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计算机组成原理-总线

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计算机组成原理-总线_第1页
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李** 南京理工大学 总线 概述 • 总线(Bus)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, 按照计算机所传输的信息种类,计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控 制总线,分别用来传输数据、数据地址和控制信号总线是一种内部结构,它是cpu、内 存、输入、输出设备传递信息的公用通道,主机的各个部件通过总线相连接,外部设备通 过相应的接口电路再与总线相连接,从而形成了计算机硬件系统在计算机系统中,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 CONTENTS 工作原理 1 2 总线特性 3 总线分类 4 总线的发展史 1 工作原理 如果说主板(Mother Board)是一座城市,那么总线就像是城市里的公共汽车( bus),能按照固定行车路线,传输来回不停运作的比特(bit)这些线路在同一 时间内都仅能负责传输一个比特因此,必须同时采用多条线路才能传送更多数 据,而总线可同时传输的数据数就称为宽度(width),以比特为单位,总线宽度 愈大,传输性能就愈佳总线的带宽为:总线带宽 = 频率 x 宽度(Bytes/sec)。

当总线空闲(其他器件都以高阻态形式连接在总线上)且一个器件要与目的器件 通信时,发起通信的器件驱动总线,发出地址和数据其他以高阻态形式连接在 总线上的器件如果收到(或能够收到)与自己相符的地址信息后,即接收总线上 的数据发送器件完成通信,将总线让出(输出变为高阻态) 总线 特性 电气特性 每一根信号线上的信号 方向及表示信号有效的 电平范围 时间特性 每一根信号线上信 号什么时候有效 功能特性 功能特性是指每一根信 号线的功能 物理特性 总线上部件在物理连接 时表现出的一些特性 2 总线特性 数据 总线 A 控制 总线 C 地址 总线 B 局部 总线 E 扩展 总线 D 3 总线分类 • 数据总线DB--用于传送数据信息 数据总线是双向三态形式的总线, 即他既可以把CPU的数据传送到存 储器或I/O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 数据总线 总线 分类 地址总线 地址总线AB”是专门用来传送地址的,由于地址只 能从CPU传向外部存储器或I/O端口,所以地址总 线总是单向三态的,这与数据总线不同。

地址总线 的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小,若 地址总线为n位,则可寻址空间为2^n字节 地址总线 控制总线 “控制总线CB”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I/O接口电路的,如读/写信 号,片选信号、中断响应信号等; 也有是其它部件反馈给CPU的,比如: 中断申请信号、复位信号、总线请求信 号、设备就绪信号等因此,控制总线 的传送方向由具体控制信号而定,(信 息)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 总线 特性 PCI总线 AGP总线 PCI-Exoress ISA总线 4 总线发展史 ISA总线 (Industry Standard Architecture) 最早的PC总线是IBM公司1981年在PC/XT电脑采用的系统总线,它基于8bit的8088 处理器,被称为 PC总线或者PC/XT总线 1984年,IBM 推出基于16-bit Intel 80286处理器的PC/AT 电脑,系统总线也相应地扩展为16bit,并 被称呼为PC/AT 总线而为了开发与IBM PC 兼容的外围设备,行业内便逐渐确立了以IBM PC 总线 规范为基础的ISA(工业标准架构:Industry Standard Architecture )总线。

PCI总线 (Peripheral Component Interconnect) 由于ISA/EISA总线速度缓慢,一度出现CPU 的速度甚至还高过 总线的速度,造成硬盘、显示卡还有其它的外围设备只能通过慢 速并且狭窄的瓶颈来发送和接受数据,使得整机的性能受到严重 的影响为了解决这个问题,1992年Intel 在发布486处理器的时 候,也同时提出了32-bit 的PCI(周边组件互连)总线 AGP总线 (Accelerated Graphics Port) PCI 总线是独立于CPU 的系统总线,可将显示卡、声卡、网 卡、硬盘控制器等高速的外围设备直接挂在CPU 总线上,打破 了瓶颈,使得CPU 的性能得到充分的发挥可惜的是,由于PCI 总线只有133MB/s 的带宽,对付声卡、网卡、视频卡等绝大多数 输入/输出设备也许显得绰绰有余,但对于胃口越来越大的3D 显 卡却力不从心,并成为了制约显示子系统和整机性能的瓶颈因 此,PCI 总线的补充——AGP 总线就应运而生了 PCI-Express 在经历了长达10年的修修补补,PCI 总线已经无法满足电脑性能 提升的要求,必须由带宽更大、适应性更广、发展潜力更深的新 一代总线取而代之,这就是PCI-Express 总线。

相对于PCI总线来讲,PCI-Express总线能够提供极高的带宽, 来满足系统的需求 THANKS 。

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