1、第三章第三章系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線v第一節(jié)第一節(jié) 總線的基本概念總線的基本概念v第二節(jié)第二節(jié) 總線的分類總線的分類v第三節(jié)第三節(jié) 總線特性及性能指標(biāo)總線特性及性能指標(biāo)v第四節(jié)第四節(jié) 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)v第五節(jié)第五節(jié) 總線控制總線控制v小結(jié)小結(jié)v作業(yè)作業(yè)第一節(jié)第一節(jié) 總線的基本概念總線的基本概念一、計(jì)算機(jī)總線一、計(jì)算機(jī)總線二、總線的優(yōu)點(diǎn)二、總線的優(yōu)點(diǎn)三、總線的劣勢三、總線的劣勢四、總線的一般組成四、總線的一般組成五、總線上信息的傳送五、總線上信息的傳送六、總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例六、總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例分散連接分散連接存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器輸入設(shè)備輸入設(shè)備運(yùn)算器運(yùn)算器控制器控制器輸出設(shè)備輸出設(shè)備計(jì)算機(jī)總線計(jì)算機(jī)總線總

2、線連接總線連接v用于連接計(jì)算機(jī)多個(gè)子系統(tǒng)（部件）用于連接計(jì)算機(jī)多個(gè)子系統(tǒng)（部件）v共享的信息通道共享的信息通道v總線也是連接復(fù)雜巨系統(tǒng)的一種基本工具總線也是連接復(fù)雜巨系統(tǒng)的一種基本工具v某一時(shí)刻只允許一個(gè)部件向總線發(fā)送信息，但是多個(gè)部某一時(shí)刻只允許一個(gè)部件向總線發(fā)送信息，但是多個(gè)部件可以同時(shí)接收相同信息件可以同時(shí)接收相同信息 存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPUI/OI/OI/O 解決外部設(shè)備解決外部設(shè)備“雜雜”的問題：的問題：v容易增添新的設(shè)備容易增添新的設(shè)備v使用相同總線標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)容易在不同計(jì)算機(jī)間兼容使用相同總線標(biāo)準(zhǔn)的外設(shè)容易在不同計(jì)算機(jī)間兼容降低成本：降低成本：v總線可供多個(gè)設(shè)備共享總線可供多個(gè)設(shè)備共享

3、簡化設(shè)計(jì)簡化設(shè)計(jì)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPUI/OI/OI/O 總線的優(yōu)點(diǎn)總線的優(yōu)點(diǎn)容易成為信息通道的瓶頸容易成為信息通道的瓶頸v總線帶寬限制了整條總線的吞吐量總線帶寬限制了整條總線的吞吐量總線的最高速度主要由下列因素決定：總線的最高速度主要由下列因素決定：v總線長度總線長度v總線負(fù)載的設(shè)備數(shù)總線負(fù)載的設(shè)備數(shù)v負(fù)載設(shè)備的特性負(fù)載設(shè)備的特性延遲是否差異較大？延遲是否差異較大？ 數(shù)據(jù)傳輸率差異較大？數(shù)據(jù)傳輸率差異較大？存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器CPUI/OI/OI/O 總線的劣勢總線的劣勢控制線控制線v總線請求信號(hào)及數(shù)據(jù)接收信號(hào)總線請求信號(hào)及數(shù)據(jù)接收信號(hào)v指明數(shù)據(jù)線上傳輸信息的類型指明數(shù)據(jù)線上傳輸信息的類型數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線

4、在源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備間傳送信息在源設(shè)備和目標(biāo)設(shè)備間傳送信息v數(shù)據(jù)和地址數(shù)據(jù)和地址v復(fù)雜的命令復(fù)雜的命令數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線控制線控制線總線的一般組成總線的一般組成串行串行并行并行總線上信息的傳送總線上信息的傳送1. 面向面向 CPU 的雙總線結(jié)構(gòu)框圖的雙總線結(jié)構(gòu)框圖 中央處理器中央處理器 CPUI/O總線總線M總總線線主存主存 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備設(shè)備2I/O接口接口I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備n總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例總線結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)舉例單總線（系統(tǒng)總線）單總線（系統(tǒng)總線）2. 單總線結(jié)構(gòu)框圖單總線結(jié)構(gòu)框圖 CPU 主存主存 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備

