第7章總線(xiàn)系統(tǒng)

1、 總線(xiàn)的基本概念 總線(xiàn)結(jié)構(gòu) 總線(xiàn)控制 總線(xiàn)接口 常用總線(xiàn)第七章第七章 總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間的互聯(lián)方式：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各部件之間的互聯(lián)方式： 分散式連接分散式連接 總線(xiàn)式連接總線(xiàn)式連接7.1 7.1 總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)的基本概念 總線(xiàn)：總線(xiàn)：是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)機(jī)構(gòu)，是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的互聯(lián)機(jī)構(gòu)，是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送是多個(gè)系統(tǒng)功能部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送的公共通路。的公共通路。 借助總線(xiàn)連接，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)功能部件之間實(shí)現(xiàn)地址、數(shù)據(jù)和控制信息的交信息的交換換，并在爭(zhēng)用資源爭(zhēng)用資源的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作。7.1 7.1 總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)的兩個(gè)基本特征：總線(xiàn)的兩

2、個(gè)基本特征：共享性：共享性：指多個(gè)部件連接在同一組總指多個(gè)部件連接在同一組總線(xiàn)上，各部件之間相互交換的信息都線(xiàn)上，各部件之間相互交換的信息都可以通過(guò)這組總線(xiàn)傳送?？梢酝ㄟ^(guò)這組總線(xiàn)傳送。分時(shí)性：分時(shí)性：同一時(shí)刻總線(xiàn)只能在一對(duì)部同一時(shí)刻總線(xiàn)只能在一對(duì)部件之間傳送信息，系統(tǒng)中的多個(gè)部件件之間傳送信息，系統(tǒng)中的多個(gè)部件不能同時(shí)傳送信息。不能同時(shí)傳送信息。7.1 總線(xiàn)的基本概念1.1.總線(xiàn)的特性：總線(xiàn)的特性：物理特性：物理特性：指總線(xiàn)的物理連接方式。指總線(xiàn)的物理連接方式。功能特性：功能特性：總線(xiàn)中每一根線(xiàn)的功能。總線(xiàn)中每一根線(xiàn)的功能。電氣特性：電氣特性：每一根線(xiàn)上信號(hào)的傳遞方每一根線(xiàn)上信號(hào)的傳遞方向及有

3、效電平范圍。向及有效電平范圍。時(shí)間特性：時(shí)間特性：每根線(xiàn)在什么時(shí)間有效。每根線(xiàn)在什么時(shí)間有效。7.1 總線(xiàn)的基本概念2.2.總線(xiàn)的分類(lèi)總線(xiàn)的分類(lèi)* * 注：按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，有多種分類(lèi)方法注：按照不同的分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，有多種分類(lèi)方法一、按照總線(xiàn)傳輸?shù)膬?nèi)容分類(lèi)一、按照總線(xiàn)傳輸?shù)膬?nèi)容分類(lèi) （1 1）數(shù)據(jù)總線(xiàn)）數(shù)據(jù)總線(xiàn) （2 2）地址總線(xiàn)）地址總線(xiàn) （3 3）控制總線(xiàn)）控制總線(xiàn)二、按照總線(xiàn)在單處理器系統(tǒng)中的位置，分為三類(lèi)：二、按照總線(xiàn)在單處理器系統(tǒng)中的位置，分為三類(lèi)：（1 1）片內(nèi)總線(xiàn)：）片內(nèi)總線(xiàn)：CPUCPU內(nèi)部連接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線(xiàn)。內(nèi)部連接各寄存器及運(yùn)算部件之間的總線(xiàn)。（片級(jí)（片級(jí)總線(xiàn)總

