《计算机硬件技术基础 第2版 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 耿增民 孙思云 第6章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机硬件技术基础 第2版 工业和信息化普通高等教育十二五 规划教材立项项目 教学课件 ppt 作者 耿增民 孙思云 第6章（52页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、Company Logo,微型机总线,6.1 总线的概述 6.2 总线技术 6.3 常见局部总线,Company Logo,总线是一组信号线的集合，它是系统与系统之间或系统内部各电气部件之间，进行通信传输所必需的所有信号线的总和。它是PC芯片之间、各电气部件之间和I/O设备之间进行通信和数据交换的标准通道。,Company Logo,6.1 总线的概述,总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束。 在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。,Company Logo,总线上的任何一个部件发出的信息，计算机
2、系统内所有连接到总线上的部件都可以接收得到。但在进行信息传输时，每一次只能有一个称为主控设备的部件可以利用总线给一个称为从属设备的部件发送信息。,Company Logo,一、总线的分类 总线分类的方式有很多，如被分为外部和内部总线、系统总线和非系统总线等等，下面是几种最常用的分类方法： 1按功能分： 地址总线、数据总线、控制总线 2按传输方式分： 串行总线和并行总线,Company Logo,3按时钟信号方式分： 同步总线和异步总线 4按总线的规模、用途和应用场合分 片内总线：微处理器芯片内部的总线 主板局部总线：电路板上连接各插件的公共通路 系统总线：模块式微型计算机机箱内的底板总线 通信
3、总线：用于微型计算机系统与系统之间，微型计算机系统与外部设备,Company Logo,二、总线的功能 系统总线又称内总线或板级总线，是用来连接各种插件板，以扩展系统功能的总线。 传送的信息：数据信息、地址信息、控制信息。 系统总线：数据总线、地址总线AB、和控制总线CB。,Company Logo,1数据总线：用于传送数据信息，双向三态形式总线，既可以把CPU的数据传送到存储器或输入输出接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。 2 地址总线：用来传送地址，单向三态式总线，只能从CPU传向外存或输入输出端口。地址总
4、线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小 。,Company Logo,3控制总线：用来传送控制信号和时序信号。控制信号中，有的是微处理器送往存储器和输入输出接口电路的，因此，控制总线的传送方向由具体控制信号而定，一般是双向的，控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。,Company Logo,三、总线的性能指标 总线宽度 标准传输率 时钟同步/异步 总线复用 信号线数 总线控制方式 其他指标：如负载能力等,Company Logo,四、微机的总线结构 面向总线的结构主要有以下优点： 简化了系统结构，便于系统设计制造； 大大减少了连线数目，便于
5、布线，减小体积，提高系统的可靠性； 便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似的接口； 便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化； 便于设备的软件设计，所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作； 便于故障诊断和维修，同时也降低了成本。,Company Logo,总线结构大致分为单总线结构和双/多总线结构 1.单总线结构：系统的各个部件均接在系统总线上，构成微型计算机的硬件系统，所以它又称为面向系统的单总线结构。,Company Logo,2.面向CPU的双总线结构：设置一条连接CPU与存储器的专用总线来解决CPU与存储器之间数据传送问题。这就是面向CPU的双总线结构。,Compa
6、ny Logo,3.面向主存储器的双总线结构：在CPU与主存储器之间，又专门设置了一组高速总线，使CPU可以通过它直接与主存储器交换信息。,Company Logo,4.多总线结构：将不同类型的设备划分到不同的总线层次中，这样做的目的是兼顾速度和成本的要求。,Company Logo,6.1 总线技术,接到总线上的部件有两种工作方式：主方式和从方式。 部件工作于主方式时，可以控制总线并启动信息传送；工作于从方式时，只能按主部件的要求工作。 有的部件既可工作于主方式也可工作于从方式，但不能同时工作于两种方式。能作总线主部件的设备叫做总线主控设备。,Company Logo,一、总线的数据传送 源
7、部件：送出数据的部件。 目的部件：接收数据的部件。 定时方式：同步方式、异步方式、半同步方式。,Company Logo,1同步方式： 总线上的数据传送用一个公共的时钟控制，发送和接收信号都在固定的时刻发出。,Company Logo,总线上的部件通过总线进行信息传送时，用一个公共的时钟信号进行同步，这种方式成为同步通信。这个公共的时钟可以由CPU总线控制部件发送到每一个部件（设备） ，也可以让每个部件有各 自的时钟发生器，然而它 们都必须有总线控制部件 发出的时钟信号进行同步。,Company Logo,2 异步方式 异步通信允许总线上的各部件有各自的时钟，在部件之间进行通信时没有公共的时间
8、标准，而是靠发送信息时同时发出本设备的时间标志信号，用“应答方式”来进行。 优点是任何速度的设备之间都能互相进行通信。缺点是延迟较大，而且当源端速度和目的端速度差异很大时，有可能造成状态错误，使传送失败。,Company Logo,3半同步方式 采用半同步总线定时方式时，每个动作只能在固定时钟确定的时刻发生。控制信号间的间隔时间仍然是可变的，必须是时钟周期的整倍数。 优点是减少了干扰信号的影响 缺点是定时信号的响应时间都必须是时钟周期的整倍数，加长了时间的间隔。,Company Logo,二、总线控制 总线仲裁也称为总线判优。 目的：为了正确地实现多个部件之间的通信，避免各部件同时往总线发送信
