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第六章总线系统基本概念总线接口总线的总裁、定时和数据传送模式典型总线6.1总线结构——基本概念总线的基本概念总线：是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。借助总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础进行工作。6.1总线结构——基本概念总线的分类：一个单处理器系统中的总线，分为三类内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。系统总线：CPU同计算机系统的其他高速功能部件之间互相连接的总线。I/O总线：中、低速I/O设备之间互相连接的总线。6.1总线结构——基本概念总线的特性：物理特性：指总线的物理连接方式。功能特性：总线中每一根线的功能。电气特性：每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。时间特性：每根线在什么时间有效。6.1总线结构——基本概念总线的标准化问题例如：ISA,EISA,VESA,PCI等等总线带宽总线本身所能达到的最高传输速率。单位是兆字节/秒（MB/S）内存条芯片组BIOS芯片CPU插座串行接口AGP扩展槽PCI扩展槽电池6.1总线结构——基本概念总线的连接方式：通过设备适配器将种类繁多、速度各异的外围设备连接到CPU上，使他们能够一起正常工作。设备适配器也称为接口。6.1总线结构——基本概念单机系统的总线连接方式：单总线系统双总线系统三总线系统6.1总线结构——基本概念CPU主存设备适配器设备适配器单总线结构系统总线6.1总线结构——基本概念单总线特点：结构简单，容易扩充由于若干逻辑部件共用一条总线，因此，总线为分时工作状态，否则，将会使整机工作速度降低。CPU主存设备适配器设备适配器双总线结构存储总线系统总线特点：由于CPU与主存交换数据的机会多，故增加了存储总线解决此问题，减轻了总线的负担。CPU主存设备适配器设备适配器IOPI/O总线三总线结构系统总线存储总线6.1总线结构——基本概念总线结构对计算机系统性能的影响：最大存储容量（单总线和双总线的区别）指令系统（单总线和双总线的区别）吞吐量（取决于主存的存取周期）在计算机运行时双端口存储器，每个端口对应不同总线，提高了存取速度；在三总线中，采用通道控制，增加了I/O总线，进一步扩展了系统的吞吐量。60K4K0000HF3FFHF400HFFFFH主存外设主存容量216主存外设64K256主存-存储总线-AB=16-64K外设-系统总线-AB=8-256字节6.1总线结构——基本概念早期总线的内部结构：实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与I/O设备适配器的通道。数据线地址线控制线6.1总线结构——基本概念CPU存储器模块输入设备接口输出设备接口6.1总线结构——基本概念当代总线结构：数据传送总线：由地址线、数据线和控制线组成。仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线中断和同步总线：包括中断请求线和中断认可线。公用线：包括时钟信号线、电源线、地线和系统复位线等。6.1总线结构——基本概念CPU-CACHE模块存储器模块I/O适配器总线控制器数据传送总线（数据线、地址线、控制线）仲裁总线中断和同步总线公用线6.2系统总线——总线接口信息的传送方式串行传送在串行传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位(bit)的脉冲信号，每次一位，被传送的数据需要在发送部件进行并－－串变换，这称为拆卸，反之称为装配。并行传送对每个数据位都需要单独一条传输线。信息有多少二进制位组成，就需要多少条传输线，从而使得二进制数“0”或“1”在不同的线上同时进行传送。分时传送共享总线的部件分时使用总线6.2系统总线——总线接口接口即I/O设备适配器，具体指CPU和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。接口部件在它动态连接的两个部件之间起着“转换器”的作用，以便实现彼此之间的信息传送。接口的功能：控制缓冲状态转换整理程序中断6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式总线仲裁：连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有总线仲裁部件，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式链式查询方式优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁。缺点：对询问链的电路故障很敏感。6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式计数器定时查询方式：优点：比较灵活。缺点：线数比较多。6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口0设备接口1设备接口N计数器定时查询过程：各设备经BR发现请求；总线仲裁电路判断：当BS=0时，开始计数；计数值经地址线送各设备：计数值=某设备，该设备或总线授权；当计数从0开始时，谁的地址号越小越优先，当计数值从终止点开始，所有设备优先级相同。6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式独立请求方式：优点：相应的时间快。优先次序的控制灵活。过程：每个设备有独立的总线请求线BR至总线仲裁；总线总裁也对每个设备送总线授权线。当有总线请求时，有总线总裁内部进行判优裁次。6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口0设备接口1设备接口N独立请求方式：特点：判有速度快；设备、电路复杂。中央处理器设备接口0设备接口1设备接口N3126.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式总线的定时同步定时异步定时6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式同步总线•特点：•出现在总线上的地址或数据都由时钟信号定时控制；•挂在总线上的模块存取时间应比较接近；•总线较短6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式异步总线•特点：•无公共时钟信号；•挂在总线上的模块的存取时间差别较大；•传送方式依靠应答信号，总线周期长度不固定。6.3系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式总线数据传送模式读、写操作块传送操作写后读、读修改写操作广播、广集操作总线的互连多总线总线信号的两个演示奔腾微处理器总线信号的演示PowerPC微处理器总线信号的演示I/O(Input-Output)总线与扩展槽总线是计算机中的传输数据信号的通道，按并行方式传输信息。接口电路微处理器外部设备存储器输入/输出：数据总线控制总线地址总线I/O总线扩展槽扩展槽的作用输入设备输出设备微机上不可少的两种输入输出接口是并行端口和串行端口。并行端口可以同时传送8路信号，传输距离相对较近。串行端口在一个方向一次只能传送1路信号。处理结果数据二进制内存数字、字符、图像、声音并行端口串行端口鼠标接口键盘接口主板6.4典型总线ISA总线PCI总线AGP总线CPURAM局部总线控制器网络适配器图形磁盘ISA扩展总线控制器CD-ROMFAX磁带扫描仪打印机33MH32位33MH32位8MH16位好很好有有有无限132/264/52832/64位PCI差差无无无有限13232位VESA较好好无无有有限3332位EISA较好差无无无无816位总线线宽带宽（MB/S）猝发方式自动配置并行工作支持3.3V规范性可扩展性ISA处理器处理器主存控制器主存PCI设备PCI设备HOST桥主设备目标设备PCI/LAGACY总线桥PCI/PCI桥LAGACY设备LAGACY设备PCI设备PCI设备HOST总线PCI总线PCI总线LAGACY总线（遗留）SCA接头，共有80针，分为两排。•3、USB的应用•USB接口：•在计算机上添加设备时不必再打开机箱，安装板卡，甚至都不必重新启动，就可以使用新的设备，使计算机更易使用。