1、第 5 章 5.15.25.35.4微机原理与接口技术 什么是总线什么是总线？总线是CPU和其他模块、模块和模块之间传输某种信息的公共通道。它是一组由多个部分分时共享分时共享的公共信息传输线路。CPU存储器I/O15.1 5.1 总线概述总线概述I/O2总线1.1.不同层次的总线不同层次的总线 片内总线；芯片内部(CPU)片总线；芯片之间（主板）系统总线；模块之间（DB、AB、CB）外部总线（通信总线）：系统之间（串行、并行）5.1 5.1 总线概述总线概述2 2 总线的性能指标总线的性能指标 总线宽度总线宽度：总线的数据线数据线的数目。总线宽度越宽，同时传输的数据就越多，吞吐量就越大。总线时
2、钟频率：总线时钟频率：每秒在每条数据线上传输的数据位数。总线带宽（最大传输率）：总线带宽（最大传输率）：每秒所有数据线传输的字节数，单位MB/s。总线带宽总线带宽=总线宽度总线宽度总线时钟频率总线时钟频率/8/8 总线电源电压总线电源电压：5V-3.3V-2.2V5.1 5.1 总线概述总线概述3.3.总线结构的优缺点总线结构的优缺点 优点：简化结构，降低成本 统一标准，便于制造 扩充灵活，方便使用 缺点：部件传输的分时性 传输控制的复杂性控制总线地址总线数据总线中断请求5.5.2 80882 8088在最大模式下总线信号的形成在最大模式下总线信号的形成 为了使插件与插件间、系统与系统间能够正
3、确连接,IEEE,IEEE制定了严格的规约严格的规约,即总线标准即总线标准。常用的 总线标准有PCPC总线、总线、ISAISA总线、总线、PCIPCI总线、总线、USBUSB总线总线5.5.3 3 常用微机总线介常用微机总线介绍绍 5.3.1 PC5.3.1 PC总线：总线：最早的标准总线，是以8088为CPU，总线宽度8位，也称为“PC/XT”总线。5.3.2 ISA5.3.2 ISA总线总线（Industry Standard Architecture）工业使用。总线宽度8/16位。ISA总线信号及其分布 5.5.3 3 常用微机总线介常用微机总线介绍绍 PCI总线的信号线分布的示意图 5
4、.3.3PCI5.3.3PCI总线总线（Peripheral Component Interconnect)连接外部设备的局部总线。显卡、声卡、网卡、硬盘控制器等外部设备都是通过PCI总线与CPU连接。5.5.3 3 常用微机总线介常用微机总线介绍绍 5.3.4 USB5.3.4 USB总线总线 Universal Serial Bus的简称，也称“通用串行总线”。USB总线是一种外部总线外部总线，或者说是一种通信总线通信总线。通过串行通信的方式连接计算机和外部设备。5.5.3 3 常用微机总线介常用微机总线介绍绍 USB总线只有4根线，其中D+、D-为信号线，传送差模信号，是一对双绞线；VB
5、US和GND是电源线，比信号线长电源线，比信号线长,实现自动复位。5.4.15.4.1主设备与从设备主设备与从设备 总线主设备总线主设备 可以发起和控制总线数据传输的设备。如CPU、DMA控制器。5.4 5.4 总线仲裁和握手技术总线仲裁和握手技术 总线从设备 不能直接发起和控制总线的数据传输。它们只能接受主设备的要求，在主设备 的控制下，接收主设备传送过来的数据，或者把数据传送给主设备。如RAM模 块。5.4.2 总线仲裁 前提：总线上连接了多个总线主设备多个总线主设备 。总线仲裁：总线仲裁：多个主设备同时要求控制总线时，决定将总线控制权交给哪一个主设备。5.4 5.4 总线仲裁和握手技术总
6、线仲裁和握手技术如果BB显示不忙，发出发出BRBR信号，请求占用总线主设备在请求控制总线前，先先测试测试BBBB信号信号 仲裁器仲裁器 发出发出BGBG信号，表示同意使用总线的请求仲裁器 将BBBB信号信号改为改为“忙忙”，标识总线已经被占用。总线上的主设备和从设备在工作速度上可以有较大的差别。为防止二者传输速度的差异造为防止二者传输速度的差异造成数据丢失成数据丢失，须对总线的数据传输进行控制，即总线握手。须对总线的数据传输进行控制，即总线握手。握手方式有同步、异步和半同步三种方式。握手方式有同步、异步和半同步三种方式。5.4.3 5.4.3 总线握手总线握手5.4 5.4 总线仲裁和握手技术
7、总线仲裁和握手技术 1 1同步方式同步方式 主、从设备在同一时钟主、从设备在同一时钟控制下进行传送，要求主、从设备的工作速度基本一致。如不一致，则系统的时钟按速度低的设备调整。优点：控制简单 缺点：适应能力差。2.2.异步方式异步方式 主设备和从设备可以具有不同的工作速度。在主、从设备之间增加了一条请求线 Req，一条应答线Ack。也就是采用请求请求 应答的握手方式应答的握手方式，来进行传输控制。有互锁和非互锁两种方式。优点：可适应工作速度差别大的主、从设备。缺点：控制相对繁琐5.4.3 5.4.3 总线握手总线握手5.4 5.4 总线仲裁和握手技术总线仲裁和握手技术 3.半同步方式 仍然具有
8、统一的时钟，但是增加了一条仍然具有统一的时钟，但是增加了一条WAITWAIT信号线。信号线。主设备在正式接收数据前，先检测WAIT信号线，如果WAIT信号是高电平，则意味 着需要等待，主设备将继续等待，继续在下一个时钟周期检测WAIT信号，一直到WAIT 信号等于低电平，就是不需要继续等待时，才开始正式的数据传输。8086CPU8086CPU采用半同步采用半同步5.4.3 5.4.3 总线握手总线握手5.4 5.4 总线仲裁和握手技术总线仲裁和握手技术本章重点本章重点 1.总线概述 总线的概念 总线的性能指标 2.总线常用总线标准：PC、ISA、EISA、PCI、USB 3.总线仲裁和握手 仲裁的前提 握手的三种方式（难点）（难点）：同步、异步、半同步 5-2、5-3、5-8、5-9本章作业本章作业
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