微型计算机原理与接口技术04__总线技术.pdf

第4章总线技术 • 总线是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公共通路。在微 型计算机系统中，利用总线实现芯片内部、印刷电路板各部件之间、机箱 内各插件板之间、主机与外部设备之间或系统与系统之间的连接与通信。 总线是构成微型计算机应用系统的重要技术，总线设计好坏会直接影响整 个微机系统的性能、可靠性、可扩展性和可升级性。由于总线在系统中的 重要地位，微机系统的设计和开发人员，先后推出许多种总线标准。 • 总线标准一般以两种方式推出：一种是某公司在开发自己的微机系统时所 采用的一种总线，而其它兼容机厂商都按其公布的总线规范开发相配套的 产品并进入市场。这种总线被国际工业界广泛支持，有的还被国际标准化 组织加以承认并授予标准代号。另一种是由国际权威机构或多家大公司联 合制订的总线标准。前一种先有产品后有标准。如IBM PC/AT机上使用的 ISA总线。后者先有标准后有产品。随着微机系统的更新换代，有的总线 仍在发展完善如STD SUB、MULTI BUS等。而有的就逐渐衰亡甚至被淘 汰。本章将简要介绍几种流行的标准总线。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 4.1 总线的基本概念 • 4.1.1 总线分类 • 总线按系统传输信息的不同可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。 • 数据总线用来在各功能部件之间传输数据信息，它是双向的传输总线，其 位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位、32位、64位。数据 总线的条数称为数据总线的宽度。 • 地址总线主要用来指出数据总线上源数据或目的数据在主存储单元或I/O 端口的地址。地址总线为单向传输，其宽度一般为16位、20位、24位、32 位、64位。 • 控制总线是用来传输各种控制信号的传输线。通常一条控制信号线的信号 传输是单方向的，当然也有双向的。控制总线还可以起到监视各部件状态 的作用，例如查询某个设备是否处于“忙”或“ 闲” 的状态。常见的控制信号 有：时钟、复位、总线请求、总线允许、中断请求、中断确认、存储器写、 存储器读、I/O写、I/O读、数据确认等。 • 大多数微机采用了分层次的多总线结构。总线按在系统的不同层次位置上 分类，可分为片内总线、微处理器总线、系统总线、外部总线4类。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 2 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1．片内总线 • 片内总线是指一些大规模集成电路内部的总线，是用来连结 各功能部件的信息通路。例如CPU芯片中的内部总线，它是 ALU寄存器和控制器之间的信息通路。片内总线根据其功能 又被分为地址总线、数据总线和控制总线。这种总线是由微 处理机芯片生产厂家设计的。对系统的设计者和用户来说关 系不大。但是随着微电子学的发展，出现了ASIC （专用集成 电路）技术，用户可以按自己的要求借助CAD技术，设计自 己的专用芯片，在这种情况下，用户就必须掌握片内总线技 术。 • 由于片内总线所连接的部件都在1个硅片上，追求高速度是它 的主要目标，所以器件级的总线都采用并行总线。同样为了 提高速度，克服1组总线上同一时刻只能有2个部件通信所造 成的限制，还采取了多总线的措施。使芯片中可以有1个以上 的通信同时进行，实现片内几个部件并行工作，大大地提高 了芯片的工作速率。比如，Pentium CPU 内11个大部件就可以 同时操作，使它对指令的处理速度得到极大的提高。 COM