華東師范大學(xué)計(jì)算機(jī)組成原理

1、8.1 8.1 總線的概念和構(gòu)造形態(tài)總線的概念和構(gòu)造形態(tài)8.2 8.2 總線接口總線接口8.3 8.3 總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送形式總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送形式8.4 PCI8.4 PCI總線總線8.1 8.1 總線的概念和構(gòu)造形態(tài)總線的概念和構(gòu)造形態(tài)一、總線的根本概念一、總線的根本概念總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連機(jī)構(gòu)，是多個(gè)總線是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互連機(jī)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送的公共通路系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送的公共通路包括：包括：控制線路控制線路遵循總線協(xié)議，傳輸懇求和確遵循總線協(xié)議，傳輸懇求和確 認(rèn)信號(hào)，并指出數(shù)據(jù)線上的數(shù)認(rèn)信號(hào)，并指出數(shù)據(jù)線上的數(shù) 據(jù)類(lèi)型據(jù)類(lèi)型數(shù)據(jù)線路

2、數(shù)據(jù)線路在源和目的間傳遞數(shù)據(jù)在源和目的間傳遞數(shù)據(jù) 包括數(shù)據(jù)、地址和復(fù)雜指令包括數(shù)據(jù)、地址和復(fù)雜指令 物理特性：指總線的物理連接方式，包括總物理特性：指總線的物理連接方式，包括總 線的根數(shù)，總線的插頭、插座的線的根數(shù)，總線的插頭、插座的 形狀，引腳線的排列方式等形狀，引腳線的排列方式等 功能特性：描繪總線中每一根線的功能功能特性：描繪總線中每一根線的功能 電氣特性：定義每一根線上信號(hào)的傳遞方向電氣特性：定義每一根線上信號(hào)的傳遞方向 以及有效電平范圍以及有效電平范圍 時(shí)間特性：定義了各信號(hào)的時(shí)序關(guān)系時(shí)間特性：定義了各信號(hào)的時(shí)序關(guān)系為了使各廠家消費(fèi)的一樣功能部件可以互換使用，為了使各廠家消費(fèi)的一樣功

3、能部件可以互換使用，必須制訂統(tǒng)一的系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)必須制訂統(tǒng)一的系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用的典型系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用的典型系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)ISA總線總線16位，帶寬位，帶寬8MB/sEISA總線總線32位，帶寬位，帶寬PCI總線總線64位，帶寬位，帶寬100MB/s 總線帶寬總線帶寬 總線本身所能到達(dá)的最高傳輸速率總線本身所能到達(dá)的最高傳輸速率 是衡量總線性能的重要指標(biāo)是衡量總線性能的重要指標(biāo) 單位兆字節(jié)每秒單位兆字節(jié)每秒(MB/s) 帶寬受到總線布線長(zhǎng)度、總線驅(qū)動(dòng)器帶寬受到總線布線長(zhǎng)度、總線驅(qū)動(dòng)器/接收器性接收器性能、連接在總線上的模塊數(shù)等諸多因素的影響能、連接在總線上的模塊數(shù)等諸

4、多因素的影響例例1(1)某總線在一個(gè)總線周期中并行傳送某總線在一個(gè)總線周期中并行傳送4個(gè)字節(jié)個(gè)字節(jié) 的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)總線周期等于一個(gè)總線的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個(gè)總線周期等于一個(gè)總線 時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為時(shí)鐘周期，總線時(shí)鐘頻率為33MHz，那么，那么總線總線 帶寬是多少帶寬是多少?(2)假如一個(gè)總線周期中并行傳送假如一個(gè)總線周期中并行傳送64位數(shù)據(jù)，位數(shù)據(jù)， 總線時(shí)鐘頻率升為總線時(shí)鐘頻率升為66MHz，那么總線帶寬是，那么總線帶寬是多多 少少?解：解：(1) 設(shè)總線帶寬用設(shè)總線帶寬用Dr表示，總線時(shí)鐘周期用表示，總線時(shí)鐘周期用 T=1/f表示，一個(gè)總線周期傳送的數(shù)據(jù)量表示，一個(gè)總線周期傳送的數(shù)據(jù)量

5、用用D表示，根據(jù)定義可得：表示，根據(jù)定義可得： Dr =D/T = D1/T = Df =4B331000000/s=132MB/s(2) 64位位=8B， Dr= Df =8B661000000/s=528MB/s二、總線的連接方式二、總線的連接方式總線可分為：總線可分為：處理器處理器-內(nèi)存總線內(nèi)存總線長(zhǎng)度短，速度快長(zhǎng)度短，速度快I/O總線總線擴(kuò)展外設(shè)，往往采用標(biāo)準(zhǔn)總線擴(kuò)展外設(shè)，往往采用標(biāo)準(zhǔn)總線 例：例：USB、RS-232、1394、ATA等等特殊功能總線特殊功能總線例：圖形總線例：圖形總線單總線構(gòu)造單總線構(gòu)造使用一條單一的系統(tǒng)總線來(lái)連接使用一條單一的系統(tǒng)總線來(lái)連接CPU、主存、主存和和I

6、/O設(shè)備設(shè)備CPU主存主存設(shè)備設(shè)備適配器適配器設(shè)備設(shè)備適配器適配器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 各部件分時(shí)使用總線交換信息各部件分時(shí)使用總線交換信息 要求連接到總線上的邏輯部件必須高速要求連接到總線上的邏輯部件必須高速 運(yùn)行，以便需要使用總線時(shí)能迅速獲得運(yùn)行，以便需要使用總線時(shí)能迅速獲得 總線控制權(quán)；而當(dāng)不再使用總線時(shí)，能總線控制權(quán)；而當(dāng)不再使用總線時(shí)，能 迅速放棄總線控制權(quán)迅速放棄總線控制權(quán) 優(yōu)點(diǎn)：易于擴(kuò)大優(yōu)點(diǎn)：易于擴(kuò)大 缺點(diǎn)：總線由多設(shè)備共用，可能導(dǎo)致較大的缺點(diǎn)：總線由多設(shè)備共用，可能導(dǎo)致較大的 時(shí)間延遲時(shí)間延遲多總線構(gòu)造多總線構(gòu)造CPU主存主存IOP（通道）（通道）背板總線背板總線處理

7、器處理器-內(nèi)存總線內(nèi)存總線I/O適配器適配器I/O適配器適配器I/O總線總線通道實(shí)際上是一臺(tái)具有特殊功能的處理器，又稱(chēng)為通道實(shí)際上是一臺(tái)具有特殊功能的處理器，又稱(chēng)為IOP(I/O處理器處理器)，它分擔(dān)了一部分，它分擔(dān)了一部分CPU的功能，以實(shí)現(xiàn)的功能，以實(shí)現(xiàn)對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理及外設(shè)與主存之間的數(shù)據(jù)傳送。顯然，對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理及外設(shè)與主存之間的數(shù)據(jù)傳送。顯然，由于增加了由于增加了IOP，使整個(gè)系統(tǒng)的效率大大進(jìn)步，使整個(gè)系統(tǒng)的效率大大進(jìn)步優(yōu)點(diǎn)：各種不同性能的部件通過(guò)各自的總線傳輸信息，效優(yōu)點(diǎn)：各種不同性能的部件通過(guò)各自的總線傳輸信息，效 率高率高缺點(diǎn)：增加了硬件代價(jià)缺點(diǎn)：增加了硬件代價(jià) 大多數(shù)計(jì)算機(jī)

