第7章总线技术讲义
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计算机组成原理第7章系统总线课件
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7.1 总线概述
7.1.1 总线的基本概念
总线宽度:指一次并行传输的信息位数。 总线频率:指总线工作时每秒内能传输数据的次数。 传输率:指每秒能够传输的字节数,用MB/s表示。
传输率和总线宽度、总线频率之间的关系是: 传输率=总线宽度/8×总线频率
7.1 总线概述
7.1.2 总线的工作原理
总线是以分时的方法来为多个部件服务的,但是在任意时刻只 为某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件 进行通信时,首先应该发出总线请求信号。在某一时刻,可能会有 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。只有获得了总线控制权的部件,才 能开始传送数据。此时发送信息的总线主部件分时的将信息发往总 线,再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的总线从部件。究 竟哪个部件接收信息,是由获得总线控制权的总线主部件给出的地 址信息经过译码之后产生的控制信号来决定。
7.1.3 总线的结构
7.1.4 总线的分类
指令系 统
吞吐量
最大存储 容量
分类
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
总线在任意时刻只被某两个部件或设备所占用。当总线 上的一个部件要与另一个部件进行通信时,首先应该发出总 线请求信号。在某一时刻,可能会有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。只有获得了总线控制权的部件,才能开始传 送数据。获得总线控制权的部件被称为主部件,主部件一旦 获得总线控制权后,就立即开始向另一个部件进行一次信息 传送。负责接收信息的部件被称为从部件。
计数器的初始值还可以由程序来设置,这就可以方便地改变优先 次序,增加系统的灵活性。
7.2 总线的控制与通信
7.1.1 总线的基本概念
总线宽度:指一次并行传输的信息位数。 总线频率:指总线工作时每秒内能传输数据的次数。 传输率:指每秒能够传输的字节数,用MB/s表示。
传输率和总线宽度、总线频率之间的关系是: 传输率=总线宽度/8×总线频率
7.1 总线概述
7.1.2 总线的工作原理
总线是以分时的方法来为多个部件服务的,但是在任意时刻只 为某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件 进行通信时,首先应该发出总线请求信号。在某一时刻,可能会有 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。只有获得了总线控制权的部件,才 能开始传送数据。此时发送信息的总线主部件分时的将信息发往总 线,再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的总线从部件。究 竟哪个部件接收信息,是由获得总线控制权的总线主部件给出的地 址信息经过译码之后产生的控制信号来决定。
7.1.3 总线的结构
7.1.4 总线的分类
指令系 统
吞吐量
最大存储 容量
分类
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
总线在任意时刻只被某两个部件或设备所占用。当总线 上的一个部件要与另一个部件进行通信时,首先应该发出总 线请求信号。在某一时刻,可能会有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。只有获得了总线控制权的部件,才能开始传 送数据。获得总线控制权的部件被称为主部件,主部件一旦 获得总线控制权后,就立即开始向另一个部件进行一次信息 传送。负责接收信息的部件被称为从部件。
计数器的初始值还可以由程序来设置,这就可以方便地改变优先 次序,增加系统的灵活性。
7.2 总线的控制与通信
总线基本知识(共34张PPT)
![总线基本知识(共34张PPT)](https://img.taocdn.com/s3/m/c1911ce2dc3383c4bb4cf7ec4afe04a1b171b011.png)
第3页,共34页。
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1
1.微型计算机总线概述
总线:是一组信号线的集合.它是器件之间通信和控制 的的渠道.
——以分时的方法来为多个部件服务的 ——总线仲裁电路来避免总线冲突
——总线的指标主要有2个,总线的工作频率和总线的宽度
—总线频率是总线时钟频率
—总线的宽度是指能够一次并行传送的信息位数
第4页,共34页。
RS-485采用半双工工作方式,因此,发送电路须由使能信号 加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉信号 线
第22页,共34页。
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5
2.USB总线
USB(UniversalSerialBus)是外围设备与计算机进行连接的 接口总线.
