计算机控制技术全套PPT电子课件教案-第四章总线

高速化
标准化
随着数据传输速率的不断提高，总线技术 也在不断向高速化方向发展。
为了方便不同设备间的互连互通，总线技 术也在不断向标准化方向发展。
集成化
智能化
随着芯片技术的发展，总线技术也在不断 向集成化方向发展，实现更高效的数据传 输和控制。
随着人工智能技术的发展，总线技术也在 不断向智能化方向发展，实现更智能的数 据传输和控制。
计算机控制技术全套ppt电子课件 教案-第四章总线
目录
• 总线概述 • 总线的通信协议 • 总线的仲裁机制 • 总线的应用和发展趋势 • 总线的优缺点
01 总线概述
总线的定义
总线定义
总线是计算机各功能部件之间传 输信息的公共通路，是连接各个
部件的桥梁。
总线的组成
总线由数据总线、地址总线和控制 总线三部分组成，分别负责数据传 输、寻址和命令控制的功能。
标准化与规范
总线的标准化和规范化为计算机各部件之间的连接和通信提供了统一 的标准和规范，使得不同厂商的部件可以相互兼容和互操作。
扩展与升级
总线的设计通常考虑到了扩展和升级的需求，通过增加或更换某些部 件，可以实现计算数据格式
定义数据在总线上传输时的格式，包括起始位、 数据位、校验位和停止位等。
总线的特点
总线具有规范性、共享性、标准性 和可扩展性等特点，使得计算机各 部件之间的信息传输更加高效可靠。
总线的分类
按传输方式分类
总线可以分为串行总线和并行总 线，串行总线以位为单位逐位传 输数据，并行总线则可以同时传
输多个位的数据。
按功能分类
总线可以分为地址总线、数据总 线和控制总线，分别负责地址寻 址、数据传输和命令控制的功能。
发送过程
设备将数据按照通信协议规定的格式进行编码，并通过总线发送出去。
02
接收过程
设备接收来自总线的信号，按照通信协议规定的格式解码数据。
03
错误检测与处理
为确保数据的正确传输，总线协议通常包含错误检测机制，如奇偶校验、
CRC校验等。在检测到错误时，接收设备可以选择要求发送设备重新发
送数据或者自行纠正错误。
05 总线的优缺点
总线的优点
可靠性高
总线结构简单，各部件具有明确的相互关系， 因此可靠性较高。
可维护性好
总线结构使得各部件易于识别和替换，因此 维护起来较为方便。
成本低
由于总线结构简单，减少了不必要的硬件， 因此成本较低。
扩展性强
总线结构允许在原有基础上增加新设备，具 有较强的扩展性。
总线的缺点
按传输速率分类
总线可以分为高速总线和低速总 线，高速总线的传输速率高，适 用于高速数据传输，而低速总线 则适用于低速数据传输或对成本
要求较高的场合。
总线的作用
信息传输
总线是计算机各功能部件之间传输信息的通道，通过总线可以实现各 部件之间的数据传输和信息交换。
连接与通信
总线可以连接计算机的各个部件，实现它们之间的通信和交互，使得 各个部件能够协同工作。
03 总线的仲裁机制
仲裁器的组成
请求信号线
用于传输各设备发出的总线请 求信号。
许可信号线
用于传输仲裁器发出的总线许 可信号。
优先级编码器
用于确定设备请求的优先级。
逻辑控制电路
用于实现仲裁算法和控制仲裁 过程。
仲裁器的类型
集中式仲裁器
采用一个中心节点来管理总线的访问 ，所有设备都向该节点发送请求，由 该节点根据优先级或轮询方式决定哪 个设备可以使用总线。
传输速率
规定总线上的数据传输速率，以位每秒（bps）为 单位。
信号线定义
明确总线上各种信号线的功能和连接方式。
通信协议的类型
并行通信协议
通过多条数据线同时传输多个数 据位，具有传输速度快、实时性 好的特点。
串行通信协议
通过一条数据线逐位传输数据， 具有传输距离远、成本低的特点 。
总线通信的过程
01
访问总线
获得总线许可的设备开始进行数据传 输。其他设备继续等待下一次仲裁机 会。
04 总线的应用和发展趋势
总线在计算机领域的应用
01
02
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内部总线
连接计算机内部各个部件， 如CPU、内存、硬盘等， 实现数据传输和通信。
外部总线
连接计算机与外部设备， 如打印机、扫描仪、摄像 头等，实现设备间的数据 传输和通信。
系统总线
连接多个计算机系统，实 现多机协同工作和资源共 享。
总线在其他领域的应用
工业控制领域
用于连接工业控制系统中 的各种设备，实现设备间 的数据传输和控制。
通信领域
用于连接通信设备，实现 数据的高速传输和通信。
物联网领域
用于连接物联网设备，实 现设备间的数据传输和通 信。
总线的发展趋势和未来展望
分布式仲裁器
各设备在逻辑上是平等的，每个设备 都有自己的仲裁号，通过比较自己的 仲裁号和总线上的地址信息来决定是 否获得总线访问权。
仲裁过程
设备请求总线
设备通过请求信号线向仲裁器发送总 线请求信号。
优先级判断
仲裁器根据优先级编码器确定发出请 求的设备的优先级。
许可信号分配
仲裁器根据优先级和当前可用总线情 况，通过许可信号线向相应的设备发 送总线许可信号。
效率较低
由于总线的带宽有限，数据传输速率相对较 低，因此效率较低。
资源共享能力有限
由于总线带宽有限，多个设备同时访问时可 能会导致冲突，影响资源共享能力。
对故障敏感
一旦总线出现故障，可能会导致整个系统瘫 痪。
对噪声干扰敏感
总线结构对噪声干扰较为敏感，可能会影响 数据传输的稳定性。
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