8、采用了分層次的多總線構(gòu)造，大多數(shù)計(jì)算機(jī)采用了分層次的多總線構(gòu)造，在這種構(gòu)造中，速度差異較大的設(shè)備模塊使在這種構(gòu)造中，速度差異較大的設(shè)備模塊使用不同速度的總線，而速度相近的設(shè)備模塊用不同速度的總線，而速度相近的設(shè)備模塊使用同一類(lèi)總線使用同一類(lèi)總線 優(yōu)點(diǎn)：充分發(fā)揮總線效能優(yōu)點(diǎn)：充分發(fā)揮總線效能Pentium計(jì)算機(jī)主板的總線構(gòu)造框圖計(jì)算機(jī)主板的總線構(gòu)造框圖 CPU總線也稱(chēng)總線也稱(chēng)CPU存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)器總線 是一個(gè)是一個(gè)64位數(shù)據(jù)線和位數(shù)據(jù)線和32位地址位地址 線的同步總線線的同步總線 CPU是這條總線的主控者，但是這條總線的主控者，但 必要時(shí)可放棄總線控制權(quán)必要時(shí)可放棄總線控制權(quán) Pentium機(jī)使

9、用該總線與低速機(jī)使用該總線與低速I(mǎi)/O設(shè)備連接設(shè)備連接 ISA總線控制邏輯還通過(guò)主板上的片級(jí)總總線控制邏輯還通過(guò)主板上的片級(jí)總 線與實(shí)時(shí)鐘線與實(shí)時(shí)鐘/日歷、日歷、ROM、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)控制、鍵盤(pán)和鼠標(biāo)控制 器器(8042微處理器微處理器)等芯片相連接等芯片相連接 Pentium計(jì)算機(jī)主板總線構(gòu)造框圖計(jì)算機(jī)主板總線構(gòu)造框圖是一個(gè)三層次的多總線構(gòu)造：是一個(gè)三層次的多總線構(gòu)造： CPU總線、總線、PCI總線、總線、ISA總線總線 Pentium機(jī)總線系統(tǒng)中有一個(gè)核心邏輯芯片組，簡(jiǎn)稱(chēng)機(jī)總線系統(tǒng)中有一個(gè)核心邏輯芯片組，簡(jiǎn)稱(chēng)PCI芯片組，芯片組， 包括主存控制器、包括主存控制器、cache控制器芯片、北橋芯片

10、和南橋芯片控制器芯片、北橋芯片和南橋芯片 CPUPCI總線的橋稱(chēng)為北橋；總線的橋稱(chēng)為北橋；PCI總線總線ISA總線的橋稱(chēng)為南橋總線的橋稱(chēng)為南橋 橋的功能：信號(hào)緩沖、電平轉(zhuǎn)接、控制協(xié)議轉(zhuǎn)換橋的功能：信號(hào)緩沖、電平轉(zhuǎn)接、控制協(xié)議轉(zhuǎn)換 PCI總線用于連接高速的總線用于連接高速的I/O設(shè)設(shè) 備模塊。通過(guò)備模塊。通過(guò)“橋芯片，上面與橋芯片，上面與 更高速的更高速的CPU總線相連，下面與總線相連，下面與 低速的低速的ISA總線相接總線相接 PCI總線采用集中式仲裁方式，總線采用集中式仲裁方式， 有專(zhuān)用的有專(zhuān)用的PCI總線仲裁器總線仲裁器Pentium 4 PC機(jī)的機(jī)的I/O系統(tǒng)的組織構(gòu)造系統(tǒng)的組織構(gòu)造 處

11、理器通過(guò)兩塊主要芯片與外設(shè)連接：處理器通過(guò)兩塊主要芯片與外設(shè)連接： 北橋北橋DMA控制器：連接處理器、內(nèi)存、控制器：連接處理器、內(nèi)存、AGP圖像總線和南橋芯片。圖像總線和南橋芯片。 南橋：與多種南橋：與多種I/O總線相連?？偩€相連。三、總線構(gòu)造對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響三、總線構(gòu)造對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能的影響 最大存儲(chǔ)容量取決于地址總線的位數(shù)最大存儲(chǔ)容量取決于地址總線的位數(shù) 有兩種編址方式：有兩種編址方式： 統(tǒng)一編址：利用同一個(gè)地址空間編址主統(tǒng)一編址：利用同一個(gè)地址空間編址主 存單元和存單元和I/O端口端口 獨(dú)立編址：主存和獨(dú)立編址：主存和I/O為兩個(gè)獨(dú)立的地址為兩個(gè)獨(dú)立的地址 空間空間 采用獨(dú)立編址時(shí)

12、，需設(shè)置采用獨(dú)立編址時(shí)，需設(shè)置I/O指令指令 在多總線系統(tǒng)中，指令系統(tǒng)必需要有在多總線系統(tǒng)中，指令系統(tǒng)必需要有I/O 指令，以區(qū)分訪問(wèn)是使用哪條總線指令，以區(qū)分訪問(wèn)是使用哪條總線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的吞吐量是指流入、處理和流出系計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的吞吐量是指流入、處理和流出系統(tǒng)的信息速率統(tǒng)的信息速率系統(tǒng)吞吐率主要取決于主存的存取周期非流系統(tǒng)吞吐率主要取決于主存的存取周期非流水線方式水線方式采用雙端口存儲(chǔ)器，分別連于不同的總線，以增加采用雙端口存儲(chǔ)器，分別連于不同的總線，以增加主存的有效速度主存的有效速度在多總線系統(tǒng)中，在多總線系統(tǒng)中，I/O工作由通道完成，所以系工作由通道完成，所以系統(tǒng)的吞吐率要高于單總線統(tǒng)的吞

13、吐率要高于單總線8.1 8.1 總線的概念和構(gòu)造形態(tài)總線的概念和構(gòu)造形態(tài)8.2 8.2 總線接口總線接口一、信息的傳遞方式一、信息的傳遞方式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，信息傳輸采用二種方式：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，信息傳輸采用二種方式： 串行傳送串行傳送 并行傳送并行傳送 當(dāng)信息以串行方式傳送時(shí)，只有一條傳輸當(dāng)信息以串行方式傳送時(shí)，只有一條傳輸線，且采用脈沖傳送線，且采用脈沖傳送 在串行傳送時(shí)，按順序來(lái)傳送表示一個(gè)數(shù)在串行傳送時(shí)，按順序來(lái)傳送表示一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制碼的所有二進(jìn)制位位(bit)的脈沖信號(hào)，通常的脈沖信號(hào)，通常以第一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)碼的最低有效位，以第一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)碼的最低有效位，最后一個(gè)脈沖信號(hào)表

14、示數(shù)碼的最高有效位最后一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)碼的最高有效位傳送控制方式：傳送控制方式： 以以“位時(shí)間區(qū)別每一個(gè)二進(jìn)制位；位時(shí)間區(qū)別每一個(gè)二進(jìn)制位； 每個(gè)每個(gè)“位時(shí)間內(nèi)包含一個(gè)同步脈沖，以控位時(shí)間內(nèi)包含一個(gè)同步脈沖，以控制發(fā)送和承受數(shù)據(jù)制發(fā)送和承受數(shù)據(jù)并并-串串轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換串串-并并轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換傳送數(shù)據(jù)傳送數(shù)據(jù)00000101發(fā)送部件發(fā)送部件接收部件接收部件00000101高位高位低位低位T8T7T6T5T4T3T2T1位時(shí)間位時(shí)間傳送傳送脈沖脈沖 在串行傳送時(shí)，被傳送的數(shù)據(jù)需要在發(fā)送部在串行傳送時(shí)，被傳送的數(shù)據(jù)需要在發(fā)送部件中進(jìn)展并件中進(jìn)展并-串轉(zhuǎn)換，這稱(chēng)為拆卸；而在接收串轉(zhuǎn)換，這稱(chēng)為拆卸；而在接收部件又