5、設(shè)備2 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口3. 以存儲(chǔ)器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)框圖以存儲(chǔ)器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 主存主存 CPU CPU I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口存儲(chǔ)總線存儲(chǔ)總線第二節(jié)第二節(jié) 總線的分類總線的分類1. .片內(nèi)總線片內(nèi)總線2. .系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線芯片內(nèi)部芯片內(nèi)部 的總線的總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線控制總線控制總線雙向雙向 與機(jī)器字長、存儲(chǔ)字長有關(guān)與機(jī)器字長、存儲(chǔ)字長有關(guān)單向單向 與存儲(chǔ)地址、與存儲(chǔ)地址、 I/O地址有關(guān)地址有關(guān)有出有出 有入有入計(jì)算機(jī)各部件之間計(jì)算機(jī)各部件之間 的信息傳輸線的信息

6、傳輸線存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫總線允許、中斷確認(rèn)總線允許、中斷確認(rèn)中斷請求、總線請求中斷請求、總線請求3. .通信總線通信總線串行通信總線串行通信總線 遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離 數(shù)千公里數(shù)千公里并行通信總線并行通信總線 近距離近距離 小于小于30m傳輸方式傳輸方式 用于用于 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間 或或 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與其他系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如控制儀表、移動(dòng)通信等）（如控制儀表、移動(dòng)通信等）之間的通信之間的通信第三節(jié)第三節(jié) 總線特性及性能指標(biāo)總線特性及性能指標(biāo)v一、總線物理實(shí)現(xiàn)一、總線物理實(shí)現(xiàn)v二、總線特性二、總線特性v三、總線的性能指標(biāo)三、總線的性能指標(biāo) v四、總線標(biāo)準(zhǔn)四、總線標(biāo)準(zhǔn)

7、CPU插板插板主存主存 插板插板I/O 插板插板BUS主板主板總線物理實(shí)現(xiàn)總線物理實(shí)現(xiàn)1. 機(jī)械特性機(jī)械特性2. 電氣特性電氣特性3. 功能特性功能特性4. 時(shí)間特性時(shí)間特性尺寸尺寸、形狀、形狀、管腳數(shù)管腳數(shù)及及排列順序排列順序傳輸方向傳輸方向 和有效的和有效的 電平電平 范圍范圍每根傳輸線的每根傳輸線的 功能功能信號(hào)的信號(hào)的 時(shí)序時(shí)序 關(guān)系關(guān)系地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制總線特性總線特性1. 總線寬度總線寬度2. 總線帶寬總線帶寬3. 時(shí)鐘同步時(shí)鐘同步/異步異步4. 總線復(fù)用總線復(fù)用5. 信號(hào)線數(shù)信號(hào)線數(shù)6. 總線控制方式總線控制方式7. 其他指標(biāo)其他指標(biāo)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 的根數(shù)的根數(shù)總線的數(shù)據(jù)傳輸

8、速率總線的數(shù)據(jù)傳輸速率 MBps同步同步、不同步不同步地址線地址線 與與 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 復(fù)用復(fù)用地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的 總和總和負(fù)載能力、電源電壓、可擴(kuò)展性負(fù)載能力、電源電壓、可擴(kuò)展性突發(fā)、自動(dòng)、仲裁、邏輯、計(jì)數(shù)突發(fā)、自動(dòng)、仲裁、邏輯、計(jì)數(shù)總線的性能指標(biāo)總線的性能指標(biāo)思考題：總線工作頻率思考題：總線工作頻率32MHZ，總線寬度，總線寬度16位，計(jì)算總線帶寬？位，計(jì)算總線帶寬？32(16/8)=64MBps總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)v總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)v接口接口v系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)的總線標(biāo)準(zhǔn)v 設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)ISAEISAVESA(LV-BUS)PCIAGPRS-232U

9、SB模塊模塊系統(tǒng)系統(tǒng)總總線線標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)系統(tǒng)系統(tǒng)模塊模塊標(biāo)標(biāo) 準(zhǔn)準(zhǔn) 界界 面面總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)接口接口CPU和內(nèi)存、外設(shè)、或兩種外設(shè)、或兩種機(jī)器和內(nèi)存、外設(shè)、或兩種外設(shè)、或兩種機(jī)器之間通過總線進(jìn)行連接的邏輯部件。之間通過總線進(jìn)行連接的邏輯部件。六種基本功能：六種基本功能：v控制，接口靠程序的指令信息來控制外圍設(shè)備的動(dòng)控制，接口靠程序的指令信息來控制外圍設(shè)備的動(dòng)作如啟動(dòng)、關(guān)閉等；作如啟動(dòng)、關(guān)閉等；v緩沖器，補(bǔ)償各設(shè)備速度差異；緩沖器，補(bǔ)償各設(shè)備速度差異；v轉(zhuǎn)換，完成任何要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；轉(zhuǎn)換，完成任何要求的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換；v狀態(tài)，監(jiān)視外設(shè)的工作狀態(tài)并保存狀態(tài)；狀態(tài)，監(jiān)視外設(shè)的工作狀態(tài)并保存狀態(tài)；v整理，完成

