微型计算机总线
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加1）寻址。 ➢ 这种传输方式总线的利用率高 ➢ PCI总线支持突发数据传输方式。
4. 错误检测
❖ 由于外界或者自身存在着各种随机出现的干扰因素， 总线上传输的信息可能产生错误。
❖ 需要错误检测电路发现或纠正出现的错误，由专用 的总线信号来报告出现的错误。
异步传输下的读传输时序
图10-2
（3）半同步传输
❖ 进行半同步传输时，各信号仍以公共时钟为基准，数 据的开始时间由时钟信号和握手信号共同确定。
❖ 总线上各操作之间的时间间隔可以变化，但仅允许为 公共时钟周期的整数倍。
❖ 半同步方式在同步的前提下，允许设备的某些不一致 性，具有较大的灵活性，因此得到了广泛的使用。 ISA总线属于这种类型。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10.1.2 总线的指标
1. 总线宽度
• 同时传输的数据位数 • 位数越多，一次传输的信息就越多 • ISA总线宽度16位，EISA:16位，PCI:32位，PCI-2:64
位。
2. 总线频率
• 总线通常都有一个基本时钟，总线上其他信号都以这个 时钟为基准
• 这个时钟的频率也是总线工作的最高频率。时钟的频率 越高，单位时间内传输的数据量就越大。
• ISA总线、EISA总线的时钟频率为8MHz，PCI总线为 33.3MHz，PCI-总线2可达66MHz。
3. 总线带宽与总线数据传输速率
带宽：总线上单位时间内传输信息的总量，等于总线宽度 乘上总线频率。
B（ISA）= 2(字节数据宽)×8(MHz)= 16MB/s B（PCI）=4(字节数据宽)×33.3(MHz) = 133MB/s
❖ 这种系统总线实际上就是微处理器芯片总线（片 内总线）的延伸。
图10-1
2． 局部总线
❖ 大量设备连接到系统总线上时:
➢ “争用”总线的可能性增加，容易产生数据传输“瓶 颈效应”，总线性能下降
➢ 总线连接设备多，负载重，也会增加传输延迟
❖ 为了解决这个矛盾，在CPU高速外设之间增加了一条 直接通路，该通路称为“局部总线”
❖ 有三种定时方法：
➢ 同步传输 ➢ 异步传输 ➢ 半同步传输
（1）同步传输
❖ 信息传送在一个公共时钟的控制下进行 ❖ 总线所有事件都在时钟周期的开始时发生，而不是由
发送方或接收方决定。 ❖ 同步方式要求总线上的所有设备都能按照严格的时间
关系实施数据传输。
（2）异步传输
❖ 为了能用不同速度的模块组成系统，有时也采用异步方式 控制数据传输。
❖ 使用局部总线后，系统内有多条不同级别的总线，形 成了“分级总线结构”。
❖ 不同传输要求的设备“分类”连接在不同性能的总线 上，合理地分配系统资源，满足不同设备的不同需要。
❖ 局部总线信号独立于CPU, 处理器的更换不会影响系 统结构。
3. 通信总线（外总线）
❖ 通信总线又称为外总线，用于微机系统与微机系统， 微机与外部设备（如打印机、硬盘设备）、仪器仪表 之间的通信通道。
❖ 信息是在两个或两个以上模块（或称为设备）之间传 送的
❖ 传送信息的主动方称为主模块，传送信息的被动方称 为从模块。
❖ 除了特殊情况外，信息的传送都是在主模块与一个从 模块之间进行。
❖ 总线上同一时刻仅有一个主模块占用着总线。
1. 总线数据传输的过程
一次总线传输过程划分为若干阶段：
⑴ 总线申请与总线裁决:主模块申请总线，以便取得总 线的控制权。 多个主模块同时申请总线使用权时，根据某种算法作 出裁定，把总线的控制权赋予某个设备，这一任务由 总线控制器完成。
❖ 这种总线的数据传输可以是并行的（如打印机），也 可以是串行的，数据传输速率低于系统内部的总线。
❖ 有多种不同的通信总线标准，例如，串行通信的 RS232C、USB总线，用于硬磁盘接口的IDE、SCSI 总线，用于连接仪器仪表的IEE-488、VXI，用于并 行打印机的Centronics等。
10.1.4 总线的数据传输
❖ 异步传输没有统一的时钟信号，它通过一对握手 （Handshaking）信号线（请求Request，响应 Acknowledge）在发送方和接收方之间进行联络。