15、需要進(jìn)展串部件又需要進(jìn)展串-并轉(zhuǎn)換，這稱(chēng)為裝配并轉(zhuǎn)換，這稱(chēng)為裝配 串行傳送的主要優(yōu)點(diǎn)是只需要一條傳輸線，串行傳送的主要優(yōu)點(diǎn)是只需要一條傳輸線，這一點(diǎn)對(duì)長(zhǎng)間隔這一點(diǎn)對(duì)長(zhǎng)間隔 傳輸顯得特別重要，不管傳輸顯得特別重要，不管傳送的數(shù)據(jù)量有多少，只需要一條傳輸線，傳送的數(shù)據(jù)量有多少，只需要一條傳輸線，本錢(qián)比較低廉本錢(qián)比較低廉2. 并行傳送并行傳送 信息的各位通過(guò)各自的傳輸線并行傳輸信息的各位通過(guò)各自的傳輸線并行傳輸發(fā)送發(fā)送部件部件接收接收部件部件高位高位低位低位10111000二、接口的根本概念二、接口的根本概念外設(shè)的功能和特性差異很大外設(shè)的功能和特性差異很大I/O設(shè)備連接主機(jī)存在以下主要問(wèn)題：設(shè)備連接

16、主機(jī)存在以下主要問(wèn)題： 工作速度的匹配問(wèn)題；工作速度的匹配問(wèn)題； 時(shí)序的配合問(wèn)題；時(shí)序的配合問(wèn)題； 信息表示格式的一致性問(wèn)題；信息表示格式的一致性問(wèn)題； 信息類(lèi)型及信號(hào)電平的匹配問(wèn)題信息類(lèi)型及信號(hào)電平的匹配問(wèn)題為了協(xié)調(diào)這些差異，在設(shè)備和主機(jī)的連接處為了協(xié)調(diào)這些差異，在設(shè)備和主機(jī)的連接處增加一個(gè)邏輯部件增加一個(gè)邏輯部件接口接口接口即接口即I/O設(shè)備適配器，詳細(xì)指設(shè)備適配器，詳細(xì)指CPU和主存、外圍和主存、外圍設(shè)備之間通過(guò)總線進(jìn)展連接的邏輯部件設(shè)備之間通過(guò)總線進(jìn)展連接的邏輯部件接口部件在它動(dòng)態(tài)連接的兩個(gè)部件之間起著接口部件在它動(dòng)態(tài)連接的兩個(gè)部件之間起著“轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換器的作用，以便實(shí)現(xiàn)彼此之間的信息傳換器

17、的作用，以便實(shí)現(xiàn)彼此之間的信息傳送送1. 接口的典型功能接口的典型功能控制：接口靠程序的指令信息來(lái)控制外圍設(shè)備控制：接口靠程序的指令信息來(lái)控制外圍設(shè)備的動(dòng)作，如啟動(dòng)、關(guān)閉設(shè)備等的動(dòng)作，如啟動(dòng)、關(guān)閉設(shè)備等緩沖：接口在外圍設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其他部緩沖：接口在外圍設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)其他部件之間起到一個(gè)緩沖器的作用，以補(bǔ)償速度件之間起到一個(gè)緩沖器的作用，以補(bǔ)償速度上的差異上的差異狀態(tài)：接口監(jiān)視外圍設(shè)備的工作狀態(tài)并保存狀狀態(tài)：接口監(jiān)視外圍設(shè)備的工作狀態(tài)并保存狀態(tài)信息。狀態(tài)信息包括數(shù)據(jù)態(tài)信息。狀態(tài)信息包括數(shù)據(jù)“準(zhǔn)備就緒、準(zhǔn)備就緒、“忙、忙、“錯(cuò)誤等等，供錯(cuò)誤等等，供CPU查詢(xún)查詢(xún)轉(zhuǎn)換：接口可以完成任何要求的數(shù)

18、據(jù)轉(zhuǎn)換，例如并轉(zhuǎn)換：接口可以完成任何要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，例如并-串轉(zhuǎn)換或串串轉(zhuǎn)換或串-并轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)換，因此數(shù)據(jù)能在外圍設(shè)備和換，因此數(shù)據(jù)能在外圍設(shè)備和CPU之間正確地進(jìn)展傳送之間正確地進(jìn)展傳送整理：接口可以完成一些特別的功能，例如在需要時(shí)可以修改整理：接口可以完成一些特別的功能，例如在需要時(shí)可以修改字計(jì)數(shù)器或當(dāng)前內(nèi)存地址存放器字計(jì)數(shù)器或當(dāng)前內(nèi)存地址存放器程序中斷：每當(dāng)外圍設(shè)備向程序中斷：每當(dāng)外圍設(shè)備向CPU懇求某種動(dòng)作時(shí)，接口即產(chǎn)生一懇求某種動(dòng)作時(shí)，接口即產(chǎn)生一個(gè)中斷懇求信號(hào)送個(gè)中斷懇求信號(hào)送CPU2.一個(gè)適配器通常有兩個(gè)接口界面：一個(gè)適配器通常有兩個(gè)接口界面： 和系統(tǒng)總線的接口，和系統(tǒng)總線的接口，C

19、PU和適配器的數(shù)據(jù)和適配器的數(shù)據(jù) 交換一定是并行方式交換一定是并行方式 和外設(shè)的接口，適配器和外設(shè)的數(shù)據(jù)交和外設(shè)的接口，適配器和外設(shè)的數(shù)據(jù)交 換可以是并行方式，也可以是串行方式換可以是并行方式，也可以是串行方式 根據(jù)外圍設(shè)備采用串行數(shù)據(jù)或并行數(shù)據(jù)的方根據(jù)外圍設(shè)備采用串行數(shù)據(jù)或并行數(shù)據(jù)的方 式不同，適配器分為串行數(shù)據(jù)接口和并行數(shù)式不同，適配器分為串行數(shù)據(jù)接口和并行數(shù) 據(jù)接口兩大類(lèi)據(jù)接口兩大類(lèi)3.異步串行通信方式異步串行通信方式 每傳送一個(gè)字符均要附加一些同步信息，每傳送一個(gè)字符均要附加一些同步信息，常以一個(gè)起始位表示字符的開(kāi)場(chǎng)，用停頓常以一個(gè)起始位表示字符的開(kāi)場(chǎng)，用停頓位表示字符的完畢，稱(chēng)為一幀

20、。位表示字符的完畢，稱(chēng)為一幀。 通信雙方應(yīng)約定：通信雙方應(yīng)約定： 波特率波特率bps：每秒傳送的代碼位數(shù)：每秒傳送的代碼位數(shù) 通信波特率標(biāo)準(zhǔn)一般為：通信波特率標(biāo)準(zhǔn)一般為： 1200、2400、4800、9600和和19200等等例例2 利用串行方式傳送字符，每秒鐘傳送的比利用串行方式傳送字符，每秒鐘傳送的比特特(bit)位數(shù)常稱(chēng)為波特率。假設(shè)數(shù)據(jù)傳送速率位數(shù)常稱(chēng)為波特率。假設(shè)數(shù)據(jù)傳送速率是是120個(gè)字符個(gè)字符/秒，每一個(gè)字符格式規(guī)定包含秒，每一個(gè)字符格式規(guī)定包含10個(gè)個(gè)bit(起始位、停頓位、起始位、停頓位、8個(gè)數(shù)據(jù)位個(gè)數(shù)據(jù)位)，問(wèn)傳，問(wèn)傳送的波特率是多少送的波特率是多少?每個(gè)每個(gè)bit占用的

21、時(shí)間是多少占用的時(shí)間是多少?解：波特率為：解：波特率為：10位位120/秒秒=1200波特波特 每個(gè)每個(gè)bit占用的時(shí)間占用的時(shí)間Td是波特率的倒數(shù)：是波特率的倒數(shù)： Td=1/1200=0.83310-3 幀格式幀格式 1個(gè)起始位：個(gè)起始位： 低電平低電平 58個(gè)數(shù)據(jù)位：個(gè)數(shù)據(jù)位： 低位在前；高位在后低位在前；高位在后 1個(gè)校驗(yàn)位：個(gè)校驗(yàn)位： 奇校奇校/偶校偶校/不校驗(yàn)不校驗(yàn) 1/1.5/2位停頓位：高電平位停頓位：高電平 空閑位：空閑位： 高電平高電平 相鄰兩個(gè)字符間參加，相鄰兩個(gè)字符間參加， 可任意長(zhǎng)可任意長(zhǎng) 例例3用異步通信方式傳送字符用異步通信方式傳送字符“4，設(shè)幀格，設(shè)幀格式為數(shù)據(jù)

