第三章 系统总线 3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标 3.4 总线结构 3.5 总线控制.

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1 第三章 系统总线 3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标 3.4 总线结构 3.5 总线控制

2 第三章 系统总线 3.1 总线的基本概念 一、为什么要用总线 二、什么是总线 三、总线上信息的传送 总线是连接各个部件的信息传输线 是 各个部件共享的传输介质 串行 并行

3 第三章 系统总线 四、总线结构计算机举例 1. 面向 CPU 的双总线结构框图 中央处理 器 CPU I/O 总线 M总线M总线 主存储器 M.M I/O 接口 外部 设备 1 外部 设备 2 … … I/O 接口 外部 设备 n

4 第三章 系统总线 2. 单总线结构框图 单总线（系统总线） CPU M.M I/O 接口 外部 设备 1 外部 设备 2 I/O 接口 … 外部 设备 n I/O 接口 …

5 第三章 系统总线 3. 以存储器为中心的双总线结构框图 系统总线 M.M CPU I/O 接口 外部 设备 1 … 外部 设备 n I/O 接口 … 存储总线

6 第三章 系统总线 3.2 总线的分类 1. 片内总线 2. 系统总线 芯片内部 的总线 数据总线 地址总线 控制总线 双向 与机器字长、存储字长有关 单向 与存储地址、 I/O 地址有关 有出 有入 计算机各部件之间 的信息传输线 存储器读、存储器写 总线允许、中断确认 中断请求、总线请求

7 第三章 系统总线 3. 通信总线 串行通信总线 并行通信总线 传输方式 用于 计算机系统之间 或 计算机系统 与其他系统（如控制仪表、移动通信等） 之间的通信

8 第三章 系统总线 3.3 总线特性及性能指标 CPU 插件板 M.M 插件板 I/O 插件板 一、总线物理实现 BUS

9 第三章 系统总线 1. 机械特性 2. 电气特性 3. 功能特性 4. 时间特性 二、总线特性 尺寸 形状 传输方向 和有效的 电平 范围 每根传输线的 功能 信号的 时序 关系 地址 数据 控制

10 第三章 系统总线 三、总线的性能指标 1. 总线宽度 2. 标准传输率 3. 时钟同步 / 异步 4. 总线复用 5. 信号线数 6. 总线控制方式 7. 其他指标 数据线 的根数 每秒传输的最大字节数（ MB ／ s ） 同步、不同步 地址线 与 数据线 复用 地址线、数据线和控制线的 总和 负载能力 并发、自动、仲裁、逻辑、计数

11 第三章 系统总线 ISA EISA VL-BUS PCI 模块 系统 总线标准总线标准 四、总线标准 系统模块

12 第三章 系统总线 3.4 总线结构 一、单总线结构 单总线（系统总线） CPU M.M I/O 接口 外部 设备 1 外部 设备 2 I/O 接口 … 外部 设备 n I/O 接口 …

13 第三章 系统总线 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

14 第三章 系统总线 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 … …

15 第三章 系统总线 3. 三总线结构的又一形式 局域网 系统总线 CPUCache 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

16 第三章 系统总线 4. 四总线结构 主存 扩展总线接口 局域网 SCSI 多媒体 CPU 调制解调器串行接口 FAX 系统总线局部总线 高速总线 扩展总线 图形 Cache/ 桥

17 第三章 系统总线 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 MHz1 6 位数据通路 标准总线控制器 33 MHz 32 位数据通路 系统总线 调制解调器多媒体高速局域网高性能图形 CPU …

18 第三章 系统总线 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 调制解调器图文传真 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 SCSI Ⅱ 控制器 VL BUS … …

19 第三章 系统总线 3. PCI 总线结构 CPU 多媒体 PCI 桥 高速局域网高性能图形 调制解调器图文传真 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 SCSI Ⅱ 控制器 存储器

20 第三章 系统总线 4. 多层 PCI 总线结构 PCI 总线 2 存储器 桥0桥0 桥4桥4 PCI 设备桥5桥5 总线桥 桥3桥3 桥1桥1 设备 桥2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

21 第三章 系统总线 3.5 总线控制 一、总线判优控制 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 1. 基本概念 链式查询 计数器定时查询 独立请求方式

22 第三章 系统总线 2. 链式查询方式 总线控制部件总线控制部件 I/O 接口 0 … BS BR I/O 接口 1I/O 接口 n … BG 数据线 地址线 BS - 总线忙 BR- 总线请求 BG- 总线同意 I/O 接口 1

23 第三章 系统总线 0 BS - 总线忙 BR- 总线请求 总线控制部件总线控制部件 数据线 地址线 I/O 接口 0 … BS BR I/O 接口 1I/O 接口 n 设备地址 3. 计数器定时查询方式 I/O 接口 1 计数器 设备地址 1

24 第三章 系统总线 排队器 4. 独立请求方式 总线控制部件总线控制部件 数据线 地址线 I/O 接口 0I/O 接口 1I/O 接口 n … BR 0 BG 0 BR 1 BG 1 BR n BG n BG- 总线同意 BR- 总线请求

25 第三章 系统总线 二、总线通信控制 1. 目的 2. 总线传输周期 主模块申请，总线仲裁决定 主模块向从模块 给出地址 和 命令 主模块和从模块 交换数据 主模块 撤销有关信息 申请分配阶段 寻址阶段 传数阶段 结束阶段 解决通信双方 协调配合 问题

26 第三章 系统总线 由 统一时标 控制数据传送 充分 挖掘 系统 总线每瞬间 的 潜力 同步通信 异步通信 半同步通信 分离式通信 3. 总线通信的四种方式 采用 应答方式，没有公共时钟标准 同步、异步结合

27 第三章 系统总线 (1) 同步式数据输入 T1T1 总线传输周期 T2T2 T3T3 T4T4 时钟 地址 读 命令 数据

28 第三章 系统总线 (2) 同步式数据输出 T1T1 总线传输周期 T2T2 T3T3 T4T4 时钟 地址 写 命令 数据

29 第三章 系统总线 不互锁半互锁全互锁 (3) 异步通信 主设备 从设备 请求请求 回答回答

30 第三章 系统总线 (4) 半同步通信 同步 发送方 用系统 时钟前沿 发信号 接收方 用系统 时钟后沿 判断、识别 （同步、异步 结合） 异步 允许不同速度的模块和谐工作 增加一条 “ 等待 ” 响应信号 WAIT

31 第三章 系统总线 以输入数据为例的半同步通信时序 T 1 主模块发地址 T 2 主模块发命令 … T 3 从模块提供数据 T 4 从模块撤销数据，主模块撤销命令 T w 当 为低电平时，等待一个 T WAIT T w 当 为低电平时，等待一个 T WAIT

32 第三章 系统总线 上述三种通信的共同点 一个总线传输周期（以输入数据为例） 主模块发地址 、命令 从模块准备数据 从模块向主模块发数据 总线空闲 占用总线 不占用总线 占用总线

33 第三章 系统总线 (5) 分离式通信充分挖掘系统总线每瞬间的潜力 主模块 申请 占用总线，使用完后 即 放弃总线 的使用权 从模块 申请 占用总线，将各种信 息送至总线上 一个总线传输周期 子周期 1 子周期 2 主模块

34 第三章 系统总线 1. 各模块有权申请占用总线 分离式通信特点 充分发挥了总线的有效占用 2. 采用同步方式通信，不等对方回答 3. 各模块准备数据时，不占用总线 4. 总线被占用时，无空闲