4、線(xiàn) ）（2 2）系統(tǒng)總線(xiàn)：）系統(tǒng)總線(xiàn)：CPUCPU同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件之間互相連接的同計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的其他高速功能部件之間互相連接的總線(xiàn)?？偩€(xiàn)。（內(nèi)部總線(xiàn)（內(nèi)部總線(xiàn) ）（3 3）I/OI/O總線(xiàn)：總線(xiàn)：中、低速中、低速I(mǎi)/OI/O設(shè)備之間互相連接的總線(xiàn)設(shè)備之間互相連接的總線(xiàn)（外部總線(xiàn)（外部總線(xiàn) ）。7.1 總線(xiàn)的基本概念3.3.總線(xiàn)的性能指標(biāo)總線(xiàn)的性能指標(biāo) 總線(xiàn)寬度：總線(xiàn)寬度：數(shù)據(jù)總線(xiàn)的條數(shù)，用數(shù)據(jù)總線(xiàn)的條數(shù)，用bitbit（位）表示，目前（位）表示，目前常用的是常用的是3232位和位和6464位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。位數(shù)據(jù)總線(xiàn)。 總線(xiàn)帶寬：總線(xiàn)帶寬：總線(xiàn)上每秒能傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量，單位是總線(xiàn)上每秒能

5、傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量，單位是MB/sMB/s。例如，PCI總線(xiàn)的寬度為32位，總線(xiàn)時(shí)鐘頻率為33 MHz，則最大數(shù)據(jù)傳輸速率為 信號(hào)線(xiàn)數(shù)：信號(hào)線(xiàn)數(shù)：地址、數(shù)據(jù)、控制總線(xiàn)的總和，信號(hào)線(xiàn)數(shù)與地址、數(shù)據(jù)、控制總線(xiàn)的總和，信號(hào)線(xiàn)數(shù)與性能不成正比，但反映了總線(xiàn)的復(fù)雜程度。性能不成正比，但反映了總線(xiàn)的復(fù)雜程度。7.1 總線(xiàn)的基本概念132 MB/s。 總線(xiàn)時(shí)鐘頻率：總線(xiàn)時(shí)鐘頻率：總線(xiàn)中各種信號(hào)的定時(shí)基準(zhǔn)?？偩€(xiàn)中各種信號(hào)的定時(shí)基準(zhǔn)?？偩€(xiàn)時(shí)鐘的周期稱(chēng)為總線(xiàn)周期總線(xiàn)周期。（同步總線(xiàn)同步總線(xiàn)和和異步總線(xiàn)異步總線(xiàn)） 多路復(fù)用技術(shù)：多路復(fù)用技術(shù)：為了提高總線(xiàn)效率，將數(shù)據(jù)總為了提高總線(xiàn)效率，將數(shù)據(jù)總線(xiàn)與地址總線(xiàn)共用一組物理

6、線(xiàn)路，總線(xiàn)在某一線(xiàn)與地址總線(xiàn)共用一組物理線(xiàn)路，總線(xiàn)在某一時(shí)刻傳輸?shù)刂反a，而在另一時(shí)刻傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)刻傳輸?shù)刂反a，而在另一時(shí)刻傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)或命令信號(hào)或命令信號(hào)7.1 總線(xiàn)的基本概念4.4.總線(xiàn)的組成總線(xiàn)的組成 信號(hào)線(xiàn)：信號(hào)線(xiàn)：包括地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)、控制、時(shí)序和包括地址線(xiàn)、數(shù)據(jù)線(xiàn)、控制、時(shí)序和中斷信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)、備用線(xiàn)。中斷信號(hào)線(xiàn)、電源線(xiàn)、備用線(xiàn)。 總線(xiàn)控制器：總線(xiàn)控制器：總線(xiàn)判優(yōu)控制邏輯和通信控制邏總線(xiàn)判優(yōu)控制邏輯和通信控制邏輯。輯。 接口電路：接口電路：總線(xiàn)與各個(gè)部件之間需要通過(guò)接口總線(xiàn)與各個(gè)部件之間需要通過(guò)接口進(jìn)行連接。進(jìn)行連接。7.1 總線(xiàn)的基本概念5. 5. 總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸方式總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳

7、輸方式 串行傳送串行傳送按順序傳送一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制位，每次按順序傳送一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制位，每次一位。被傳送的數(shù)據(jù)需要在發(fā)送部件進(jìn)行并串變換，一位。被傳送的數(shù)據(jù)需要在發(fā)送部件進(jìn)行并串變換，稱(chēng)為稱(chēng)為拆卸拆卸，反之稱(chēng)為，反之稱(chēng)為裝配裝配。 并行傳送并行傳送 對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)位需要單獨(dú)一條傳輸線(xiàn)，信息有對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)位需要單獨(dú)一條傳輸線(xiàn)，信息有多少二進(jìn)制位組成，就需要多少條傳輸線(xiàn)。多少二進(jìn)制位組成，就需要多少條傳輸線(xiàn)。 并串傳送并串傳送 傳送單字節(jié)數(shù)據(jù)是采用并行方式，傳送多字傳送單字節(jié)數(shù)據(jù)是采用并行方式，傳送多字節(jié)時(shí)才用串行方式。節(jié)時(shí)才用串行方式。 分時(shí)傳送分時(shí)傳送 傳輸線(xiàn)上采用總線(xiàn)復(fù)用方式傳送地址和數(shù)據(jù)

8、傳輸線(xiàn)上采用總線(xiàn)復(fù)用方式傳送地址和數(shù)據(jù)信息；共享總線(xiàn)的部件分時(shí)使用總線(xiàn)。信息；共享總線(xiàn)的部件分時(shí)使用總線(xiàn)。7.1 總線(xiàn)的基本概念7.2 7.2 總線(xiàn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)結(jié)構(gòu) 根據(jù)連接方式不同，單機(jī)系統(tǒng)中采用的根據(jù)連接方式不同，單機(jī)系統(tǒng)中采用的總線(xiàn)結(jié)構(gòu)有兩種基本類(lèi)型：總線(xiàn)結(jié)構(gòu)有兩種基本類(lèi)型：?jiǎn)慰偩€(xiàn)系統(tǒng)單總線(xiàn)系統(tǒng)多總線(xiàn)系統(tǒng)多總線(xiàn)系統(tǒng)CPU主存設(shè)備適配器設(shè)備適配器系統(tǒng)總線(xiàn)1 1、單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)、單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：?jiǎn)慰偩€(xiàn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)充；：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易擴(kuò)充；缺點(diǎn)缺點(diǎn)：共享總線(xiàn)的各個(gè)部件需要分時(shí)使用總線(xiàn)，所以信息傳：共享總線(xiàn)的各個(gè)部件需要分時(shí)使用總線(xiàn)，所以信息傳輸吞吐量受到限制，會(huì)導(dǎo)致很

9、大的時(shí)間延遲。輸吞吐量受到限制，會(huì)導(dǎo)致很大的時(shí)間延遲。CPU主存設(shè)備適配器設(shè)備適配器存儲(chǔ)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)由于由于CPU與主存交換數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)多，故增加了存儲(chǔ)與主存交換數(shù)據(jù)的機(jī)會(huì)多，故增加了存儲(chǔ)總線(xiàn)解決此問(wèn)題，減輕了總線(xiàn)的負(fù)擔(dān)?？偩€(xiàn)解決此問(wèn)題，減輕了總線(xiàn)的負(fù)擔(dān)。2 2、雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)、雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)以存儲(chǔ)器為中心的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)以存儲(chǔ)器為中心的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu) 存儲(chǔ)總線(xiàn)（存儲(chǔ)總線(xiàn)（M總線(xiàn)）用來(lái)連接總線(xiàn)）用來(lái)連接CPU和主存，和主存，I/O總總線(xiàn)連接線(xiàn)連接CPU和外部設(shè)備。但外部設(shè)備和主存交換和外部設(shè)備。但外部設(shè)備和主存交換信息仍需要占用信息仍需要占用CPU，影響了，影響了CPU的工作效率。的工作效率。以以CPU為中心的

10、雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)為中心的雙總線(xiàn)結(jié)構(gòu)CPU主存設(shè)備適配器設(shè)備適配器IOPI/O總線(xiàn)三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)總線(xiàn)存儲(chǔ)總線(xiàn) 通道的功能：通道的功能：對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理；完成外設(shè)與主對(duì)外設(shè)的統(tǒng)一管理；完成外設(shè)與主存，存，CPU之間的數(shù)據(jù)傳送。之間的數(shù)據(jù)傳送。3 3、三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)、三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)主存總線(xiàn)主存總線(xiàn)：負(fù)責(zé)：負(fù)責(zé)CPU和主存的信息傳遞；和主存的信息傳遞；I/O總線(xiàn)總線(xiàn)：負(fù)責(zé)外設(shè)和：負(fù)責(zé)外設(shè)和CPU的信息傳遞；的信息傳遞；DMA總線(xiàn)總線(xiàn)：負(fù)責(zé)外設(shè)和主存的信息傳遞：負(fù)責(zé)外設(shè)和主存的信息傳遞4 4、四總線(xiàn)結(jié)構(gòu)、四總線(xiàn)結(jié)構(gòu)PCI總線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖總線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖5 5、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)舉例、總線(xiàn)結(jié)構(gòu)舉例 總線(xiàn)仲裁總線(xiàn)仲裁 總線(xiàn)通