22、位式為數(shù)據(jù)位7位；偶校驗(yàn)；位；偶校驗(yàn)；1位停頓位，請(qǐng)畫(huà)位停頓位，請(qǐng)畫(huà)出傳輸波形圖。出傳輸波形圖。解：解：“4的的ASCII字符字符=34H=0110100B0 0 1 0 1 1 0 起始位起始位校驗(yàn)位校驗(yàn)位停止位停止位空閑位空閑位8.1 8.1 總線的概念和構(gòu)造形態(tài)總線的概念和構(gòu)造形態(tài)8.2 8.2 總線接口總線接口8.3 8.3 總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送形式總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送形式一、總線的仲裁一、總線的仲裁連接到總線上的功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形連接到總線上的功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形態(tài)態(tài) 主設(shè)備：主方可以啟動(dòng)一個(gè)總線周期主設(shè)備：主方可以啟動(dòng)一個(gè)總線周期 從設(shè)備：從方只能響應(yīng)主方

23、的懇求從設(shè)備：從方只能響應(yīng)主方的懇求 每次總線操作，只能有一個(gè)主方占據(jù)總線每次總線操作，只能有一個(gè)主方占據(jù)總線 控制權(quán)，但同一時(shí)間里可以有一個(gè)或多個(gè)控制權(quán)，但同一時(shí)間里可以有一個(gè)或多個(gè) 從方從方總線仲裁部件總線仲裁部件： 解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)的問(wèn)題解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線控制權(quán)的問(wèn)題仲裁策略仲裁策略： 優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí) 公平策略公平策略總線占用期總線占用期：主方持續(xù)控制總線的時(shí)間：主方持續(xù)控制總線的時(shí)間仲裁方式仲裁方式：按照總線仲裁電路的位置不同分為：按照總線仲裁電路的位置不同分為： 集中式仲裁集中式仲裁 分布式仲裁分布式仲裁集中式仲裁中每個(gè)功能模塊至少有兩條線集中式仲裁中每個(gè)功能模

24、塊至少有兩條線連到中央仲裁器連到中央仲裁器 送往仲裁器的總線懇求信號(hào)線送往仲裁器的總線懇求信號(hào)線BR 仲裁器送出的總線受權(quán)信號(hào)線仲裁器送出的總線受權(quán)信號(hào)線BG有三種方式：有三種方式： 鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式 獨(dú)立懇求方式獨(dú)立懇求方式 鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式中央仲裁器中央仲裁器設(shè)備接口設(shè)備接口0設(shè)備接口設(shè)備接口1設(shè)備接口設(shè)備接口nDABGBRBS需有三根控制線：需有三根控制線： BS忙：有效，表示總線正被使用；忙：有效，表示總線正被使用； BR總線懇求：有效，表示至少有一部件要求使用總線；總線懇求：有效，表示至少有一部件要求使用總線； BG總線受權(quán)：有效

25、，表示總線控制部件響應(yīng)總線懇求總線受權(quán)：有效，表示總線控制部件響應(yīng)總線懇求主要特點(diǎn)：主要特點(diǎn)： 總線受權(quán)信號(hào)總線受權(quán)信號(hào)BG串行地從一個(gè)接口傳送到下一個(gè)接口串行地從一個(gè)接口傳送到下一個(gè)接口 假設(shè)假設(shè)BG到達(dá)的接口無(wú)總線懇求，那么繼續(xù)下傳；到達(dá)的接口無(wú)總線懇求，那么繼續(xù)下傳； 假設(shè)假設(shè)BG到達(dá)的接口有總線懇求，該設(shè)備撤消到達(dá)的接口有總線懇求，該設(shè)備撤消BR懇求，并置位懇求，并置位BS， 該接口獲得了總線控制權(quán)。裁決器感知該接口獲得了總線控制權(quán)。裁決器感知BS有效，撤消有效，撤消BG信號(hào)。信號(hào)。 離中央仲裁器最近的設(shè)備具有最高優(yōu)先級(jí)離中央仲裁器最近的設(shè)備具有最高優(yōu)先級(jí) 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn): 鏈路簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)

26、大鏈路簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)大 缺點(diǎn)缺點(diǎn): 電路故障敏感，假如第電路故障敏感，假如第i個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路有故個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路有故 障，那么第障，那么第i個(gè)以后的設(shè)備都不能進(jìn)展工作了個(gè)以后的設(shè)備都不能進(jìn)展工作了 優(yōu)先級(jí)固定，假如優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁的懇求，優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)固定，假如優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁的懇求，優(yōu)先級(jí) 較低的設(shè)備那么可能長(zhǎng)期不能使用總線較低的設(shè)備那么可能長(zhǎng)期不能使用總線。 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式1. 1. 集中式仲裁集中式仲裁 總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過(guò)總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過(guò)BR線發(fā)出總線懇求線發(fā)出總線懇求 中央仲裁器接到懇求信號(hào)后，假

27、設(shè)此時(shí)中央仲裁器接到懇求信號(hào)后，假設(shè)此時(shí)BS線為線為“0 ，那么啟動(dòng)計(jì)數(shù)器，那么啟動(dòng)計(jì)數(shù)器 開(kāi)場(chǎng)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過(guò)一組地址線發(fā)向各設(shè)備開(kāi)場(chǎng)計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過(guò)一組地址線發(fā)向各設(shè)備 每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值 與懇求總線的設(shè)備地址相一致時(shí)，該設(shè)備置與懇求總線的設(shè)備地址相一致時(shí)，該設(shè)備置“1BS線，獲得總線線，獲得總線 控制權(quán)，中央裁決器感知控制權(quán)，中央裁決器感知BS=1，即中止計(jì)數(shù)，即中止計(jì)數(shù) 每次計(jì)數(shù)可以從每次計(jì)數(shù)可以從“0開(kāi)場(chǎng)，也可以從中止點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)開(kāi)場(chǎng)，也可以從中止點(diǎn)開(kāi)場(chǎng) 優(yōu)先級(jí)固定：每次計(jì)數(shù)從優(yōu)先級(jí)固定：每次計(jì)數(shù)

28、從“0開(kāi)場(chǎng)，開(kāi)場(chǎng)， 優(yōu)先級(jí)循環(huán)：計(jì)數(shù)從中止點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)，那么每個(gè)設(shè)備使用總線的優(yōu)優(yōu)先級(jí)循環(huán)：計(jì)數(shù)從中止點(diǎn)開(kāi)場(chǎng)，那么每個(gè)設(shè)備使用總線的優(yōu) 先級(jí)相等先級(jí)相等 計(jì)數(shù)器的初值也可用程序來(lái)設(shè)置，這可以方便地改變優(yōu)先次序計(jì)數(shù)器的初值也可用程序來(lái)設(shè)置，這可以方便地改變優(yōu)先次序 缺點(diǎn)：增加線數(shù)送計(jì)數(shù)地址值缺點(diǎn)：增加線數(shù)送計(jì)數(shù)地址值中央仲裁器中央仲裁器設(shè)備接口設(shè)備接口0設(shè)備接口設(shè)備接口1設(shè)備接口設(shè)備接口nDABRBS設(shè)備地址設(shè)備地址。 獨(dú)立懇求方式獨(dú)立懇求方式1. 1. 集中式仲裁集中式仲裁 每一個(gè)共享總線的設(shè)備均有一對(duì)總線懇求線每一個(gè)共享總線的設(shè)備均有一對(duì)總線懇求線BRi和總線和總線 受權(quán)線受權(quán)線BGi 當(dāng)設(shè)備要求

