计算机组成原理之系统总线
2017-10-13 23:19
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1、总线的基本概念
1.为什么要用总线?
冯诺依曼将计算机分为五部分:运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备。要将这些设备连接起来需要较多的通路。2.总线
总线式连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。3.总线上信息的传送
串行:一次传输一位信号。并行:传输距离较短,
4.总线结构的计算机举例
4.1 单总线结构框图4.2 面向CPU的双总线结构框图
4.3 以存储器为中心的双总线结构框图
2、总线的分类
1.片内总线:芯片内部的总线
2.系统总线:计算机各部件之间的信息传输线
数据总线:双向与机器字长、存储字长有关地址总线:单向与存储地址、I/O地址有关
控制总线:有出、有入
3.通信总线:
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)之间的通信串行通信总线
并行通信总线
3、总线特性及性能指标
1.总线物理实现
2.总线特性
机械特性:尺寸、形状、管脚数及排列顺序电器特性:传输方向和有效电平范围
功能特性:每根传输线的功能(地址、数据、控制)
时间特性:信号的时序关系
3.总线的性能指标
总线宽度:数据线的根数标准传输率:每秒传输的最大字节数(MBps)
时钟同步/异步:同步、不同步
总线复用:地址线与数据线复用
信号线数:地址线、数据线和控制线的总和
总线控制方式:突发、自动、仲裁、逻辑、计数
其他指标:负载能力
4.总线标准
总线标准 | 数据线 | 总线时钟 | 带宽 |
---|---|---|---|
ISA | 16 | 8MHz(独立) | 16MBps |
EISA | 32 | 8MHz(独立) | 33MBps |
VESA(VL-BUS) | 32 | 32MHz(CPU) | 132MBps |
PCI | 32 64 | 33MHz(独立) 66MHz(独立) | 132MBps 528MBps |
AGP | 32 | 66.7MHz(独立) 13MHz(独立) | 266MBps 533MBps |
RS-232 | 串行通信 总线标准 | 数据终端设备(计算机)和数据通信设备(调制解调器)之间的标准接口 | |
USB | 串行接口 总线标准 | 普通无屏蔽双绞线 带屏蔽双绞线 最高 | 1.5Mbps(USB1.0) 12Mbps(USB2.0) 480Mbps(USB3.0) |
4、总线结构
1.单总线结构
2.多总线结构
双总线结构三总线结构
I/O总线、
四总线结构
5、总线控制
1.总线判优控制
基本概念主设备(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
总线判优控制
集中式:
链式查询
计数器定时查询
独立请求方式
分布式
2.总线通信控制
目的:解决通信双方协调配合问题总线传输周期:
申请分配阶段:主模块申请,总线仲裁决定
寻址阶段:主模块向从模块给出地址和命令
传输阶段:主模块和从模块交换数据
结束阶段:主模块撤销有关消息
总线通信的四种方式
同步通信:由统一时标控制数据
异步通信
半同步通信
分离式通信
(1)同步式数据输入
(4)半同步通信(同步、异步结合)
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
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
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(占用总线)
从模块准备数据(不占用总线)
从模块向主模块发数据(占用总线)
(5)分离式通信
充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力一个总线传输周期:
子周期1:主模块申请占用总线,使用完后即放弃总线的使用权
子周期2:从模块申请占用总线,将各种信息送至总线上
特点
各模块有权申请占用总线
采用同步方式通信,不等对方回答
各模块准备数据时,不占用总线
总线被占用时,无空闲
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