10、一些特別功能，如在需要時(shí)修改字計(jì)數(shù)整理，完成一些特別功能，如在需要時(shí)修改字計(jì)數(shù)器；器；v程序中斷，發(fā)中斷請求至程序中斷，發(fā)中斷請求至CPU。系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線總線時(shí)鐘總線時(shí)鐘帶寬帶寬ISA168 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）16 MBpsEISA328 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）33 MBpsVESA(VL-BUS)3233 MHz（CPU）132 MBpsPCI326433 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）64 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）132 MBps528 MBpsAGP3266.7 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）133 MHz（獨(dú)立）（獨(dú)立）266 MBps533 MBps設(shè)備總線標(biāo)

11、準(zhǔn)設(shè)備總線標(biāo)準(zhǔn)RS-232（Recommended Standard-232C）v由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（Electronic Industries Association）推）推薦的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)。薦的一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)。USB（Universal Serial Bus）v接口基于通用的連接技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接，已達(dá)到方接口基于通用的連接技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡單快速連接，已達(dá)到方便用戶、降低成本、擴(kuò)展微機(jī)連接外設(shè)范圍的目的。便用戶、降低成本、擴(kuò)展微機(jī)連接外設(shè)范圍的目的。IDE（Integrated Drive Electronics） v它是一種在主機(jī)處理

12、器和磁盤驅(qū)動(dòng)器之間廣泛使用的集成總線。絕它是一種在主機(jī)處理器和磁盤驅(qū)動(dòng)器之間廣泛使用的集成總線。絕大部分大部分PC的硬盤和相當(dāng)數(shù)量的的硬盤和相當(dāng)數(shù)量的CD-ROM驅(qū)動(dòng)器都是通過這種接口和驅(qū)動(dòng)器都是通過這種接口和主機(jī)連接的。主機(jī)連接的。SCSI（Small Computer System Interface）v現(xiàn)在這種接口不再局限于將各種設(shè)備與小型計(jì)算機(jī)直接連接起來，現(xiàn)在這種接口不再局限于將各種設(shè)備與小型計(jì)算機(jī)直接連接起來，它已經(jīng)成為各種計(jì)算機(jī)（包括工作站、小型機(jī)、甚至大型機(jī)）的系它已經(jīng)成為各種計(jì)算機(jī)（包括工作站、小型機(jī)、甚至大型機(jī)）的系統(tǒng)接口。統(tǒng)接口。小結(jié)小結(jié)v總線總線 是連接多個(gè)部件的信息傳

13、輸線，是各部件共享是連接多個(gè)部件的信息傳輸線，是各部件共享的傳輸介質(zhì)。的傳輸介質(zhì)。 v總線特性總線特性 有機(jī)械有機(jī)械/物理特性、電氣特性、功能特性、物理特性、電氣特性、功能特性、時(shí)間特性。時(shí)間特性。 v總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn) 從從ISA總線（總線（16位，帶寬位，帶寬15MB/s）發(fā)展）發(fā)展到到EISA總線（總線（32位，帶寬位，帶寬33MB/s）和）和VESA總線總線（32位，帶寬位，帶寬133MB/s），又進(jìn)一步發(fā)展到），又進(jìn)一步發(fā)展到PCI總線總線（64位，帶寬位，帶寬266MB/s）。）。 v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)是總線帶寬總線帶寬，它定義為總，它定義為總線本身所能達(dá)