29、使用總線時(shí)，便發(fā)出該設(shè)備的懇求信號(hào)當(dāng)設(shè)備要求使用總線時(shí)，便發(fā)出該設(shè)備的懇求信號(hào) 中央仲裁器中的排隊(duì)電路決定首先響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備的請(qǐng)中央仲裁器中的排隊(duì)電路決定首先響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備的請(qǐng) 求，并向該設(shè)備發(fā)出受權(quán)信號(hào)求，并向該設(shè)備發(fā)出受權(quán)信號(hào)BGi中央仲裁器中央仲裁器設(shè)備接口設(shè)備接口0設(shè)備接口設(shè)備接口1設(shè)備接口設(shè)備接口nBR0BG0BR1BG1DABGnBRn優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 響應(yīng)時(shí)間快響應(yīng)時(shí)間快 優(yōu)先級(jí)靈敏：優(yōu)先級(jí)靈敏： 預(yù)先固定；預(yù)先固定； 可通過(guò)程序來(lái)改變優(yōu)先次序；可通過(guò)程序來(lái)改變優(yōu)先次序； 可采用屏蔽可采用屏蔽(制止制止)某個(gè)懇求的方法，某個(gè)懇求的方法， 不響應(yīng)來(lái)自無(wú)效設(shè)備的懇求不響應(yīng)來(lái)自無(wú)效設(shè)備的懇求缺

30、點(diǎn)：控制復(fù)雜，增加線數(shù)缺點(diǎn)：控制復(fù)雜，增加線數(shù)。 2. 分布式仲裁分布式仲裁分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主功分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主功能模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器能模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器當(dāng)它們有總線懇求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送當(dāng)它們有總線懇求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線到共享的仲裁總線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線上的編號(hào)與自己的編號(hào)進(jìn)展比較上的編號(hào)與自己的編號(hào)進(jìn)展比較 假如仲裁總線上的優(yōu)先級(jí)大，那么總線懇求不假如仲裁總線上的優(yōu)先級(jí)大，那么總線懇求不 予響應(yīng)，設(shè)備撤消其仲裁號(hào)予響應(yīng)，設(shè)備撤消其仲裁號(hào) 獲勝者的仲裁號(hào)保存在仲裁總

31、線上獲勝者的仲裁號(hào)保存在仲裁總線上顯然，分布式仲裁以?xún)?yōu)先級(jí)仲裁策略為根底顯然，分布式仲裁以?xún)?yōu)先級(jí)仲裁策略為根底二、總線的定時(shí)二、總線的定時(shí)總線的一次信息傳送過(guò)程，大致可分為如總線的一次信息傳送過(guò)程，大致可分為如下五個(gè)階段：下五個(gè)階段：懇求總線懇求總線總線仲裁總線仲裁尋址尋址(目的地址目的地址)信息傳送信息傳送狀態(tài)返回狀態(tài)返回(或錯(cuò)誤報(bào)告或錯(cuò)誤報(bào)告) 為了同步主方、從方的操作，必須制訂定為了同步主方、從方的操作，必須制訂定時(shí)協(xié)議時(shí)協(xié)議定時(shí)：事件出如今總線上的時(shí)序關(guān)系定時(shí)：事件出如今總線上的時(shí)序關(guān)系兩種定時(shí)方式：兩種定時(shí)方式： 同步方式同步方式 異步方式異步方式在同步定時(shí)協(xié)議中，事件出如今總線上的

32、時(shí)刻由總在同步定時(shí)協(xié)議中，事件出如今總線上的時(shí)刻由總線時(shí)鐘信號(hào)來(lái)確定線時(shí)鐘信號(hào)來(lái)確定同步定時(shí)適用于總線長(zhǎng)度較短、各功能模塊存同步定時(shí)適用于總線長(zhǎng)度較短、各功能模塊存取時(shí)間比較接近的情況取時(shí)間比較接近的情況 優(yōu)點(diǎn)：以固定時(shí)鐘進(jìn)展控制，控制簡(jiǎn)單優(yōu)點(diǎn)：以固定時(shí)鐘進(jìn)展控制，控制簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 必須考慮與慢速設(shè)備的同步，系統(tǒng)傳必須考慮與慢速設(shè)備的同步，系統(tǒng)傳 輸效率不高工作在同一時(shí)鐘頻率下輸效率不高工作在同一時(shí)鐘頻率下 存在時(shí)鐘偏向存在時(shí)鐘偏向讀數(shù)據(jù)的同步時(shí)序：讀數(shù)據(jù)的同步時(shí)序：CPU發(fā)讀命令發(fā)讀命令存儲(chǔ)器地址譯碼存儲(chǔ)器地址譯碼讀出數(shù)據(jù)讀出數(shù)據(jù)總線時(shí)鐘總線時(shí)鐘啟動(dòng)信號(hào)啟動(dòng)信號(hào)讀命令讀命令認(rèn)可認(rèn)可地址

33、地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)地址線地址線數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線讀操作讀操作 總線上的各部件有各自的時(shí)鐘，以應(yīng)答方式總線上的各部件有各自的時(shí)鐘，以應(yīng)答方式 同步傳送同步傳送在異步定時(shí)協(xié)議中，后一事件出如今總線上在異步定時(shí)協(xié)議中，后一事件出如今總線上的時(shí)刻取決于前一事件的完畢，即建立在應(yīng)的時(shí)刻取決于前一事件的完畢，即建立在應(yīng)答式或互鎖機(jī)制根底上答式或互鎖機(jī)制根底上不需要統(tǒng)一的公共時(shí)鐘信號(hào)不需要統(tǒng)一的公共時(shí)鐘信號(hào)異步定時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是總線周期長(zhǎng)度可變，不把響應(yīng)異步定時(shí)的優(yōu)點(diǎn)是總線周期長(zhǎng)度可變，不把響應(yīng)時(shí)間強(qiáng)加到功能模塊上，因此允許快速和慢速時(shí)間強(qiáng)加到功能模塊上，因此允許快速和慢速的功能模塊連接到同一總線上的功能模塊連接到同一總線上

34、 優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)傳輸效率高優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)傳輸效率高 缺點(diǎn)：增加總線控制的復(fù)雜性，增加了本錢(qián)缺點(diǎn)：增加總線控制的復(fù)雜性，增加了本錢(qián)讀命令讀命令主同步主同步(MSYN)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址地址地址線地址線從同步從同步(SSYN) 讀數(shù)據(jù)的異步時(shí)序：讀數(shù)據(jù)的異步時(shí)序：主方：發(fā)讀命令主方：發(fā)讀命令 啟動(dòng)主同步啟動(dòng)主同步 從方響應(yīng)從方響應(yīng) 發(fā)送數(shù)據(jù)發(fā)送數(shù)據(jù) 存儲(chǔ)器地址信號(hào)存儲(chǔ)器地址信號(hào) 從同步有效從同步有效 CPU讀取數(shù)據(jù)讀取數(shù)據(jù) 從方測(cè)到主同步撤消從方測(cè)到主同步撤消主方測(cè)主方測(cè)到從同步撤消到從同步撤消 撤消主同步撤消主同步 撤消從同步撤消從同步 撤消數(shù)據(jù)、撤消數(shù)據(jù)、地址、命令地址、命令CPU例：存儲(chǔ)器例：