11、信控制總線(xiàn)通信控制7.3 7.3 總線(xiàn)控制總線(xiàn)控制 連接到總線(xiàn)上的功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形連接到總線(xiàn)上的功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形態(tài)。態(tài)。CPUCPU及及I/OI/O模塊都可以作為主設(shè)備提出總線(xiàn)模塊都可以作為主設(shè)備提出總線(xiàn)請(qǐng)求。每次總線(xiàn)操作只能有一個(gè)主方占用總線(xiàn)請(qǐng)求。每次總線(xiàn)操作只能有一個(gè)主方占用總線(xiàn)控制權(quán)。控制權(quán)。 為了解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線(xiàn)控制權(quán)，必為了解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競(jìng)爭(zhēng)總線(xiàn)控制權(quán)，必須具有須具有總線(xiàn)仲裁部件總線(xiàn)仲裁部件，以某種方式選擇其中一，以某種方式選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總線(xiàn)的下一次主方。個(gè)主設(shè)備作為總線(xiàn)的下一次主方。一、總線(xiàn)仲裁一、總線(xiàn)仲裁 按照總線(xiàn)仲裁電路的設(shè)置不同，仲裁

12、方按照總線(xiàn)仲裁電路的設(shè)置不同，仲裁方式分為式分為集中式仲裁集中式仲裁和和分布式仲裁分布式仲裁兩類(lèi)。兩類(lèi)。集中式集中式 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)立請(qǐng)求方式獨(dú)立請(qǐng)求方式 分布式分布式總線(xiàn)仲裁總線(xiàn)仲裁（1 1）鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式）鏈?zhǔn)讲樵?xún)方式1. 1. 集中式仲裁集中式仲裁中央仲裁器設(shè)備接口0設(shè)備接口1設(shè)備接口NBGBRBSBR-總線(xiàn)請(qǐng)求信號(hào)；總線(xiàn)請(qǐng)求信號(hào)；BG-總線(xiàn)授權(quán)信號(hào)；總線(xiàn)授權(quán)信號(hào)；BS-總線(xiàn)忙總線(xiàn)忙 鏈?zhǔn)讲樵?xún)的過(guò)程：鏈?zhǔn)讲樵?xún)的過(guò)程： 總線(xiàn)仲裁器接到總線(xiàn)請(qǐng)求后，若總線(xiàn)仲裁器接到總線(xiàn)請(qǐng)求后，若BS=0，則總線(xiàn)授，則總線(xiàn)授權(quán)信號(hào)串行地從一個(gè)權(quán)信號(hào)串行地從一個(gè)I

13、/O接口傳送到下一個(gè)接口傳送到下一個(gè)I/O接接口；口； 假如假如BG到達(dá)的接口無(wú)總線(xiàn)請(qǐng)求，則繼續(xù)往下查到達(dá)的接口無(wú)總線(xiàn)請(qǐng)求，則繼續(xù)往下查詢(xún)；詢(xún)； 假如假如BG到達(dá)的接口有總線(xiàn)請(qǐng)求，到達(dá)的接口有總線(xiàn)請(qǐng)求，BG信號(hào)便不再信號(hào)便不再往下查詢(xún)，該往下查詢(xún)，該I/O接口就獲得了總線(xiàn)控制權(quán)，使接口就獲得了總線(xiàn)控制權(quán)，使BS=1。 特點(diǎn)：特點(diǎn)： 判優(yōu)方法簡(jiǎn)單，擴(kuò)充設(shè)備容易；判優(yōu)方法簡(jiǎn)單，擴(kuò)充設(shè)備容易； 總線(xiàn)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)較低的設(shè)備容易被忽略；總線(xiàn)請(qǐng)求優(yōu)先級(jí)較低的設(shè)備容易被忽略； 總線(xiàn)授權(quán)信號(hào)串行傳送，因設(shè)備的差錯(cuò)，容易造總線(xiàn)授權(quán)信號(hào)串行傳送，因設(shè)備的差錯(cuò)，容易造成堵塞。成堵塞。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：只用很少幾根線(xiàn)就能按