14、到的最高傳輸速率。線本身所能達(dá)到的最高傳輸速率。 第四節(jié)第四節(jié) 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)一、單總線結(jié)構(gòu)一、單總線結(jié)構(gòu)二、多總線結(jié)構(gòu)二、多總線結(jié)構(gòu)三、總線結(jié)構(gòu)舉例三、總線結(jié)構(gòu)舉例單總線（系統(tǒng)總線）單總線（系統(tǒng)總線） CPU 主存主存 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備1 I/O 設(shè)備設(shè)備2 I/O接口接口 I/O 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口一、單總線結(jié)構(gòu)一、單總線結(jié)構(gòu)v單總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)單總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)使用一條總線使用一條總線v處理器和主存儲(chǔ)器之間通信處理器和主存儲(chǔ)器之間通信v主存儲(chǔ)器和輸入主存儲(chǔ)器和輸入/輸出設(shè)備之間通信輸出設(shè)備之間通信優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 簡單、成本低簡單、成本低缺點(diǎn)缺點(diǎn) 速度慢，總線將成為系統(tǒng)瓶頸速度

15、慢，總線將成為系統(tǒng)瓶頸二、多總線結(jié)構(gòu)二、多總線結(jié)構(gòu)1、雙總線結(jié)構(gòu)、雙總線結(jié)構(gòu)2、三總線結(jié)構(gòu)、三總線結(jié)構(gòu)13、三總線結(jié)構(gòu)、三總線結(jié)構(gòu)24、四總線結(jié)構(gòu)、四總線結(jié)構(gòu)具有特殊功能的處理器，具有特殊功能的處理器，由通道對由通道對I/O統(tǒng)一管理統(tǒng)一管理通道通道 I/O接口接口 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口 設(shè)備設(shè)備0 CPU主存主存主存總線主存總線I/O總線總線雙總線結(jié)構(gòu)雙總線結(jié)構(gòu)v雙總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙總線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)輸入輸入/輸出總線通過適配器和主存總線相連輸出總線通過適配器和主存總線相連主存總線用于處理器和主存儲(chǔ)器之間的通信主存總線用于處理器和主存儲(chǔ)器之間的通信輸入輸入/ /輸出總線為輸入輸出總線為輸入/ /輸

16、出設(shè)備提供信息輸出設(shè)備提供信息三總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)1主存總線主存總線DMA總線總線I/O總線總線 CPU 主存主存設(shè)備設(shè)備1設(shè)備設(shè)備n高速外設(shè)高速外設(shè)I/O接口接口I/O接口接口I/O接口接口v主存總線主要用于主存總線主要用于CPUCPU和主存之間數(shù)據(jù)交換和主存之間數(shù)據(jù)交換vI/OI/O總線供總線供CPUCPU與各類與各類I/OI/O設(shè)備之間傳遞信息設(shè)備之間傳遞信息vDMADMA總線用于高速總線用于高速I/OI/O設(shè)備與主存之間交換信息設(shè)備與主存之間交換信息v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：大大減少處理器大大減少處理器-主存總線負(fù)載主存總線負(fù)載三總線結(jié)構(gòu)三總線結(jié)構(gòu)2局域網(wǎng)局域網(wǎng)系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線CPUCache局部

17、總線局部總線擴(kuò)展總線接口擴(kuò)展總線接口擴(kuò)展總線擴(kuò)展總線Modem串行接口串行接口SCSI局部局部I/O控制器控制器主存主存用于用于CPU與與Cache或與更多的局或與更多的局部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換部設(shè)備之間數(shù)據(jù)交換與主存、與主存、Cache直直接相連，并且通過接相連，并且通過擴(kuò)展總線接口和擴(kuò)擴(kuò)展總線接口和擴(kuò)展總線相連展總線相連優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)的工作效率明顯提高優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)的工作效率明顯提高 四總線結(jié)構(gòu)四總線結(jié)構(gòu)多媒體多媒體 Modem主存主存擴(kuò)展總線接口擴(kuò)展總線接口局域網(wǎng)局域網(wǎng)SCSICPU串行接口串行接口FAX系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線局部總線局部總線高速總線高速總線擴(kuò)展總線擴(kuò)展總線圖形圖形Cache/橋橋三、總線

18、結(jié)構(gòu)舉例三、總線結(jié)構(gòu)舉例v1.、 傳統(tǒng)微型機(jī)總線結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)微型機(jī)總線結(jié)構(gòu)v2、 VL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)局部總線結(jié)構(gòu)v3、 PCI 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)v4、多層、多層 PCI 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)微型機(jī)總線結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)微型機(jī)總線結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器SCSI 控制器控制器主存控制器主存控制器ISA、EISA 8 MHz的的16位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路標(biāo)準(zhǔn)總線控制器標(biāo)準(zhǔn)總線控制器33 MHz的的32位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線多媒體多媒體高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)高性能圖形高性能圖形 CPU ModemVL-BUS局部總線結(jié)構(gòu)局部總線結(jié)構(gòu)33 MHz的的32位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線ISA、EISA多