——即插即用,热拔插,接口体积小,节省资源,传输可 靠,提供电源,良好的兼容性,共享式通信和低成本 ——达到了480Mb/s的传输速度. ——半双工串行总线.
7.1 总线基本知识
第1页,共34页。
内容简介 重点/难点 习题解答
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内容简介
总线是微型计算机系统的重要组成部分,是系
统中传递各类信息的通道,也是微型计算机系统中 各模块间的物理接口,它负责CPU和其它部件之间 信息的传递。通过本章学习,熟悉总线的一般概念 和微机系统总线的组成,理解PCI总线、RS-232-C 总线和USB总线的性能特点、连接方法及应用场合, 学会根据总线的规范设计简单的扩展接口。
初始化,在主控制器与USB设备之间建立通信信道。
•设备驱动程序(USBDeviceDriver) ——驱动USB设备的程序,通常由操作系统或USB设备制造商
提供。
•USB芯片驱动程序(USBDriver)
总线技术
![总线技术](https://img.taocdn.com/s3/m/5269a200ef06eff9aef8941ea76e58fafab045b7.png)
背景
背景
从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准,那就是4一20mA的模拟信号标准。20世纪70年代,数字 式计算机引人到测控系统中,而此时的计算机提供的是集中式控制处理。20世纪80年代,微处理器在控制领域得 到应用,微处理器被嵌人到各种仪器设备中,形成了分布式控制系统。
随着微处理器的发展和广泛应用,产生了以IC代替常规电子线路,以微处理器为核心,实施信息采集、显示、 处理、传输及优化控制等功能的智能设备。一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品,其 本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能,还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报 告、趋势图等功能 通信技术的发展,促使传送数字化信息的络技术开始得到广泛应用。与此同时,基于质量分析 的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加,都要求仪表能在当地处理信息,并在必要时允 许被管理和访问,这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。 另外,从实际应用的角度出发,控制界也不 断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。由此,导致了现场总线的产生 。
演变
演变
总线技术无疑是从分布式流程提供简单交互手段的基本型消息总线演变过来的。随着时间的转移,越来越多 复杂的功能已经被添加进来,提供对信息的格式控制以及流程的注册。还有一种转变是从简单的总线方法,即每 个消息通常只有一个目的地,转变为可支持多个的代理结构,在很多情况下也提供发布和订购的灵活性。这一演 变引起了对何为消息系统的相当大的困惑,而这也是面向消息中间件的一般概念背后的一个驱动力 。
谢谢观看
定义
定义
总线的定义
总线,英文叫作“BUS”,即我们中文的“公共车”,这是非常形象的比如,公共车走的路线是一定的,我 们任何人都可以坐公共车去该条公共车路线的任意一个站点。如果把我们人比作是电子信号,这就是为什么英文 叫它为“BUS”而不是“CAR”的真正用意。当然,从专业上来说,总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式, 是一类信号线的集合,是子系统间传输信息的公共通道。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、 交换、共享和逻辑控制等功能。如在计算机系统中,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 。
《总线的基本概念》课件
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232、RS-485等。
并行通信协议
同时传输多个数据位,常见于计算 机内部总线或某些高速数据传输场 合。
网络通信协议