14、一定優(yōu)先次序?qū)嵵挥煤苌賻赘€(xiàn)就能按一定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線(xiàn)仲裁。現(xiàn)總線(xiàn)仲裁。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：對(duì)詢(xún)問(wèn)鏈的電路故障很敏感對(duì)詢(xún)問(wèn)鏈的電路故障很敏感。（2 2）計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式）計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)方式總線(xiàn)仲裁中央仲裁器設(shè)備接口0設(shè)備接口1設(shè)備接口NBRBS計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值地址線(xiàn)地址線(xiàn) 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)過(guò)程：計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢(xún)過(guò)程：各設(shè)備經(jīng)各設(shè)備經(jīng)BR發(fā)出請(qǐng)求；發(fā)出請(qǐng)求；總線(xiàn)仲裁電路判斷：當(dāng)總線(xiàn)仲裁電路判斷：當(dāng)BS=0時(shí)，開(kāi)始計(jì)數(shù)；時(shí)，開(kāi)始計(jì)數(shù)；計(jì)數(shù)值經(jīng)地址線(xiàn)送各設(shè)備：計(jì)數(shù)值計(jì)數(shù)值經(jīng)地址線(xiàn)送各設(shè)備：計(jì)數(shù)值=某設(shè)備地址，某設(shè)備地址，該設(shè)備獲總線(xiàn)授權(quán)；該設(shè)備獲總線(xiàn)授權(quán)；當(dāng)計(jì)數(shù)從當(dāng)計(jì)數(shù)從0開(kāi)始時(shí)，誰(shuí)的地址號(hào)越小越優(yōu)先，當(dāng)計(jì)開(kāi)始

15、時(shí)，誰(shuí)的地址號(hào)越小越優(yōu)先，當(dāng)計(jì)數(shù)值從終止點(diǎn)開(kāi)始，所有設(shè)備優(yōu)先級(jí)相同。數(shù)值從終止點(diǎn)開(kāi)始，所有設(shè)備優(yōu)先級(jí)相同。 優(yōu)點(diǎn)：比較靈活。優(yōu)點(diǎn)：比較靈活。 缺點(diǎn)：線(xiàn)數(shù)比較多。缺點(diǎn)：線(xiàn)數(shù)比較多。（3 3）獨(dú)立請(qǐng)求方式）獨(dú)立請(qǐng)求方式中央仲裁器設(shè)備接口0設(shè)備接口1設(shè)備接口N總線(xiàn)仲裁BG0BR0BR1BG1BGnBRn 過(guò)程：過(guò)程：每個(gè)設(shè)備有獨(dú)立的總線(xiàn)請(qǐng)求線(xiàn)BR至總線(xiàn)仲裁；總線(xiàn)總裁也對(duì)每個(gè)設(shè)備送總線(xiàn)授權(quán)線(xiàn)。當(dāng)有總線(xiàn)請(qǐng)求時(shí)，有總線(xiàn)總裁內(nèi)部進(jìn)行判優(yōu)裁決。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：判優(yōu)及相應(yīng)的速度快；優(yōu)先次序控制靈活。判優(yōu)及相應(yīng)的速度快；優(yōu)先次序控制靈活。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)備、電路復(fù)雜。設(shè)備、電路復(fù)雜。2.2.分布式仲裁分布式仲裁 不