19、媒體多媒體高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)高性能圖形高性能圖形圖文傳真圖文傳真8 MHz的的16位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線 控制器控制器CPU主存控制器主存控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器局部總線局部總線 控制器控制器 SCSI控制器控制器VL BUS ModemCPU多媒體多媒體PCI 橋橋高速局域網(wǎng)高速局域網(wǎng)高性能圖形高性能圖形圖文傳真圖文傳真PCI 總線總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線33 MHz的的32位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路8 MHz的的16位數(shù)據(jù)通路位數(shù)據(jù)通路ISA、EISA標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線 控制器控制器 SCSI 控制器控制器存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器 ModemPCI 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)PCI總線總線2存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器橋橋0橋橋

20、4 PCI設(shè)備設(shè)備橋橋5總線橋總線橋橋橋3橋橋1設(shè)備設(shè)備橋橋2第一級(jí)橋第一級(jí)橋第二級(jí)橋第二級(jí)橋第三級(jí)橋第三級(jí)橋PCI總線總線4PCI總線總線5PCI總線總線3PCI總線總線1PCI總線總線0存儲(chǔ)器總線存儲(chǔ)器總線 標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)總線CPU多層多層 PCI 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)第五節(jié)第五節(jié) 總線控制總線控制一、總線判優(yōu)控制一、總線判優(yōu)控制二、總線通信控制二、總線通信控制一、總線判優(yōu)控制一、總線判優(yōu)控制v1、基本概念、基本概念v2、鏈?zhǔn)讲樵兎绞健㈡準(zhǔn)讲樵兎绞絭3、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式、計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式v4、獨(dú)立請求方式、獨(dú)立請求方式總線事務(wù)總線事務(wù)v發(fā)起命令發(fā)起命令 （和地址），傳輸數(shù)據(jù)（和地址），傳輸數(shù)

21、據(jù) 主設(shè)備主設(shè)備 總線事務(wù)的發(fā)起者總線事務(wù)的發(fā)起者v發(fā)出命令（和地址）發(fā)出命令（和地址）基本概念基本概念從設(shè)備從設(shè)備 v若主設(shè)備發(fā)出的是讀命令，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到主設(shè)備若主設(shè)備發(fā)出的是讀命令，則將數(shù)據(jù)發(fā)送到主設(shè)備v否則，接收主設(shè)備發(fā)來的寫入數(shù)據(jù)否則，接收主設(shè)備發(fā)來的寫入數(shù)據(jù)總線事務(wù)的響應(yīng)者總線事務(wù)的響應(yīng)者 總線判優(yōu)控制總線判優(yōu)控制分布式分布式集中式集中式鏈?zhǔn)讲樵冩準(zhǔn)讲樵冇?jì)數(shù)器定時(shí)查詢計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢獨(dú)立請求方式獨(dú)立請求方式總線主總線主設(shè)備設(shè)備總線從設(shè)備總線從設(shè)備主設(shè)備發(fā)起傳輸動(dòng)作主設(shè)備發(fā)起傳輸動(dòng)作數(shù)據(jù)可雙向傳輸數(shù)據(jù)可雙向傳輸總總線線控控制制部部件件I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口接

22、口nBG數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線BS 總線忙總線忙BR總線請求總線請求BG總線同意總線同意I/O接口接口1鏈?zhǔn)讲樵兎绞芥準(zhǔn)讲樵兎绞絭優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)只需只需2根線就能按一定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線控制根線就能按一定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線控制容易擴(kuò)充設(shè)備容易擴(kuò)充設(shè)備v缺點(diǎn)缺點(diǎn)對電路故障很敏感對電路故障很敏感 如第如第i個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電流有故障，那么流有故障，那么i個(gè)以后的設(shè)備都不能進(jìn)行工作個(gè)以后的設(shè)備都不能進(jìn)行工作；查詢鏈的優(yōu)先級(jí)是固定的查詢鏈的優(yōu)先級(jí)是固定的 當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出現(xiàn)頻繁請求時(shí)，離總線控制器遠(yuǎn)，優(yōu)先級(jí)別低的設(shè)備很難獲請求時(shí)，離總線控制器遠(yuǎn)，優(yōu)先級(jí)別