35、存儲(chǔ)器懇求懇求應(yīng)答應(yīng)答例例4結(jié)合仲裁和數(shù)傳控制兩個(gè)過(guò)程結(jié)合仲裁和數(shù)傳控制兩個(gè)過(guò)程仲裁采用集中式二維構(gòu)造：仲裁采用集中式二維構(gòu)造： 獨(dú)立懇求獨(dú)立懇求 鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式總線事務(wù)：總線事務(wù)： 某主設(shè)備懇求占用總線，發(fā)某主設(shè)備懇求占用總線，發(fā)BRi 當(dāng)前總線周期完畢，裁決器根據(jù)獨(dú)立懇求方式的優(yōu)當(dāng)前總線周期完畢，裁決器根據(jù)獨(dú)立懇求方式的優(yōu) 先先級(jí)給予響應(yīng)，發(fā)級(jí)給予響應(yīng)，發(fā)BGi BGi鏈?zhǔn)絺魉椭恋谝粋€(gè)有懇求的設(shè)備，該設(shè)備即下降自鏈?zhǔn)絺魉椭恋谝粋€(gè)有懇求的設(shè)備，該設(shè)備即下降自己的己的BRi信號(hào)，并發(fā)信號(hào)，并發(fā)SACK作出響應(yīng)答復(fù)作出響應(yīng)答復(fù) 裁決器收到裁決器收到SACK信號(hào)，即下降信號(hào)，即下降BGi

36、作出答復(fù)作出答復(fù) 假設(shè)此時(shí)無(wú)其他設(shè)備正在使用總線假設(shè)此時(shí)無(wú)其他設(shè)備正在使用總線(BUSY=0)，由該設(shè)備，由該設(shè)備置置“1BUSY，表示占用總線，表示占用總線 數(shù)傳完畢，撤消數(shù)傳完畢，撤消BUSY及及SACK，由，由CPU重新獲得總重新獲得總線控制權(quán)線控制權(quán) 假設(shè)仲裁完畢時(shí)總線正忙現(xiàn)行主假設(shè)仲裁完畢時(shí)總線正忙現(xiàn)行主-從設(shè)備正在進(jìn)展數(shù)從設(shè)備正在進(jìn)展數(shù)傳，那么等待，直至傳，那么等待，直至BUSY為低非忙為低非忙 裁決與數(shù)傳并行執(zhí)行；裁決與數(shù)傳并行執(zhí)行； 增加增加SACK信號(hào)，作為獲勝響應(yīng)信號(hào)信號(hào)，作為獲勝響應(yīng)信號(hào)三、總線數(shù)據(jù)傳送形式三、總線數(shù)據(jù)傳送形式 裁決的優(yōu)勝者，獲得總線的控制權(quán)裁決的優(yōu)勝者，

37、獲得總線的控制權(quán) 目的：進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送目的：進(jìn)展數(shù)據(jù)傳送總線標(biāo)準(zhǔn)大都能支持以下四類(lèi)形式的數(shù)據(jù)總線標(biāo)準(zhǔn)大都能支持以下四類(lèi)形式的數(shù)據(jù)傳送：傳送： 讀、寫(xiě)操作讀、寫(xiě)操作 塊傳送操作塊傳送操作 寫(xiě)后讀、讀修改寫(xiě)操作寫(xiě)后讀、讀修改寫(xiě)操作 播送、廣集操作播送、廣集操作 讀、寫(xiě)操作讀、寫(xiě)操作讀操作：從方讀操作：從方主方主方 寫(xiě)操作：主方寫(xiě)操作：主方從方從方主方先以一個(gè)總線周期發(fā)出命令和從方地址，經(jīng)過(guò)主方先以一個(gè)總線周期發(fā)出命令和從方地址，經(jīng)過(guò)一定的延時(shí)再開(kāi)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送總線周期一定的延時(shí)再開(kāi)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳送總線周期為了進(jìn)步總線利用率，減少延時(shí)損失，主方完成尋為了進(jìn)步總線利用率，減少延時(shí)損失，主方完成尋址總線周期后可讓出

38、總線控制權(quán)，以使其他主方址總線周期后可讓出總線控制權(quán)，以使其他主方完成更緊迫的操作。完成更緊迫的操作。 然后再重新競(jìng)爭(zhēng)總線，完成數(shù)據(jù)傳送總線周然后再重新競(jìng)爭(zhēng)總線，完成數(shù)據(jù)傳送總線周期期 塊傳送操作塊傳送操作 只需給出塊的起始地址，然后對(duì)固定塊長(zhǎng)度只需給出塊的起始地址，然后對(duì)固定塊長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地讀出或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地讀出或?qū)懭?對(duì)于對(duì)于CPU(主方主方)、存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器(從方從方)而言的塊傳而言的塊傳送，常稱(chēng)為猝發(fā)式傳送，其塊長(zhǎng)一般固定為送，常稱(chēng)為猝發(fā)式傳送，其塊長(zhǎng)一般固定為數(shù)據(jù)線寬度數(shù)據(jù)線寬度(存儲(chǔ)器字長(zhǎng)存儲(chǔ)器字長(zhǎng))的的n倍倍 寫(xiě)后讀、讀修改寫(xiě)操作寫(xiě)后讀、讀修改寫(xiě)操作只給出一個(gè)地

39、址，或進(jìn)展先寫(xiě)后讀操作，或進(jìn)展只給出一個(gè)地址，或進(jìn)展先寫(xiě)后讀操作，或進(jìn)展先讀后寫(xiě)操作先讀后寫(xiě)操作前者用于校驗(yàn)?zāi)康模笳哂糜诙嗟莱绦蛳到y(tǒng)中對(duì)前者用于校驗(yàn)?zāi)康?，后者用于多道程序系統(tǒng)中對(duì)共享存儲(chǔ)資源的保護(hù)共享存儲(chǔ)資源的保護(hù)這兩種操作和猝發(fā)式操作一樣，主方掌管總這兩種操作和猝發(fā)式操作一樣，主方掌管總線直到整個(gè)操作完成線直到整個(gè)操作完成 播送、廣集操作播送、廣集操作一般數(shù)據(jù)傳送只在一個(gè)主方和一個(gè)從方之間進(jìn)一般數(shù)據(jù)傳送只在一個(gè)主方和一個(gè)從方之間進(jìn)展展 點(diǎn)對(duì)點(diǎn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)但有的總線允許一個(gè)主方對(duì)多個(gè)從方進(jìn)展寫(xiě)但有的總線允許一個(gè)主方對(duì)多個(gè)從方進(jìn)展寫(xiě)操作，這種操作稱(chēng)為播送操作，這種操作稱(chēng)為播送 點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)對(duì)多與播送相反

40、的操作稱(chēng)為廣集，它將選定的多個(gè)從與播送相反的操作稱(chēng)為廣集，它將選定的多個(gè)從方數(shù)據(jù)在總線上完成方數(shù)據(jù)在總線上完成AND或或OR操作，用以檢測(cè)操作，用以檢測(cè)多個(gè)中斷源多個(gè)中斷源 多對(duì)點(diǎn)多對(duì)點(diǎn)8.1 8.1 總線的概念和構(gòu)造形態(tài)總線的概念和構(gòu)造形態(tài)8.2 8.2 總線接口總線接口8.3 8.3 總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送形式總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送形式8.4 PCI8.4 PCI總線總線一、概述一、概述PCI總線總線Peripheral Component Interconnet) 外圍設(shè)備互連外圍設(shè)備互連PCI是一種新型的高帶寬的、獨(dú)立于處理器是一種新型的高帶寬的、獨(dú)立于處理器的總線，廣泛應(yīng)用于

41、桌面系統(tǒng)、效勞器系統(tǒng)的總線，廣泛應(yīng)用于桌面系統(tǒng)、效勞器系統(tǒng)以及便攜機(jī)中。以及便攜機(jī)中。特點(diǎn)：特點(diǎn)： 高性能、支持線性猝發(fā)方式高性能、支持線性猝發(fā)方式 獨(dú)立于處理器獨(dú)立于處理器 采用多路復(fù)用技術(shù)采用多路復(fù)用技術(shù) 具有自動(dòng)配置功能具有自動(dòng)配置功能 采用集中式獨(dú)立仲裁方式，采用集中式獨(dú)立仲裁方式， 裁決與數(shù)傳并行進(jìn)展裁決與數(shù)傳并行進(jìn)展 多種標(biāo)準(zhǔn)格式，分別支持：多種標(biāo)準(zhǔn)格式，分別支持：V/5V 64V/5V處理器處理器/Cache處理器處理器/Cache主存主存控制器控制器主存主存PCI設(shè)備設(shè)備PCI設(shè)備設(shè)備主設(shè)備主設(shè)備HOSTHOST橋橋目的設(shè)備目的設(shè)備RAM目的設(shè)備目的設(shè)備I/OPCIPCI設(shè)備設(shè)