16、需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器仲裁器。當(dāng)它們有總線(xiàn)請(qǐng)求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁共享的仲裁總線(xiàn)總線(xiàn)上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線(xiàn)上得到的號(hào)與自己的號(hào)進(jìn)行比較。如果仲裁總線(xiàn)上的號(hào)大，則它的總線(xiàn)請(qǐng)求不予響應(yīng)，并撤消它的仲裁號(hào)。 最后，獲勝者的仲裁號(hào)保留在仲裁總線(xiàn)上。顯然，分布式仲裁是以?xún)?yōu)先級(jí)仲裁策略?xún)?yōu)先級(jí)仲裁策略為基礎(chǔ)?？偩€(xiàn)仲裁中央處理器設(shè)備接口0設(shè)備接口1設(shè)備接口N3121. 1. 總線(xiàn)的定時(shí)總線(xiàn)的定時(shí)l總線(xiàn)的一次信息傳送過(guò)程，大致可分為四個(gè)階段：總線(xiàn)的一次信息傳送過(guò)程，大致可分為四個(gè)階段：總線(xiàn)請(qǐng)求及仲裁，尋址，信息傳送，結(jié)束階段總線(xiàn)請(qǐng)求及仲裁，尋址，信息傳

17、送，結(jié)束階段l定時(shí)：定時(shí)：指事件出現(xiàn)在總線(xiàn)上的時(shí)序關(guān)系。指事件出現(xiàn)在總線(xiàn)上的時(shí)序關(guān)系。l數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中采用兩種定時(shí)方式：數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中采用兩種定時(shí)方式： 同步定時(shí)和異步定時(shí)同步定時(shí)和異步定時(shí) 二、二、 總線(xiàn)的定時(shí)和數(shù)據(jù)傳輸模式總線(xiàn)的定時(shí)和數(shù)據(jù)傳輸模式（1 1）同步定時(shí)）同步定時(shí)同步總線(xiàn)讀操作時(shí)序同步總線(xiàn)讀操作時(shí)序同步總線(xiàn)寫(xiě)操作時(shí)序同步總線(xiàn)寫(xiě)操作時(shí)序同步定時(shí)特點(diǎn)：同步定時(shí)特點(diǎn)： 出現(xiàn)在總線(xiàn)上的地址或數(shù)據(jù)都由統(tǒng)一的時(shí)鐘信出現(xiàn)在總線(xiàn)上的地址或數(shù)據(jù)都由統(tǒng)一的時(shí)鐘信號(hào)定時(shí)控制；號(hào)定時(shí)控制； 具有較高的傳輸頻率；具有較高的傳輸頻率； 對(duì)所有模塊都用同一限時(shí)，必須按最慢速度部對(duì)所有模塊都用同一限時(shí)，必須按最

18、慢速度部件來(lái)設(shè)計(jì)公共時(shí)鐘，當(dāng)各功能模塊存取時(shí)間相件來(lái)設(shè)計(jì)公共時(shí)鐘，當(dāng)各功能模塊存取時(shí)間相差很大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響總線(xiàn)的工作效率，差很大時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響總線(xiàn)的工作效率， 適用于總線(xiàn)長(zhǎng)度較短、各功能模塊存取時(shí)間應(yīng)適用于總線(xiàn)長(zhǎng)度較短、各功能模塊存取時(shí)間應(yīng)比較接近的情況。比較接近的情況。（2 2）異步定時(shí)）異步定時(shí) 沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘周期沒(méi)有統(tǒng)一的時(shí)鐘周期劃分，不要求嚴(yán)格使用統(tǒng)一的動(dòng)作劃分，不要求嚴(yán)格使用統(tǒng)一的動(dòng)作時(shí)間，而采取時(shí)間，而采取應(yīng)答方式應(yīng)答方式，又叫，又叫握手方式握手方式，即當(dāng)主模塊發(fā)出請(qǐng)，即當(dāng)主模塊發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)時(shí)，一直等待從模塊反饋回來(lái)求信號(hào)時(shí)，一直等待從模塊反饋回來(lái)“響應(yīng)響應(yīng)”信號(hào)后，才開(kāi)信號(hào)后，