23、低的設(shè)備很難獲得請求。得請求。 0BS 總線忙總線忙BR總線請求總線請求總總線線控控制制部部件件數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口接口n設(shè)備地址設(shè)備地址I/O接口接口1 計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器設(shè)備地址設(shè)備地址 1計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)設(shè)備的優(yōu)先次序可變設(shè)備的優(yōu)先次序可變對電路故障沒那么敏感對電路故障沒那么敏感v缺點(diǎn)缺點(diǎn)增加了控制線數(shù)增加了控制線數(shù) log2n根控制線根控制線控制也較復(fù)雜控制也較復(fù)雜 排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器排隊(duì)器總總線線控控制制部部件件數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線I/O接口接口0I/O接口接口1I/O接口接口nBR0 BG0BR1BG

24、1BRnBGnBG總線同意總線同意BR總線請求總線請求獨(dú)立請求方式獨(dú)立請求方式v優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)響應(yīng)速度快響應(yīng)速度快 不用一個(gè)個(gè)設(shè)備查詢不用一個(gè)個(gè)設(shè)備查詢優(yōu)先次序可由程序控制優(yōu)先次序可由程序控制 比較靈活比較靈活v缺點(diǎn)缺點(diǎn)控制線數(shù)量多控制線數(shù)量多 2n2n根控制線根控制線總線控制更復(fù)雜總線控制更復(fù)雜二、總線通信控制二、總線通信控制v1. 目的目的v2. 總線周期總線周期v3. 總線通信的四種方式總線通信的四種方式解決通信雙方解決通信雙方 協(xié)調(diào)配合協(xié)調(diào)配合 問題問題完成一次總線操作的時(shí)間完成一次總線操作的時(shí)間主模塊申請主模塊申請，總線仲裁決定，總線仲裁決定主模塊向從模塊主模塊向從模塊 給出地址給出地址

25、和和 命令命令主模塊和從模塊主模塊和從模塊 交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)主模塊主模塊 撤消有關(guān)信息撤消有關(guān)信息 申請分配階段申請分配階段尋址階段尋址階段傳數(shù)階段傳數(shù)階段結(jié)束階段結(jié)束階段總線周期總線周期同步通信同步通信 異步通信異步通信 半同步通信半同步通信 分離式通信分離式通信 當(dāng)前主、從模塊當(dāng)前主、從模塊完全占有整個(gè)總完全占有整個(gè)總線傳輸周期線傳輸周期 各模塊在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過程中不占用各模塊在準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過程中不占用總線，總線占用時(shí)都在做有效工作總線，總線占用時(shí)都在做有效工作總線通信的四種方式總線通信的四種方式同步通信同步通信由由 統(tǒng)一時(shí)標(biāo)統(tǒng)一時(shí)標(biāo) 控制數(shù)據(jù)傳送控制數(shù)據(jù)傳送v(1) 同步式數(shù)據(jù)輸入同步式數(shù)據(jù)

26、輸入v(2) 同步式數(shù)據(jù)輸出同步式數(shù)據(jù)輸出v(3) 同步通信特點(diǎn)同步通信特點(diǎn) 讀讀命令命令同步式數(shù)據(jù)輸入同步式數(shù)據(jù)輸入(讀）讀）T1總線傳輸周期總線傳輸周期T2T3T4 時(shí)鐘時(shí)鐘 地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(1) 同步式數(shù)據(jù)輸入同步式數(shù)據(jù)輸入完成一次完整信息傳輸?shù)臅r(shí)間完成一次完整信息傳輸?shù)臅r(shí)間T1 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址T2 主模塊發(fā)讀命令主模塊發(fā)讀命令T3 從模塊提供數(shù)據(jù)從模塊提供數(shù)據(jù)T4 主模塊撤銷讀命令，從模塊撤銷數(shù)據(jù)主模塊撤銷讀命令，從模塊撤銷數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)同步式數(shù)據(jù)輸出（寫）同步式數(shù)據(jù)輸出（寫）T1總線傳輸周期總線傳輸周期T2T3T4 時(shí)鐘時(shí)鐘 地址地址 寫寫命令命令(2) (2) 同步式