42、備PCI/LEGACYPCI/LEGACY總線橋總線橋PCI/PCIPCI/PCI橋橋LAGACY設(shè)備設(shè)備LAGACY設(shè)備設(shè)備PCI設(shè)備設(shè)備PCI設(shè)備設(shè)備PCI總線構(gòu)造框圖PCIPCI總線總線PCIPCI總線總線HOSTHOST總線總線LEGACYLEGACY總線總線連接各種高速的連接各種高速的PCI設(shè)備，設(shè)備，PCI設(shè)備可以是主設(shè)備，也可以是從設(shè)備，或設(shè)備可以是主設(shè)備，也可以是從設(shè)備，或兼而有之兼而有之在在PCI設(shè)備中不存在設(shè)備中不存在DMA的概念，這是因?yàn)榈母拍睿@是因?yàn)镻CI總線支持無(wú)限的猝發(fā)式傳總線支持無(wú)限的猝發(fā)式傳送送系統(tǒng)中允許有多條系統(tǒng)中允許有多條PCI總線，它們可以使用總線，它們

43、可以使用HOST橋與橋與HOST總線相連，也可總線相連，也可使用使用PCI/PCI橋與已和橋與已和HOST總線相連的總線相連的PCI總線相連總線相連二、二、PCI總線信號(hào)總線信號(hào)使用同步時(shí)序協(xié)議，總線時(shí)鐘使用同步時(shí)序協(xié)議，總線時(shí)鐘CLK為方波信號(hào)，頻率為為方波信號(hào)，頻率為采用采用32/64位數(shù)據(jù)線和位數(shù)據(jù)線和32位地址線，數(shù)據(jù)線和地位地址線，數(shù)據(jù)線和地址線是一組線，分時(shí)復(fù)用址線是一組線，分時(shí)復(fù)用總線周期類(lèi)型由總線周期類(lèi)型由C/BE線上的總線命令給出線上的總線命令給出采用集中式仲裁方式，總線懇求信號(hào)采用集中式仲裁方式，總線懇求信號(hào)REQ ,總線受總線受權(quán)信號(hào)權(quán)信號(hào)GNT IDSEL初始化設(shè)備選擇

44、用于配置讀寫(xiě)期間的芯片選初始化設(shè)備選擇用于配置讀寫(xiě)期間的芯片選擇擇其他控制信號(hào)：其他控制信號(hào)：LOCK、PERR、SERR 其他可選類(lèi)信號(hào)、其他可選類(lèi)信號(hào)、JTAG信號(hào)信號(hào) 一個(gè)總線周期由一個(gè)地址期及一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)一個(gè)總線周期由一個(gè)地址期及一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)期組成?？偩€周期長(zhǎng)度由周期類(lèi)型和期組成?？偩€周期長(zhǎng)度由周期類(lèi)型和FRAME幀、幀、IRDY主就緒、主就緒、TRDY目的就目的就緒和緒和STOP停頓等信號(hào)控制；停頓等信號(hào)控制； 握手：握手： 啟動(dòng)總線周期的主設(shè)備，在地址期送出啟動(dòng)總線周期的主設(shè)備，在地址期送出 總線命令和目的設(shè)備地址。目的設(shè)備以總線命令和目的設(shè)備地址。目的設(shè)備以 DEVSEL設(shè)備

45、選擇信號(hào)予以響應(yīng)設(shè)備選擇信號(hào)予以響應(yīng) 數(shù)傳握手信號(hào)為數(shù)傳握手信號(hào)為IRDY和和TRDY三、總線周期類(lèi)型三、總線周期類(lèi)型PCI總線周期由當(dāng)前被受權(quán)的主設(shè)備發(fā)起總線周期由當(dāng)前被受權(quán)的主設(shè)備發(fā)起 支持任何主從設(shè)備之間點(diǎn)到點(diǎn)的對(duì)等訪問(wèn)支持任何主從設(shè)備之間點(diǎn)到點(diǎn)的對(duì)等訪問(wèn) 支持播送讀寫(xiě)支持播送讀寫(xiě)PCI總線周期類(lèi)型由主設(shè)備在總線周期類(lèi)型由主設(shè)備在C/BE3-0線上線上送出的送出的4位總線命令代碼指明，被目的設(shè)備位總線命令代碼指明，被目的設(shè)備譯碼確認(rèn)，然后主從雙方協(xié)調(diào)配合完成指定譯碼確認(rèn)，然后主從雙方協(xié)調(diào)配合完成指定的總線周期操作的總線周期操作 PCI總線共有總線共有12種周期類(lèi)型，另種周期類(lèi)型，另4種保

46、存種保存 存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)總線周期寫(xiě)總線周期 I/O讀讀/寫(xiě)總線周期寫(xiě)總線周期 存儲(chǔ)器多重讀周期存儲(chǔ)器多重讀周期 存儲(chǔ)器讀行周期存儲(chǔ)器讀行周期 存儲(chǔ)器寫(xiě)和使無(wú)效周期存儲(chǔ)器寫(xiě)和使無(wú)效周期 特殊周期特殊周期 中斷確認(rèn)總線周期中斷確認(rèn)總線周期 配置讀配置讀/寫(xiě)周期寫(xiě)周期 雙地址周期雙地址周期 存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)總線周期寫(xiě)總線周期 I/O讀讀/寫(xiě)總線周期寫(xiě)總線周期以猝發(fā)式傳送為根本機(jī)制，一次猝發(fā)式傳送總以猝發(fā)式傳送為根本機(jī)制，一次猝發(fā)式傳送總線周期通常由一個(gè)地址期和一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)周線周期通常由一個(gè)地址期和一個(gè)或幾個(gè)數(shù)據(jù)周期組成期組成存儲(chǔ)器讀存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)周期的操作，取決于寫(xiě)周期的操作，取決于PCI

47、總線上的存總線上的存儲(chǔ)器控制器是否支持存儲(chǔ)器儲(chǔ)器控制器是否支持存儲(chǔ)器/cache之間的之間的PCI傳傳輸協(xié)議，假如支持，那么存儲(chǔ)器讀輸協(xié)議，假如支持，那么存儲(chǔ)器讀/寫(xiě)一般是通寫(xiě)一般是通過(guò)過(guò)cache來(lái)進(jìn)展；否那么，是以數(shù)據(jù)塊非緩存方來(lái)進(jìn)展；否那么，是以數(shù)據(jù)塊非緩存方式來(lái)傳輸式來(lái)傳輸 存儲(chǔ)器多重讀周期存儲(chǔ)器多重讀周期 存儲(chǔ)器讀行周期存儲(chǔ)器讀行周期 猝發(fā)長(zhǎng)度不同猝發(fā)長(zhǎng)度不同 存儲(chǔ)器寫(xiě)和使無(wú)效周期存儲(chǔ)器寫(xiě)和使無(wú)效周期 存儲(chǔ)器寫(xiě)和使無(wú)效周期與存儲(chǔ)器寫(xiě)周期的區(qū)存儲(chǔ)器寫(xiě)和使無(wú)效周期與存儲(chǔ)器寫(xiě)周期的區(qū)別在于，前者不僅保證一個(gè)完好的別在于，前者不僅保證一個(gè)完好的cache行被行被寫(xiě)入，而且在總線上播送寫(xiě)入，而