19、才開(kāi)始通信。始通信。 異步定時(shí)方式可分為異步定時(shí)方式可分為不互鎖不互鎖、半互鎖半互鎖和和全互鎖全互鎖三種類(lèi)型三種類(lèi)型 異步定時(shí)異步定時(shí)異步總線(xiàn)讀操作時(shí)序異步總線(xiàn)讀操作時(shí)序主同步 /請(qǐng)求信號(hào)從同步 /響應(yīng)信號(hào)異步定時(shí)特點(diǎn)：異步定時(shí)特點(diǎn)： 無(wú)公共時(shí)鐘信號(hào)；無(wú)公共時(shí)鐘信號(hào)； 掛在總線(xiàn)上的模塊的存取時(shí)間差別較大；掛在總線(xiàn)上的模塊的存取時(shí)間差別較大； 傳送方式依靠應(yīng)答信號(hào)，總線(xiàn)周期長(zhǎng)度不固定。傳送方式依靠應(yīng)答信號(hào)，總線(xiàn)周期長(zhǎng)度不固定。 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 廣播、廣集操作廣播、廣集操作2.2.總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送模式總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送模式 用于連接主機(jī)與

20、用于連接主機(jī)與I/OI/O設(shè)備的這個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)稱(chēng)為設(shè)備的這個(gè)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)稱(chēng)為I/OI/O接口電路接口電路，簡(jiǎn)稱(chēng)，簡(jiǎn)稱(chēng)接口接口，接口也叫，接口也叫適配器適配器7.4 7.4 總線(xiàn)接口總線(xiàn)接口 接口的主要功能：接口的主要功能：1 1設(shè)置數(shù)據(jù)的寄存、緩沖邏輯，以適應(yīng)設(shè)置數(shù)據(jù)的寄存、緩沖邏輯，以適應(yīng)CPUCPU與外設(shè)之間的速與外設(shè)之間的速度差異；度差異； 2 2能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型、格式等方面的轉(zhuǎn)換；能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)類(lèi)型、格式等方面的轉(zhuǎn)換； 3 3能夠協(xié)調(diào)能夠協(xié)調(diào)CPUCPU和外設(shè)兩者在信息的類(lèi)型和電平方面的差異；和外設(shè)兩者在信息的類(lèi)型和電平方面的差異； 4 4協(xié)調(diào)時(shí)序差異；協(xié)調(diào)時(shí)序差異； 5 5地址譯碼和設(shè)備選擇

21、功能；地址譯碼和設(shè)備選擇功能； 6 6設(shè)置中斷和設(shè)置中斷和DMADMA控制邏輯，以保證在中斷和控制邏輯，以保證在中斷和DMADMA允許的情況允許的情況下產(chǎn)生中斷和下產(chǎn)生中斷和DMADMA請(qǐng)求信號(hào)，并在接收到中斷和請(qǐng)求信號(hào)，并在接收到中斷和DMADMA應(yīng)答之應(yīng)答之后完成中斷處理和后完成中斷處理和DMADMA傳輸。傳輸。 各廠(chǎng)家生產(chǎn)的相同功能部件可以互換使用-總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化 總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)：系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)和設(shè)備總線(xiàn)設(shè)備總線(xiàn)。 7.5 7.5 常用系統(tǒng)總線(xiàn)及設(shè)備總線(xiàn)舉例常用系統(tǒng)總線(xiàn)及設(shè)備總線(xiàn)舉例1.1.總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)化2.2.系統(tǒng)總線(xiàn)系統(tǒng)總線(xiàn)（1 1）工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總線(xiàn)（）工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)總

22、線(xiàn)（ISAISA總線(xiàn)）總線(xiàn)） (Industry Standard Architecture） 數(shù)據(jù)16位，地址24位，工作頻率8MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率16.67MB/S。 ISA總線(xiàn)是286時(shí)代所定義的8/16位總線(xiàn)，在PIII時(shí)代的主板甚至還保留1、2個(gè)ISA擴(kuò)充插槽。 ISA主要是用來(lái)匹配速度較慢的接口卡，如串/并行口卡、網(wǎng)絡(luò)卡等。通常PC內(nèi)ISA插槽用黑塑料制作。（2 2）擴(kuò)充的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)（）擴(kuò)充的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線(xiàn)（EISAEISA總線(xiàn)）總線(xiàn)） (Extended Industrial Standard Architecture) ISA總線(xiàn)的增強(qiáng)版，數(shù)據(jù)和地址總線(xiàn)都是32位，工作頻率仍

