物理特性：定义总线物理形态和结构布局，规定总线的形式及具体位置等 机械特性：定义总线机械连接特性，其性能包括接插件的类型、形状、尺寸、牢靠等级、数量和次序等。 功能特性：定义总线各信号线功能 电气特性：定义信号的传递方向、工作电平、负载能力的最大额定值等。 6.1总线概述 2、总线的性能指标 总线带宽又称总线最大传输率，是指单位时间内总线上可传送的数据量，可用字节数/秒（B/s）或比特数/秒（b/s）表示 总线位宽是指总线上能同时传送的数据位数，用bit（位）表示。常见的总线位宽有1位、8位、16位、32位、64位等 总线工作频率是指用于控制总线操作周期的时钟信号频率，所以也叫总线时钟频率，通常以MHz为单位。总线带宽与总线位宽、总线工作频率的关系为： 总线带宽＝总线位宽×总线工作频率 6.1总线概述 四、总线控制方式 系统总线上的数据是在主模块（主设备）的控制下进行的，主模块有控制总线的能力，总线完成一次数据传输分为4个阶段： 总线请求和仲裁阶段：欲使用总线的主模块提出申请，总线仲裁器确定把下一个传输周期的总线使用权分配给那个模块。 寻址阶段：获得总线使用权的主模块发出存储器地址或I/O端口地址，使从模块启动 传输阶段：主模块和从模块之间进行数据传输。 结束阶段：主从模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线。 6.2 PC系列微机中的系统总线 在微机系统的各级总线中，系统总线（包括用于扩展模块的“局部总线”）是最重要的总线，它的性能与整个系统的性能有直接的关系 目前PC系列微机常用的总线有ISA 、PCI、AGP、USB、1394等。其中ISA为系统总线，PCI是局部总线（内部总线），其他的是外部总线。 在进行接口设计时，要仔细了解总线信号功能，总线时序、驱动能力等。 要求了解PC系列微机中各种总线的主要特点，应用范围。 下面主要介绍ISA、PCI、AGP、USB、1394等总线 6.2 PC系列微机中的系统总线 一、ISA总线 ISA（Industry Standard Architecture)总线也称为AT总线,是IBM公司于1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，它同8位的 PC/XT总线保持了兼容，是8/16位的系统总线，最大传输率仅为8MB/s ，但允许多个CPU 共享系统资源。由于ISA的兼容性好，所以其在上个世纪80年代是最广泛采用的系统总线。 6.2 PC系列微机中的系统总线 1、ISA总线的主要性能和特点 （1）ISA总线具有比XT总线更强的支持能力 （2）ISA总线是一种多主控模块总线，允许多个主控模块共享系统资源 （3）ISA总线可支持8种类型的总线周期 （4）ISA共包含98条引脚信号，它们是在原XT总线62线引脚的基础上再扩充36线而成的 6.2 PC系列微机中的系统总线 ISA总线插槽示意图 6.2 PC系列微机中的系统总线 98条线分为5类：地址线、数据线、控制线、时钟