27、數(shù)據(jù)輸出同步式數(shù)據(jù)輸出T1 主模塊發(fā)地址。主模塊發(fā)地址。T1.5 主模塊提供數(shù)據(jù)。主模塊提供數(shù)據(jù)。T2 主模塊發(fā)出寫命令，從模塊接到命令后在主模塊發(fā)出寫命令，從模塊接到命令后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫到地址總線規(guī)定時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫到地址總線所指明的單元中。所指明的單元中。T4 主模塊撤銷寫命令和數(shù)據(jù)等信號(hào)。主模塊撤銷寫命令和數(shù)據(jù)等信號(hào)。v同步通信優(yōu)點(diǎn)同步通信優(yōu)點(diǎn)規(guī)定明確、統(tǒng)一，模塊間的配合簡單一致；規(guī)定明確、統(tǒng)一，模塊間的配合簡單一致；v同步通信缺點(diǎn)同步通信缺點(diǎn)主、從模塊時(shí)間配合屬于強(qiáng)制性主、從模塊時(shí)間配合屬于強(qiáng)制性“同步同步”，嚴(yán)重，嚴(yán)重影響總線的工作效率；影響總線的工作效率

28、；設(shè)計(jì)缺乏靈活性；設(shè)計(jì)缺乏靈活性；v同步通信適用范圍同步通信適用范圍總線長度較短，各部件存取時(shí)間比較一致的場合?？偩€長度較短，各部件存取時(shí)間比較一致的場合。(3)(3)同步通信特點(diǎn)同步通信特點(diǎn)異步通信異步通信v聯(lián)絡(luò)方式聯(lián)絡(luò)方式v數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式v異步通信特點(diǎn)異步通信特點(diǎn)應(yīng)答信號(hào)在通信總線上傳輸（應(yīng)答信號(hào)在通信總線上傳輸（2011研）研）采用采用 應(yīng)答方式應(yīng)答方式 ，沒有公共時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，沒有公共時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)不互鎖不互鎖半互鎖半互鎖全互鎖全互鎖主設(shè)備主設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備請請求求回回答答應(yīng)答方式應(yīng)答方式聯(lián)絡(luò)方式聯(lián)絡(luò)方式數(shù)據(jù)字?jǐn)?shù)據(jù)字命令字命令字命令字命令字0 1 1 0 1 0 0 0起始位起始位終止

29、位終止位9.09 ms2 9.09 ms異步通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿泻痛蟹绞疆惒酵ㄐ艛?shù)據(jù)傳輸?shù)牟⑿泻痛蟹绞?“Ready”“Strobe”I/O 接接 口口I/O 設(shè)設(shè) 備備CPU并行并行串行串行起始位起始位終止位終止位9.09 ms2 9.09 ms數(shù)據(jù)傳輸方式數(shù)據(jù)傳輸方式v異步通信優(yōu)點(diǎn)異步通信優(yōu)點(diǎn)允許各模塊速度的不一致性，給設(shè)計(jì)者充分的靈活性和選擇余地允許各模塊速度的不一致性，給設(shè)計(jì)者充分的靈活性和選擇余地 ；v異步通信缺點(diǎn)異步通信缺點(diǎn)增加兩條應(yīng)答線增加兩條應(yīng)答線傳送速度低，傳送速度低，505019 20019 200波特波特v波特率：單位時(shí)間內(nèi)傳送二進(jìn)制的位數(shù)，單位波特率：單位時(shí)間內(nèi)傳送二

30、進(jìn)制的位數(shù)，單位bpsbps，記做，記做波特；波特；v比特率：單位時(shí)間內(nèi)傳送有效二進(jìn)制位數(shù)，單位比特率：單位時(shí)間內(nèi)傳送有效二進(jìn)制位數(shù)，單位bpsbps，記，記做比特；做比特；異步通信特點(diǎn)異步通信特點(diǎn)v思考題思考題2：在異步串行傳輸系統(tǒng)中，假設(shè)每：在異步串行傳輸系統(tǒng)中，假設(shè)每秒傳輸秒傳輸160個(gè)數(shù)據(jù)幀，其字符格式規(guī)定包含個(gè)數(shù)據(jù)幀，其字符格式規(guī)定包含1個(gè)起始位，個(gè)起始位，8位數(shù)據(jù)位，位數(shù)據(jù)位，1個(gè)偶校驗(yàn)位，個(gè)偶校驗(yàn)位，1個(gè)個(gè)終止位，試計(jì)算波特率和比特率。終止位，試計(jì)算波特率和比特率。解：解：1+8+1+1 = 11位位160*11=1760bps=1760波特波特160*8=1280bps = 1

