第3章 系统总线.ppt

3.4 总线结构 一、单总线结构 单总线（系统总线） CPU 主存 I/O接口 I/O 设备1 I/O 设备2 I/O接口 … I/O 设备n I/O接口 … 单总线结构和多总线结构 所有的传送都通过共享的总线.结构简单，但易形成瓶颈。 1. 双总线结构 具有特殊功能的处理器， 由通道对I/O统一管理 通道 I/O接口 设备n … … I/O接口 设备0 CPU 主存 主存总线 I/O总线 二、多总线结构 主存总线与I/O总线分开 将速度较慢的I/O设备从单总线上分离出来。计算机系统效率得到提高。 2. 三总线结构 主存总线 DMA总线 I/O总线 CPU 主存 设备1 设备n 高速外设 I/O接口 I/O接口 I/O接口 … … 将速率不同的I/O设备连接到不同的通道上 任一时刻只能使用一种总线.主存总线不能与DMA总线同时对主存进行存取；I/O总线只有在CPU执行I/O指令时才能用到。 Direct Memory Access 3. 三总线结构的又一形式 局域网 系统总线 CPU Cache 局部总线 扩展总线接口 扩展总线 Modem 串行接口 SCSI 局部I/O控制器 主存 连接CPU与Cache及更多的局部设备 Cache控制机构将其连接到局部总线和系统总线上。通过系统总线与主存传输信息 连接各类I/O设备 主存与I/O设备之间的传输不必通过CPU 连接多种I/O设备，系统的工作效率明显提高。 4. 四总线结构 多媒体 Modem 主存 扩展总线接口 局域网 SCSI CPU 串行接口 FAX 系统总线 局部总线 高速总线 扩展总线 图形 Cache/桥 高速设备工作较少依赖CPU，又比较贴近CPU，提高了高速设备和CPU的效率。 1. 传统微型机总线结构 三、总线结构举例 存储器 SCSI Ⅱ 控制器 主存控制器 ISA、EISA 8 MHz的16位数据通路 标准总线控制器 33 MHz的32位数据通路 系统总线 多媒体 高速局域网 高性能图形 CPU … … Modem 高速外设和低速外设都通过ISA或EISA总线控制器与系统总线相连. 易出现总线数据传输瓶颈 2. VL-BUS局部总线结构 33 MHz的32位数据通路 系统总线 ISA、EISA 多媒体 高速局域网 高性能图形 图文传真 8 MHz的16位数据通路 标准总线 控制器 CPU 主存控制器 存储器 局部总线 控制器 SCSIⅡ 控制器 VL BUS … … Modem 将低速设备与高速设备分开 3. PCI 总线结构 CPU 多媒体 PCI 桥 高速局域网 高性能图形 图文传真 PCI 总线 系统总线 33 MHz的32位数据通路 8 MHz的16位数据通路 ISA、EISA 标准总线 控制器 SCSIⅡ 控制器 存储器 Modem 是一个特殊的PCI设备,包括PCI控制器和PCI加速器。 具有更高的灵活性 支持更多的高速设备 能够即插即用 4. 多层 PCI 总线结构 PCI总线2 存储器 桥0 桥4 PCI设备 桥5 总线桥 桥3 桥1 设备 桥2 第一级桥 第二级桥 第三级桥 PCI总线4 PCI总线5 PCI总线3 PCI总线1 PCI总线0 存储器总线 标准总线 CPU 3.5 总线控制 一、总线判优控制 总线传输中的问题： 哪个部件发送信息； 如何给信息传送定时； 如何防止信息丢失； 如何避免多个部件同时发送； 如何确定接收信息的部件等。 二、总线通信控制 一、总线判优控制 二、总线通信控制 3.5 总线控制 一、总线判优控制 2.总线判优控制 分布式 集中式 主设备(模块) 对总线有 控制权 从设备(模块) 响应 从主设备发来的总线命令，对总线没有控制权。 1. 基本概念 链式查询 计数器定时查询 独立请求方式 按对总线有无控制权，分为： 确定哪个主设备使用总线 集中方式 （1）链式查询方式 总 线 控 制 部 件 I/O接口0 … I/O接口1 I/O接口n … 数据线 地址线 I/O接口1 离总线控制部件最近的设备具有最高的优先级 特点：用线少，易扩充设备；但对电路故障敏感，对优先级低的设备很难获得请求。 BR BR－（Bus Request)总线请求 BG－(Bus aGree)总线同意 BS －(Bus buSy)总线忙 BG BS 0 总 线 控 制 部 件 数据线 地址线 I/O接口0 … I/O接口1 I/O接口n 设备地址 集中方式 (2)计数器定时查询方式 I/O接口1 计数器 设备地址 1 通过设备地址线发地址信号，一致时获得