按照一定的规则将数据分割成多个 数据包,通过网络进行传输,常见 的网络通信协议有TCP/IP、HTTP等 。
通信协议的实现方式
硬件实现
通过硬件电路实现通信协 议的相关功能,如电平转 换、信号驱动等。
总线负载的大小直接影响到总线的性能和稳定性,过大的负载可能会导致总线拥堵 和数据传输延迟。
在设计总线时需要考虑到总线的负载能力,并根据实际需求合理配置连接的设备和 设备数量。
04
总线的应用场景
计算机总线
计算机总线应用
计算机总线主要用于连接计算机 内部各个部件,如CPU、内存、 硬盘、显卡等,实现数据传输和
总线的功能
总线作为计算机内部ຫໍສະໝຸດ 部件之间的信 息交流通道,具有数据传输、地址识 别、控制操作等功能。
总线的分类
01
按照传输速率分类
可以分为高速总线和低速总线,高速总线如PCIe、USB 3.0等,低速总
线如USB 2.0、SATA等。
02
按照连接部件分类
可以分为内总线、外总线和系统总线。内总线连接CPU和内存等核心部
性能要求
控制总线需要具备高可靠性、快速响应、抗干扰能力强等特点,以 满足工业控制系统的稳定性和安全性需求。
常见类型
常见的控制总线类型包括CAN、Profibus、Modbus等。
05
总线的未来发展
总线技术的发展趋势
1 2
智能化
随着人工智能和物联网技术的快速发展,总线技 术将更加智能化,能够实现自适应调节、故障诊 断和预测性维护等功能。
和串行传输。
并行通信协议
同时传输多个数据位,常见于计算 机内部总线或某些高速数据传输场 合。
网络通信协议
按照一定的规则将数据分割成多个 数据包,通过网络进行传输,常见 的网络通信协议有TCP/IP、HTTP等 。
通信协议的实现方式
硬件实现
通过硬件电路实现通信协 议的相关功能,如电平转 换、信号驱动等。
总线负载的大小直接影响到总线的性能和稳定性,过大的负载可能会导致总线拥堵 和数据传输延迟。
在设计总线时需要考虑到总线的负载能力,并根据实际需求合理配置连接的设备和 设备数量。
04
总线的应用场景
计算机总线
计算机总线应用
计算机总线主要用于连接计算机 内部各个部件,如CPU、内存、 硬盘、显卡等,实现数据传输和
总线的功能
总线作为计算机内部ຫໍສະໝຸດ 部件之间的信 息交流通道,具有数据传输、地址识 别、控制操作等功能。
总线的分类
01
按照传输速率分类
可以分为高速总线和低速总线,高速总线如PCIe、USB 3.0等,低速总
线如USB 2.0、SATA等。
02
按照连接部件分类
可以分为内总线、外总线和系统总线。内总线连接CPU和内存等核心部
性能要求
控制总线需要具备高可靠性、快速响应、抗干扰能力强等特点,以 满足工业控制系统的稳定性和安全性需求。
常见类型
常见的控制总线类型包括CAN、Profibus、Modbus等。
05
总线的未来发展
总线技术的发展趋势
1 2
智能化
随着人工智能和物联网技术的快速发展,总线技 术将更加智能化,能够实现自适应调节、故障诊 断和预测性维护等功能。
和串行传输。
计算机组成原理(第4版)课件第7章 总线(第4版)
![计算机组成原理(第4版)课件第7章 总线(第4版)](https://img.taocdn.com/s3/m/00d92534a98271fe900ef935.png)
33
7.4 总线标准
总线的标准制定通常有两种途径,一 种是由具有权威性的国际标准化组织制定 并推荐使用的,称为正式标准;另一种是 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出,而又被业内其他厂家认可并 广泛使用的标准,即所谓事实标准,这些 标准可能需要经过一段时间的使用,被厂 商提供给有关组织讨论之后才能成为正式 标准。
8
2.总线事务
通常把在总线上一对设备之间的一次信
息交换过程称为一个“总线事务”,把发出
总线事务请求的部件称为主设备,与主设备
进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU
要求读取存储器中某单元的数据,则CPU是
主设备,而存储器是从设备。总线事务类型
通常根据它的操作性质来定义,典型的总线
事务类型有“存储器读”、“存储器写”、
34
7.4.1 系统总线标准
通常,微机的系统总线都做成多个插 槽的形式,各插槽引脚通过总线连在一起。 总线接口引脚的定义、传输速率的设定、 驱动能力的限制、信号电平的规定、时序 的安排以及信息格式的约定等,都有统一 的标准。
35
7.4.1 系统总线标准(续)
1.PC/XT总线