31、280比特比特半同步通信半同步通信v（同步同步、異步異步 結(jié)合）結(jié)合）v 以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時(shí)序以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時(shí)序v 半同步通信特點(diǎn)半同步通信特點(diǎn)v 同步、異步和半同步三種通信的共同點(diǎn)同步、異步和半同步三種通信的共同點(diǎn)同步同步 發(fā)送方發(fā)送方 用系統(tǒng)用系統(tǒng) 時(shí)鐘前沿時(shí)鐘前沿 發(fā)信號(hào)發(fā)信號(hào) 接收方接收方 用系統(tǒng)用系統(tǒng) 時(shí)鐘后沿時(shí)鐘后沿 判斷、識(shí)別判斷、識(shí)別異步異步 允許不同速度的模塊和諧工作允許不同速度的模塊和諧工作 增加一條增加一條 “等待等待”響應(yīng)信號(hào)響應(yīng)信號(hào) WAIT（同步同步、異步異步 結(jié)合）結(jié)合）T1 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址T2 主模塊發(fā)命令主模塊發(fā)命令T3 從模塊

32、提供數(shù)據(jù)從模塊提供數(shù)據(jù)T4 從模塊撤銷數(shù)據(jù)，主模塊撤銷命令從模塊撤銷數(shù)據(jù)，主模塊撤銷命令Tw 當(dāng)當(dāng) 為低電平時(shí)，等待一個(gè)為低電平時(shí)，等待一個(gè) TWAITTw 當(dāng)當(dāng) 為低電平時(shí)，等待一個(gè)為低電平時(shí)，等待一個(gè) TWAIT以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時(shí)序以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時(shí)序 讀讀 命令命令WAIT 地址地址 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 時(shí)鐘時(shí)鐘總線傳輸周期總線傳輸周期T1T2TWTWT3T4半同步通信半同步通信v半同步通信優(yōu)點(diǎn)半同步通信優(yōu)點(diǎn)允許各模塊速度的不一致性；允許各模塊速度的不一致性；控制方式比異步簡單；控制方式比異步簡單；全系統(tǒng)各模塊在統(tǒng)一系統(tǒng)時(shí)鐘控制下同步工作，可靠型全系統(tǒng)各模塊在統(tǒng)一系統(tǒng)時(shí)鐘控制下

33、同步工作，可靠型高；高；v半同步通信缺點(diǎn)半同步通信缺點(diǎn)系統(tǒng)工作速度不高；系統(tǒng)工作速度不高；適用于系統(tǒng)工作速度不高但又包含了許多工作速度差適用于系統(tǒng)工作速度不高但又包含了許多工作速度差異較大的各類設(shè)備組成的簡單系統(tǒng)。異較大的各類設(shè)備組成的簡單系統(tǒng)。半同步通信特點(diǎn)半同步通信特點(diǎn)一個(gè)總線傳輸周期（以輸入數(shù)據(jù)為例）一個(gè)總線傳輸周期（以輸入數(shù)據(jù)為例） 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址 、命令、命令 從模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)從模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù) 從模塊向主模塊發(fā)數(shù)據(jù)從模塊向主模塊發(fā)數(shù)據(jù)總線空閑總線空閑占用總線占用總線不占用總線不占用總線占用總線占用總線同步、異步和半同步三種通信的共同點(diǎn)同步、異步和半同步三種通信的共同點(diǎn)總線使用權(quán)

34、在傳輸周期被主從設(shè)備完全占有總線使用權(quán)在傳輸周期被主從設(shè)備完全占有充分挖掘系統(tǒng)總線每個(gè)瞬間的潛力充分挖掘系統(tǒng)總線每個(gè)瞬間的潛力主模塊主模塊 申請申請 占用總線占用總線，使用完后，使用完后即即 放棄總線放棄總線 的使用權(quán)的使用權(quán)從模塊從模塊 申請申請 占用總線占用總線，將各種信，將各種信息送至總線上息送至總線上一個(gè)總線傳輸周期一個(gè)總線傳輸周期子周期子周期1子周期子周期2主模塊主模塊分離式通信分離式通信1. 各模塊有權(quán)申請占用總線各模塊有權(quán)申請占用總線分離式通信特點(diǎn)分離式通信特點(diǎn)充分提高了總線的有效占用充分提高了總線的有效占用2. 采用同步方式通信，不等對方回答采用同步方式通信，不等對方回答3. 各模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時(shí)，不占用總線各模塊準(zhǔn)備數(shù)據(jù)時(shí)，不占用總線4. 總線被占用時(shí)，無空閑總線被占用時(shí)，無空閑小結(jié)小結(jié)v總線總線 是連接多個(gè)部件的信息傳輸線，是各部件共享是