1、本章给出计算机信息传输通道中的硬件、软件解决方案、实现方法和相关协议等的基础理论、方法。7.1.1总线的基本概念o总线宽度:指一次并行传输的信息位数。o总线频率:指总线工作时每秒内能传输数据的次数。o传输率:指每秒能够传输的字节数，用MB/s表示。传输率和总线宽度、总线频率之间的关系是：传输率=总线宽度8总线频率7.1总线概述总线概述 总线是以分时的方法来为多个部件服务的，但是在任意时刻只为某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出总线请求信号。在某一时刻，可能会有多个部件同时要求使用总线，总线控制机构根据一定的判决原则，决定首先由哪个部件使用总线。只有获
2、得了总线控制权的部件，才能开始传送数据。此时发送信息的总线主部件分时的将信息发往总线，再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的总线从部件。究竟哪个部件接收信息，是由获得总线控制权的总线主部件给出的地址信息经过译码之后产生的控制信号来决定。7.1.2总线的工作原理7.1总线概述总线概述CPU主存I/O设备适配器I/O设备适配器系统总线7.1.3总线的结构7.1总线概述总线概述7.1.3总线的结构7.1总线概述总线概述CPU主存I/O设备适配器I/O设备适配器系统总线存储总线7.1.3总线的结构7.1总线概述总线概述7.1.3总线的结构7.1总线概述总线概述7.1.3总线的结构7.1总线概述总线概
3、述指令系统吞吐量最大存储容量7.1.4总线的分类分类7.2.1总线的控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信 总线在任意时刻只被某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出总线请求信号。在某一时刻，可能会有多个部件同时要求使用总线，总线控制机构根据一定的判决原则，决定首先由哪个部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才能开始传送数据。获得总线控制权的部件被称为主部件，主部件一旦获得总线控制权后，就立即开始向另一个部件进行一次信息传送。负责接收信息的部件被称为从部件。BSBRDBABBG部件/设备2部件/设备n部件/设备1总 线 控 制 器7.2.1总线的
4、控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信o链式查询方式的优先次序是由BG线上串接部件的先后位置来决定的，在查询链中，离总线控制器最近的设备具有最高优先权。o链式查询的优点是只用很少几根线就能按一定的优先次序来实现总线控制，并很容易扩充。缺点是对查询链的故障很敏感，如果第i个部件中的查询链电路有故障，那么第i个以后的部件都不能工作。另外，因为查询的优先级是固定的。7.2.1总线的控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信7.2.1总线的控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信总线控制器部件/设备1部件/设备2部件/设备no每次计数可以从0开始，也可以从上次计数的中止点开始。如果从0开始，各部
5、件的优先次序和链式查询方式相同，优先级的次序是固定的。o如果从中止点开始，即为循环优先级，各个部件使用总线的级别相等。o计数器的初始值还可以由程序来设置，这就可以方便地改变优先次序，增加系统的灵活性。7.2.1总线的控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信总 线 控 制 器设备/部件1设备/部件2设备/部件nBR1BG1BR2BG2BRnBGnDBAB7.2.1总线的控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信o优点是响应时间快，即为确定优先响应设备所花费的时间少，不用逐个查询设备，然而这是以增加控制线数和硬件电路为代价的。o对比以上3种方式，可见链式查询方式所需的控制线数最少，仅用两根线确定
6、总线控制权属于哪个设备；独立请求方式最多，需要采用2n根线；而计数器查询方式居中，对于n个部件的系统，共需要Log2n根定时查询计数线。7.2.1总线的控制7.2总线的控制与通信总线的控制与通信7.2.2总线的通信7.2总线的控制与通信总线的控制与通信是指系统采用一个统一的时钟信号来协调发送和接收双方的传送定时关系。异步方式也称为应答方式。在这种方式下，没有公用的时钟，也没有固定的时间间隔，完全依靠传送双方相互制约的“握手”信号来实现定时控制。异步方式根据“请求”和“回答”信号的撤销是否互锁，分3种情况。7.2.2总线的通信7.2总线的控制与通信总线的控制与通信不互锁半互锁 全互锁 请求回答7
7、.2.2总线的通信7.2总线的控制与通信总线的控制与通信请求”信号和“回答”信号都有一定的时间宽度，“请求”信号的撤销和“回答”信号的撤销没有直接的联系，如下图所示。不互锁不互锁“请求”信号的撤销取决于接收到“回答”信号，而“回答”信号的撤销由目的部件自己决定，如图所示。7.2.2总线的通信7.2总线的控制与通信总线的控制与通信半半互锁互锁“请求”信号的撤销取决于“回答”信号的来到，而“请求”信号的撤销又导致“回答”信号的撤销，如图所示。7.2.2总线的通信7.2总线的控制与通信总线的控制与通信全全互锁互锁7.3.1总线接口的概念7.3总线接口总线接口串行传送串行传送当信息以串行方式传送时，只
8、有一条传输线，且采用脉冲信号传送。使用串行方式传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位的脉冲信号，每次一位，通常以第一个脉冲信号表示数码的最低有效位，最后一个脉冲信号表示数码的最高有效位。7.3.1总线接口的概念7.3总线接口总线接口并行传送并行传送 用并行方式传送二进制信息时，对每个数据位都需要单独的一条传输线，信息由多少二进制位组成，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。如果要传送的数据由8位二进制位组成，那么就要使用8条线组成的扁平电缆，每一条线分别代表了二进制数的不同位值。7.3.1总线接口的概念7.3总线接口总线接口并串行传送并串行传送当信息在总线
9、上以并串行方式传送时，如果一个数据字由两个字节组成，那么传送一个字节时采用并行方式，而字节之间采用串行方式。分时传送有两种概念。一是在分时传送信息时，总线不明确区分哪些是数据线，哪些是地址线，而是统一用来传送数据或地址信息。分时传送的另一个概念是共享总线的部件分时使用总线。分时传送分时传送外围设备本身带有自己的设备控制器，它是控制外围设备进行操作的控制部件。它通过接口接收来自CPU传送的各种信息，并根据设备的不同要求把这些信息传输到设备，或者从设备中读出信息传送到接口。CPU、接口和外围设备之间的连接关系7.3.1总线接口的概念7.3总线接口总线接口CPU接口外围设备7.3.2常用的总线接口7
10、.3总线接口总线接口ISA总线总线EISA总线总线PCI总线总线AGP总线总线外部总线外部总线RS-232-C通用串行通用串行总线总线CPU显示存储器图形存储器控制器/PCI桥系统内存图形显示卡AGPPCII/O接口I/O接口7.3.2常用的总线接口7.3总线接口总线接口采用采用AGP总线的系统结构图总线的系统结构图7.3.2常用的总线接口7.3总线接口总线接口RS-232-C两种常用的串口7.3.2常用的总线接口7.3总线接口总线接口USB的的优优势势自动配置自动配置易于连接易于连接 速度较快速度较快节省硬件资源节省硬件资源可靠性高可靠性高 低成本低成本低功耗低功耗o本章主要掌握总线的基本概念、工作原理、结构、分类以及总线的通信方式和总线的仲裁机制。另外需了解几种常见总线的特点和性能指标，包括ISA总线、EISA总线、PCI总线、AGP总线、USB等。