48、且在總線上播送“無(wú)效信息，命令無(wú)效信息，命令其他其他cache中的同一行地址變?yōu)闊o(wú)效中的同一行地址變?yōu)闊o(wú)效 特殊周期特殊周期 用于主設(shè)備將其信息用于主設(shè)備將其信息(如狀態(tài)信息如狀態(tài)信息)播送播送 到多個(gè)目的方，目的方無(wú)需以到多個(gè)目的方，目的方無(wú)需以DEVSEL信號(hào)信號(hào)響應(yīng)，但無(wú)權(quán)終止此操作響應(yīng)，但無(wú)權(quán)終止此操作 中斷確認(rèn)總線周期中斷確認(rèn)總線周期 即中斷響應(yīng)周期即中斷響應(yīng)周期 配置讀配置讀/寫(xiě)周期寫(xiě)周期 PCI有三個(gè)互相獨(dú)立的物理地址空間，即存儲(chǔ)有三個(gè)互相獨(dú)立的物理地址空間，即存儲(chǔ)器、器、I/O、配置空間、配置空間 配置空間為配置空間為256個(gè)內(nèi)部存放器，用于保存系統(tǒng)初個(gè)內(nèi)部存放器，用于保存系統(tǒng)

49、初始化設(shè)置的配置參數(shù)。始化設(shè)置的配置參數(shù)。 CPU通過(guò)通過(guò)HOST橋的配置地址、配置數(shù)據(jù)存放器橋的配置地址、配置數(shù)據(jù)存放器訪問(wèn)訪問(wèn)PCI設(shè)備的配置空間設(shè)備的配置空間 雙地址周期雙地址周期 用于主方指示它正在使用用于主方指示它正在使用64位地址位地址四、四、PCI總線的數(shù)傳規(guī)程總線的數(shù)傳規(guī)程 讀操作總線周期時(shí)序例如讀操作總線周期時(shí)序例如PCI總線周期操作過(guò)程的特點(diǎn)：總線周期操作過(guò)程的特點(diǎn)： 采用同步時(shí)序協(xié)議，總線上所有事件，即信號(hào)電平轉(zhuǎn)換出如今時(shí)采用同步時(shí)序協(xié)議，總線上所有事件，即信號(hào)電平轉(zhuǎn)換出如今時(shí) 鐘信號(hào)的下跳沿時(shí)刻，而對(duì)信號(hào)的采樣出如今時(shí)鐘信號(hào)的上跳沿鐘信號(hào)的下跳沿時(shí)刻，而對(duì)信號(hào)的采樣出如

50、今時(shí)鐘信號(hào)的上跳沿 時(shí)刻時(shí)刻 總線周期由被受權(quán)的主方啟動(dòng)總線周期由被受權(quán)的主方啟動(dòng) 以幀以幀F(xiàn)RAME#(=FRAME)信號(hào)變?yōu)橛行?lái)指示一個(gè)總線周期的開(kāi)場(chǎng)信號(hào)變?yōu)橛行?lái)指示一個(gè)總線周期的開(kāi)場(chǎng) 一個(gè)總線周期由一個(gè)地址期和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)期組成，在地址期一個(gè)總線周期由一個(gè)地址期和一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)期組成，在地址期 內(nèi)除給出目的地址外，內(nèi)除給出目的地址外， 還在還在C/BE#線上給出總線命令以指明總線線上給出總線命令以指明總線 周期類(lèi)型周期類(lèi)型 地址期為一個(gè)總線時(shí)鐘周期，一個(gè)數(shù)據(jù)期在沒(méi)有等待狀態(tài)下也是地址期為一個(gè)總線時(shí)鐘周期，一個(gè)數(shù)據(jù)期在沒(méi)有等待狀態(tài)下也是 一個(gè)時(shí)鐘周期一個(gè)時(shí)鐘周期 總線周期長(zhǎng)度由主方確

51、定，在總線周期期間總線周期長(zhǎng)度由主方確定，在總線周期期間FRAME#持續(xù)有效，但持續(xù)有效，但 在最后一個(gè)數(shù)據(jù)期開(kāi)場(chǎng)前撤除在最后一個(gè)數(shù)據(jù)期開(kāi)場(chǎng)前撤除 主方啟動(dòng)一個(gè)總線周期時(shí)要求目的方確認(rèn)，目的方對(duì)地址譯碼，主方啟動(dòng)一個(gè)總線周期時(shí)要求目的方確認(rèn)，目的方對(duì)地址譯碼， 在延遲一個(gè)時(shí)鐘周期后發(fā)出在延遲一個(gè)時(shí)鐘周期后發(fā)出DEVSEL#信號(hào)給予響應(yīng)，否那么主設(shè)信號(hào)給予響應(yīng)，否那么主設(shè) 備終止總線周期備終止總線周期 主方完畢一個(gè)總線周期時(shí)不要求目的方確認(rèn)，以主方完畢一個(gè)總線周期時(shí)不要求目的方確認(rèn)，以FRAME#告之；告之； 目的方感知目的方感知FRAME#無(wú)效，即進(jìn)展最后一次數(shù)傳無(wú)效，即進(jìn)展最后一次數(shù)傳 IR

52、DY#和和TRDY#為主、從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，主或從方未準(zhǔn)備好為主、從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)，主或從方未準(zhǔn)備好 時(shí)，可使信號(hào)無(wú)效，由主方插入等待信號(hào)時(shí)，可使信號(hào)無(wú)效，由主方插入等待信號(hào) 讀準(zhǔn)備好：主方準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；從方已將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上讀準(zhǔn)備好：主方準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；從方已將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上 寫(xiě)準(zhǔn)備好：主方已將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上；從方準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)寫(xiě)準(zhǔn)備好：主方已將數(shù)據(jù)送到數(shù)據(jù)總線上；從方準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù) 當(dāng)目的方出現(xiàn)故障時(shí)，以當(dāng)目的方出現(xiàn)故障時(shí)，以STOP信號(hào)有效通知主方終止總線周期信號(hào)有效通知主方終止總線周期當(dāng)主方獲得總線控制權(quán)，且總線非當(dāng)主方獲得總線控制權(quán)，且總線非忙時(shí)，使忙時(shí)，使FRAME#

53、有效，進(jìn)入數(shù)有效，進(jìn)入數(shù)傳傳T2開(kāi)場(chǎng)時(shí)，從方選中，并獲知本開(kāi)場(chǎng)時(shí)，從方選中，并獲知本總線周期操作類(lèi)型總線周期操作類(lèi)型T2下降沿，轉(zhuǎn)換復(fù)用總線功能，期間下降沿，轉(zhuǎn)換復(fù)用總線功能，期間主、從方作數(shù)傳準(zhǔn)備，假設(shè)主方準(zhǔn)備主、從方作數(shù)傳準(zhǔn)備，假設(shè)主方準(zhǔn)備好，使好，使IRDY#有效有效被選中的從方給出確認(rèn)信號(hào)，被選中的從方給出確認(rèn)信號(hào)，DEVSEL#有效，假設(shè)從方數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，有效，假設(shè)從方數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，那么使那么使TRDY#有效，有效，通知主方總線上數(shù)據(jù)有效通知主方總線上數(shù)據(jù)有效主方由主方由T4上升沿讀取數(shù)據(jù)，假設(shè)下一上升沿讀取數(shù)據(jù)，假設(shè)下一周期仍可讀取數(shù)據(jù)，那么置位字節(jié)允周期仍可讀取數(shù)據(jù)，那么置位字節(jié)允許線，否那么進(jìn)入等待狀態(tài)許線，否那么進(jìn)入等待狀態(tài)假設(shè)從設(shè)備未準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)假設(shè)從設(shè)備未準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)(TRDY#無(wú)效無(wú)效)，數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)2延遲送出延遲送出(數(shù)據(jù)