23、是8.33MHz，直接尋址范圍為4GB，最大傳輸率為33MB/S。 與ISA具有良好的兼容性，同時(shí)發(fā)揮了32位處理器的功能，使之在圖形技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)處理等發(fā)揮作用。 EISA插槽通常用褐色塑料制作。（3 3）視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)總線(xiàn)（總線(xiàn)（VESAVESA總線(xiàn)）總線(xiàn)） (Video Electronic Standard Association) 為了支持早期高性能WINDOWS圖形顯示卡和存儲(chǔ)設(shè)備而設(shè)計(jì)此總線(xiàn)。速度高達(dá)40MHz，但是超過(guò)33MHz后穩(wěn)定性較差。最大傳輸率為133MB/S。 但沒(méi)有流行多久就被PCI總線(xiàn)所代替。（4 4）PCIPCI總線(xiàn)總線(xiàn) Peripheral

24、 component interconnect（周邊元件擴(kuò)展接口 ) 由Intel公司1991年提出，很快為IBM，DEC，Compaq，Apple公司接受。后成立PCI集團(tuán)。目前PC計(jì)算機(jī)都以PCI為主的系統(tǒng)總線(xiàn)。PCIPCI插槽形狀插槽形狀主要系統(tǒng)總線(xiàn)性能比較主要系統(tǒng)總線(xiàn)性能比較: :好很好有有有無(wú)限132/264/52832/64位PCI差差無(wú)無(wú)無(wú)有限 13232位VESA較好好無(wú)無(wú)有有限 3332位EISA較好差無(wú)無(wú)無(wú)無(wú) 816位總線(xiàn)數(shù)據(jù)總線(xiàn)帶寬（MB/S）猝發(fā)方式自動(dòng)配置并行工作支持3.3V規(guī)范性可擴(kuò)展性ISA（5 5） PCI-EPCI-E總線(xiàn)總線(xiàn) PCI-ExpressPCI-E

25、xpress是最新的總是最新的總線(xiàn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來(lái)的名線(xiàn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來(lái)的名稱(chēng)為稱(chēng)為“3GIO3GIO”，是由英特爾，是由英特爾提出的，很明顯英特爾的意提出的，很明顯英特爾的意思是它代表著下一代思是它代表著下一代I/OI/O接接口標(biāo)準(zhǔn)。口標(biāo)準(zhǔn)。 它的主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)它的主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高的傳輸速率高，目前最高的16X 2.016X 2.0版本可達(dá)到版本可達(dá)到10GB/s10GB/s，而且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿Χ疫€有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿?PCI VS PCI ExpressPCI VS PCI ExpressPCI 采用采用并行并行的信號(hào)機(jī)制的信號(hào)機(jī)制傳輸速率從傳輸速率從33M

26、T/S 到到 266MT/S總線(xiàn)帶寬有總線(xiàn)帶寬有32bit/64bit 兩種兩種支持邊帶支持邊帶(Side band)信號(hào)控制信號(hào)控制Load-Store 架構(gòu)架構(gòu)內(nèi)存，內(nèi)存，I/O，配置，配置PCI 電源管理電源管理奇偶和奇偶和ECC v串行差分串行差分接口接口v傳輸速率達(dá)到了傳輸速率達(dá)到了10GB/sv多種傳輸模式，非常靈活：多種傳輸模式，非常靈活：1X，2X.32XvIn-band 控制控制vLoad Store 架構(gòu)架構(gòu)v內(nèi)存，內(nèi)存，I/O，配置和信息，配置和信息v增強(qiáng)控制機(jī)制增強(qiáng)控制機(jī)制v與目前的與目前的PCI 軟件軟件100%兼容兼容v高級(jí)電源管理高級(jí)電源管理v高級(jí)高級(jí)RAS，支持熱插拔，支持熱插拔v支持支持QoS(服務(wù)質(zhì)量服務(wù)質(zhì)量)PCI-E總線(xiàn)與其他總線(xiàn)性能的比較總線(xiàn)與其他總線(xiàn)性能的比較3.3.設(shè)備總線(xiàn)設(shè)備總線(xiàn)主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)與外部設(shè)主要用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的主機(jī)與外部設(shè)備之間的互聯(lián)，也稱(chēng)備之間的互聯(lián)，也稱(chēng)外部總線(xiàn)外部總線(xiàn) 。（1 1） ATAATA（IDE IDE ）接口）接口 集成設(shè)備電路（集成設(shè)備電路（IDEID