❖ 主设备发出传输请求，从设备准备就绪后发出应答信号， 此后传输开始。
❖ 异步方式的数据传输时间随着设备响应速度的不同而变化。
❖ CPU对存储器传统的读写是一种异步传输方式。CPU （主模块）将存储器地址放到地址总线上，发出读信号。 存储器从模块识别地址，在延迟若干时间后，将数据和应 答信号放到总线上。
数据传输速率：总线上单位时间内传输数据信号的总量， 等于带宽除以每个数据传输使用的总线周期数。 数据传输速率(ISA)= 16MB/s ÷2= 8MB/s 数据传输速率(PCI)= 133MB/s ÷ 1= 133MB/s
10.1.3 总线的分类
1. 系统总线
❖ 初期微型计算机的结构比较简单，它的总线连接 了微处理器、存储器、接口电路和输入/输出设备， 构成了完整的“计算机系统”，这样的总线称为 “系统总线”。
3. 数据传输类型
总线上的数据传输有单周期方式和突发数据传输 （Burst）两种方式。
❖ 单周期方式在获得一次总线使用权后只能传送一个数 据，如果需要传输多个数据，就要多次申请使用总线。
❖ 突发方式下，获得一次总线使用权可以连续进行多个 数据的传输：
➢ 寻址阶段主设备发送数据块的首地址， ➢ 后续的数据在首地址的基础上按一定的规则（如自动
⑵ 寻址:主模块取得总线控制权后，由该模块进行寻址 （目的地址），通知被访问的从模块进行信息传输。
⑶ 传送数据:根据读写方式确定信息流向，一次传输可 以传送一个数据，也可以传送多个数据。
⑷ 错误检测
2. 总线传输的定时方式
❖ 在总线上进行信息传送必须使得信息传送双方 （主与从）相互同步。
➢ 每一位的信息从什么时间开始 ➢ 每一个数据从哪一位开始 ➢ 每一个数据块从哪一个数据开始
10.1 总线技术概述
10.1.1 总线的标准
总线标准主要包括以下几个部分：
❖ 机械结构规范：模块尺寸、总线插头、边沿联接器 插座等规格及位置。
❖ 性能规范：总线每根线（引脚）信号名称与功能， 它们相互作用的协议（例如定时关系）。
❖ 电气规范：每根信号线工作时的有效电平、动态转 换时间、负载能力、各电气性能的额定值及最大值。
4. 错误检测
❖ 由于外界或者自身存在着各种随机出现的干扰因素， 总线上传输的信息可能产生错误。
❖ 需要错误检测电路发现或纠正出现的错误，由专用 的总线信号来报告出现的错误。
异步传输下的读传输时序
图10-2
（3）半同步传输
❖ 进行半同步传输时，各信号仍以公共时钟为基准，数 据的开始时间由时钟信号和握手信号共同确定。
❖ 总线上各操作之间的时间间隔可以变化，但仅允许为 公共时钟周期的整数倍。
❖ 半同步方式在同步的前提下，允许设备的某些不一致 性，具有较大的灵活性，因此得到了广泛的使用。 ISA总线属于这种类型。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
10.1.2 总线的指标
1. 总线宽度
• 同时传输的数据位数 • 位数越多，一次传输的信息就越多 • ISA总线宽度16位，EISA:16位，PCI:32位，PCI-2:64
位。
2. 总线频率
• 总线通常都有一个基本时钟，总线上其他信号都以这个 时钟为基准
• 这个时钟的频率也是总线工作的最高频率。时钟的频率 越高，单位时间内传输的数据量就越大。
• ISA总线、EISA总线的时钟频率为8MHz，PCI总线为 33.3MHz，PCI-总线2可达66MHz。
3. 总线带宽与总线数据传输速率
带宽：总线上单位时间内传输信息的总量，等于总线宽度 乘上总线频率。
B（ISA）= 2(字节数据宽)×8(MHz)= 16MB/s B（PCI）=4(字节数据宽)×33.3(MHz) = 133MB/s
❖ 这种系统总线实际上就是微处理器芯片总线（片 内总线）的延伸。
图10-1
2． 局部总线
❖ 大量设备连接到系统总线上时:
➢ “争用”总线的可能性增加，容易产生数据传输“瓶 颈效应”，总线性能下降
➢ 总线连接设备多，负载重，也会增加传输延迟
❖ 为了解决这个矛盾，在CPU高速外设之间增加了一条 直接通路，该通路称为“局部总线”