9、息造成的冲突。 当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。只有获得了总线使用权的部件，才能开始传送数据。,Company Logo,1链式查询方式 链式查询方式的总线控制部件在单总线系统和三总线系统中常常是CPU的一部分。在双总线系统的I/O总线中，它是通道的一部分。,Company Logo,优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁，很容易扩充设备。 缺点：对询问链的电路故障很敏感、查询链的优先级是固定的。,Company Logo,2计数器查询方式 总线上任何设备要求使用总线时，都通过BR线发出总线请求。,Company Logo,3
10、独立请求方式 每一个设备均有独立的总线请求线BRi和总线回答线BGi。,Company Logo,优点：响应速度快，即为确定优先响应设备所花费的时间少；对优先次序的控制也是相当灵活。 缺点：控制线数目多。,Company Logo,三、总线驱动及出错处理 1总线驱动 三态总线驱动器来驱动总线，为减轻总线上的负载，在设备接口电路中通常采用缓冲器来进行隔离。,Company Logo,2出错处理 解决的方法：在传输的数据中增加一些冗余位，使冗余位与传送的数据具有某种特殊的关系 错误处理： 纠错电路纠正错误 CPU进行错误处理,Company Logo,6.3 常见局部总线,为了将不同厂家生产的各部
11、件组装成一台完整的计算机，就需要各厂家按一定的标准进行生产。 特别是系统总线和局部总线，由于外设接口卡都要通过系统总线接入系统，主板上的各插件都要通过局部总线进行连接，所以总线标准的制订显得尤为重要。,Company Logo,一、PCI总线 PCI（Peripheral Component Interconnect）即外围元件互联，它是一种先进的局部总线，已成为局部总线的新标准，是目前应用最广泛的总线结构。,Company Logo,1.PCI总线特点： 高性能 PCI总线还支持突发工作方式，并且后面可跟无限个数据周期。 减少存取延迟 采用总线主控和同步操作 不受处理器限制,Company
12、Logo,适用于各种机型 成本低 兼容性好，易于扩展 自动配置（即插即用，Plug and Play） 规范严格,Company Logo,2.PCI总线的主要性能： 总线时钟频率33.3MHz/66.6MHz。 总线宽度32位/64位。 最大数据传输率132MB/s(264MB/s)。 支持64位寻址。 适应5V和3.3V电源环境。,Company Logo,二、通用串行总线 通用串行总线（Universal Serial Bus，USB），是计算机系统连接外围设备的新型输入/输出串行接口标准。,Company Logo,1. USB的主要技术指标,Company Logo,2.USB特点：
13、 热即插即用性能 当用户连接USB外设到一个正在运行的系统时，Windows操作系统能自动地检测外设，加载合适的驱动程序。外设第一次连接到系统时，Windows可能会提示用户插入驱动程序磁盘，但是除此以外，其他安装步骤都是自动的，不需要定位并运行安装程序，也无须重启系统。用户也可以在任何时候连接和断开外设，不管系统和外设是否开机都不会损坏计算机或外设。,Company Logo,采用“级联”方式连接各个外部设备 主控器具有根集线器的功能，通常根集线器集成在主控器中，具有24个USB接口，连接采用“级联”方式,Company Logo,三、IEEE 1394总线 IEEE 1394是一种串行接口
14、标准，俗称火线接口，主要用于视频的采集。 主要技术特点： 支持高速应用并且有可升级性能 分层的主控制器结构 同时支持同步和异步数据传输方式,Company Logo,采用基于内存的地址编码，具有高速传输能力 采用点对点（Peer-to-Peer）结构 安装方便且容易使用 其他性能指标： 信号线条数：6（电源2、信号4）/4（无电源）。 支持系统：Windows 98以上。 支持特性：PnP，热插拔。,Company Logo,三、图形加速端口（AGP ） Intel公司为了提高图形和视频（尤其是3D图形）性能而设计的高带宽总线规范。 基于PCI总线设计，但是在电器特性、逻辑上都独立于PCI总线
15、。 AGP是专为系统中一块视频卡设计的点到点高性能连接，只有一个AGP插槽可以插入单块视频卡。,Company Logo,AGP总线性能特点： 采用了数据读写操作的流水线技术 采用直接内存执行（DIME）技术 地址信号与数据信号分离 并行操作,Company Logo,四、外部设备总线 用于实现计算机主机和外部设备之间的连接。 外部设备总线是通用的，可连接不同的外部设备，并且允许在一个总线上连接多个设备。,Company Logo,五、IDE接口与SCSI接口 IDE与SCSI是目前应用最广泛的硬盘的两个接口标准。 IDE：Integrated Drive lectronics，电子集成驱动器
16、 SCSI： Small Computer System Interface，小型计算机系统接口,Company Logo,1. IDE接口 特点：把控制器集成到驱动器内，从而可以避免驱动器和控制器之间的数据丢失，使数据传输十分可靠。,Company Logo,2. SCSI接口 具备与多种类型的外设进行通信。,Company Logo,SCSI总线有如下主要特点。 可以采用异步传送，也可以采用同步传送 SCSI的启动设备和目标设备通过高级命令进行通信，不涉及外设的物理层如磁头、磁道、扇区等物理参数 可挂接多台总线设备（包括适配器和控制器），但在任何时刻只允许两个总线设备进行通信。,Company Logo,六、微型机系统中的总线应用 总线的任务就是进行信息交换，主要包括读和写操作。对于CPU-存储器总线，“读”是将存储器的数据送到CPU或外围设备，“写”是
