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1、计算机组成原理,第六章 系统总线(2),2,（6）Pentium个人机主板总线结构,3,PentiumPC主板总线结构,PentiumPC总线结构是一个三层次的多总线结构，即有CPU总线、PCI总线和ISA总线。CPU总线是一个64位数据线和32位地址线的同步总线。PCI总线用于连接高速的I/O设备模块，采用集中式仲裁方式。ISA总线用于连接低速的I/O设备。CPU总线、PCI总线和ISA总线通过两个“桥”芯片连成整体。桥的作用是信号速度缓冲、电平转换和控制协议的转换。通过桥可以将两类不同的总线“粘合”在一起。CPU总线和PCI总线的桥叫“北桥”。PCI总线和ISA总线的桥叫“南桥”。,4,3
2、总线结构对系统性能的影响,在一个计算机系统中，采用哪种总线结构，往往对计算机系统的性能有很大影响。从3个方面来讨论：最大存储容量 。指令系统 。吞吐量 。,5,6.1.2 总线接口,1信息的传送方式计算机系统中，信息传输基本上有4种方式：串行传送并行传送并串行传送分时传送出于速度和效率上的考虑，系统总线上传送信息时，通常采用并行传送方式。在一些微型计算机或单片机中，由于受CPU引脚数的限制，系统总线传送信息时，采用的是并串行方式或分时方式。,6,信息的表示,数字计算机使用二进制数，它们或用电位的高低来表示，或用脉冲的有无来表示二进制数。在前一种情况下，如果电位高时表示数字“1”，那么电位低时则
3、表示数字“0”。在后一种情况下，如果有脉冲时表示数字“1” ，那么无脉冲时就表示数字“0” 。,7,（1）串行传送,当信息以串行方式传送时，只有一条传输线，且采用脉冲传送。在串行传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位（bit）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。,8,串行传送示意图,9,“位时间”,“位时间”的概念：即指定一个二进制位在传输线上占用的时间长度。“位时间”是由同步脉冲来体现的。 例如，假定串行数据是由“位时间”组成的，那么传送8个比特需要8个位时间。如果接收设备在第一个位时间和第三个位时间接收到一个脉冲，而
4、其余的6个位时间没有收到脉冲，那么就会知道所收到的二进制信息是00000101。注意，串行传送时低位在前，高位在后。,10,拆卸和装配,在串行传送时，被传送的数据需要在发送部件进行并行串行变换，这称为拆卸；而在接收部件又需要进行串行并行变换，这称为装配。,11,串行传送的优缺点,串行数据传送的主要优点是只需要一条传输线。在长距离传输时成本比较低。串行数据传送的主要缺点是传送速度慢。,12,（2）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一条单独的传输线信息由多少二进制位组成，就需要多少条传输线，这样二进制数“0”或“l”可在不同的线上同时进行传送。并行传送一般采用电位传送。由于所
5、有的位同时被传送，所以并行数据传送比串行数据传送快得多。,13,并行传送的过程,例如，最上面的线代表最高有效位，最下面的线代表最低有效位，因而图中正在传送的二进制数是10101100。,14,并行传送的优缺点,优点：并行传送一般采用电位传送。由于所有的位同时被传送，所以并行数据传送比串行数据传送快得多。缺点：需要较多的传输线，成本较高。,15,（3）并串行传送,并串行传送方式是并行方式和串行方式的结合。例如一个数据字由4个字节组成，在总线上以并串行方式传送，那么传送一个字节时采用并行方式，而字节间的传送采用串行方式。,16,（4)分时传送,两种概念：一是在分时传送信息时，总线统一传送数据或地址
6、的信息。由于传输线上既送地址又送数据，因此必须划分不同的时间间隔来完成传送地址和传送数据的任务例如，在有些微型机中，利用总线接口部件，在16位的I/O总线上分时传送数据和地址。 另一种概念是共享总线的部件，分时使用总线。,17,2接口的基本概念,广义地讲，“接口”是指CPU和内存、外围设备、或两种外围设备、或两种机器设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。接口部件在它所连接的两部件之间起着“转换器”的作用，以便实现彼此之间的信息传送。 一个典型的计算机系统具有各种类型的外围设备，因而有各种类型的接口。,18,CPU、接口和外围设备间的连接,19,外围设备,外围设备本身带有自己的设备控制器，它是控制
7、外围设备进行操作的控制部件，它通过接口接受来自CPU传送的各种信息，再根据设备的不同要求把这些信息传送到设备，或者从设备中读出信息传送到接口。由于外围设备种类繁多且速度不同，因而每种设备都有适应自己工作特点的设备控制器，图中将外围设备本体与它自己的控制电路画在一起，统称为外围设备。,20,接口,为了使所有的外围设备能够兼容，并能在一起正确地工作，CPU规定了不同的信息传送控制方法。不管什么样的外围设备，只要选用某种数据传送控制方法，并按它的规定通过总线和主机连接，就可进行信息交换。外设不能直接连到CPU，必须要通过接口设备。以保证外围设备能用计算机系统所要求的形式发送和接收信息。接口逻辑通常做
8、成标准化的，不同的I/O控制方式，有不同的标准接口。当然，不同的CPU，其标准接口也不一样。,21,CPU、接口和外围设备,一个适配器必有两个接口：一是和系统总线的接口，CPU和适配器的数据交换一定是并行方式；二是和外设的接口， 适配器和外设的数据交换可能是并行方式，也可能是串行方式。,22,典型接口的功能,控制接口：控制外围设备动作，如启动、关闭设备等。 缓冲接口：补偿各种设备在速度上的差异。 状态监视接口：监视外设的工作状态并保存状态信息 转换数据格式接口：完成各种要求的数据转换。整理接口：完成一些特别的功能，例如，在需要时可修改字计数器或当前内存地址寄存器。 程序中断：当外设向CPU请求某种动作时，接口即发出一个中断请求信号到CPU。,