❖ 有三种定时方法：
➢ 同步传输 ➢ 异步传输 ➢ 半同步传输
（1）同步传输
❖ 信息传送在一个公共时钟的控制下进行 ❖ 总线所有事件都在时钟周期的开始时发生，而不是由
发送方或接收方决定。 ❖ 同步方式要求总线上的所有设备都能按照严格的时间
关系实施数据传输。
（2）异步传输
❖ 为了能用不同速度的模块组成系统，有时也采用异步方式 控制数据传输。
❖ 使用局部总线后，系统内有多条不同级别的总线，形 成了“分级总线结构”。
❖ 不同传输要求的设备“分类”连接在不同性能的总线 上，合理地分配系统资源，满足不同设备的不同需要。
❖ 局部总线信号独立于CPU, 处理器的更换不会影响系 统结构。
3. 通信总线（外总线）
❖ 通信总线又称为外总线，用于微机系统与微机系统， 微机与外部设备（如打印机、硬盘设备）、仪器仪表 之间的通信通道。
❖ 信息是在两个或两个以上模块（或称为设备）之间传 送的
❖ 传送信息的主动方称为主模块，传送信息的被动方称 为从模块。
❖ 除了特殊情况外，信息的传送都是在主模块与一个从 模块之间进行。
❖ 总线上同一时刻仅有一个主模块占用着总线。
1. 总线数据传输的过程
一次总线传输过程划分为若干阶段：
⑴ 总线申请与总线裁决:主模块申请总线，以便取得总 线的控制权。 多个主模块同时申请总线使用权时，根据某种算法作 出裁定，把总线的控制权赋予某个设备，这一任务由 总线控制器完成。
❖ 这种总线的数据传输可以是并行的（如打印机），也 可以是串行的，数据传输速率低于系统内部的总线。
❖ 有多种不同的通信总线标准，例如，串行通信的 RS232C、USB总线，用于硬磁盘接口的IDE、SCSI 总线，用于连接仪器仪表的IEE-488、VXI，用于并 行打印机的Centronics等。
10.1.4 总线的数据传输
❖ 异步传输没有统一的时钟信号，它通过一对握手 （Handshaking）信号线（请求Request，响应 Acknowledge）在发送方和接收方之间进行联络。
❖ 主设备发出传输请求，从设备准备就绪后发出应答信号， 此后传输开始。
❖ 异步方式的数据传输时间随着设备响应速度的不同而变化。
❖ CPU对存储器传统的读写是一种异步传输方式。CPU （主模块）将存储器地址放到地址总线上，发出读信号。 存储器从模块识别地址，在延迟若干时间后，将数据和应 答信号放到总线上。
数据传输速率：总线上单位时间内传输数据信号的总量， 等于带宽除以每个数据传输使用的总线周期数。 数据传输速率(ISA)= 16MB/s ÷2= 8MB/s 数据传输速率(PCI)= 133MB/s ÷ 1= 133MB/s
10.1.3 总线的分类
1. 系统总线
❖ 初期微型计算机的结构比较简单，它的总线连接 了微处理器、存储器、接口电路和输入/输出设备， 构成了完整的“计算机系统”，这样的总线称为 “系统总线”。
3. 数据传输类型
总线上的数据传输有单周期方式和突发数据传输 （Burst）两种方式。
❖ 单周期方式在获得一次总线使用权后只能传送一个数 据，如果需要传输多个数据，就要多次申请使用总线。
❖ 突发方式下，获得一次总线使用权可以连续进行多个 数据的传输：
➢ 寻址阶段主设备发送数据块的首地址， ➢ 后续的数据在首地址的基础上按一定的规则（如自动
⑵ 寻址:主模块取得总线控制权后，由该模块进行寻址 （目的地址），通知被访问的从模块进行信息传输。
⑶ 传送数据:根据读写方式确定信息流向，一次传输可 以传送一个数据，也可以传送多个数据。
⑷ 错误检测
2. 总线传输的定时方式
❖ 在总线上进行信息传送必须使得信息传送双方 （主与从）相互同步。
➢ 每一位的信息从什么时间开始 ➢ 每一个数据从哪一位开始 ➢ 每一个数据块从哪一个数据开始
10.1 总线技术概述
10.1.1 总线的标准
总线标准主要包括以下几个部分：
❖ 机械结构规范：模块尺寸、总线插头、边沿联接器 插座等规格及位置。
❖ 性能规范：总线每根线（引脚）信号名称与功能， 它们相互作用的协议（例如定时关系）。
❖ 电气规范：每根信号线工作时的有效电平、动态转 换时间、负载能力、各电气性能的额定值及最大值。