PC/XT总线是早期PC/XT微机所配备 的系统总线,是9位总线标准。
5
7.1 总线概述
总线是一组能为多个部件分时共享的 公共信息传送线路。共享是指总线上可以 挂接多个部件,各个部件之间相互交换的 信息都可以通过这组公共线路传送;分时 是指同一时刻总线上只能传送一个部件发 送的信息。
6
7.1 .1 总线的基本概念
总线采用分时共享技术,当总线空闲 (所有部件都以高阻状态连接在总线上) 时,如果有一个部件要与目的部件通信, 则发起通信的部件驱动总线,发出地址和 数据。其他以高阻状态连接在总线上的部 件如果收到与自己相符的地址信息后,即 接收总线上的数据。发送部件完成通信后, 将总线让出(输出变为高阻态)。
7.4 总线标准
总线的标准制定通常有两种途径,一 种是由具有权威性的国际标准化组织制定 并推荐使用的,称为正式标准;另一种是 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出,而又被业内其他厂家认可并 广泛使用的标准,即所谓事实标准,这些 标准可能需要经过一段时间的使用,被厂 商提供给有关组织讨论之后才能成为正式 标准。
8
2.总线事务
通常把在总线上一对设备之间的一次信
息交换过程称为一个“总线事务”,把发出
总线事务请求的部件称为主设备,与主设备
进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU
要求读取存储器中某单元的数据,则CPU是
主设备,而存储器是从设备。总线事务类型
通常根据它的操作性质来定义,典型的总线
事务类型有“存储器读”、“存储器写”、
34
7.4.1 系统总线标准
通常,微机的系统总线都做成多个插 槽的形式,各插槽引脚通过总线连在一起。 总线接口引脚的定义、传输速率的设定、 驱动能力的限制、信号电平的规定、时序 的安排以及信息格式的约定等,都有统一 的标准。
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7.4.1 系统总线标准(续)
1.PC/XT总线
PC/XT总线是早期PC/XT微机所配备 的系统总线,是9位总线标准。
5
7.1 总线概述
总线是一组能为多个部件分时共享的 公共信息传送线路。共享是指总线上可以 挂接多个部件,各个部件之间相互交换的 信息都可以通过这组公共线路传送;分时 是指同一时刻总线上只能传送一个部件发 送的信息。
6
7.1 .1 总线的基本概念
总线采用分时共享技术,当总线空闲 (所有部件都以高阻状态连接在总线上) 时,如果有一个部件要与目的部件通信, 则发起通信的部件驱动总线,发出地址和 数据。其他以高阻状态连接在总线上的部 件如果收到与自己相符的地址信息后,即 接收总线上的数据。发送部件完成通信后, 将总线让出(输出变为高阻态)。
总线专题知识讲座
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RESET
复位,高电平有效旳输入信号 有效时,将迫使处理器回到其初始状态 8086复位后,寄存器CS=FFFFH,IP=0000H
CLK(Clock)
时钟输入,频率稳定旳数字信号 处理器旳基本操作节拍 频率旳倒数是时钟周期旳时间长度
30
5.3 8086旳总线时序
处理器以统一旳时钟信号为基准,控制其他信号跟随时钟相应变 化,实现总线操作
64
(2
66
1 106
)
64
2
66
106
b
/
s
264MB
66MHz旳Pentium,2-1-1-1猝发读周期 , 用 5 个 时 钟 周期传送4*64位=32字节数据,故总线速率
32
(5
66
1 106
)B
/
s
422.4MB
/
s
5.1.3 总线信号和时序
总线是计算机中多种功能部件(器件)之间传递信号旳一组公共 通路(或叫一组公用线路)。 特征: 多种功能部件公用、传送信息旳线路
INTA*(Interrupt Acknowledge)
可屏蔽中断响应,低电平有效旳输出信号 有效时,表达来自INTR引脚旳中断祈求已被处理器响应
NMI(Non-Maskable Interrupt)
不可屏蔽中断祈求,上升沿有效旳输入信号 有效时,表达外界向CPU申请不可屏蔽中断 中断级别高于可屏蔽中断祈求INTR 常用于处理系统发生故障等紧急情况下旳中断服务
每秒兆位(Mb/s)或每秒位(bps)
1M=106
举例
12
例
8086处理器4个时钟周期完毕一种总线周期,时钟频 率 5MHZ,则总线带宽
16
复位,高电平有效旳输入信号 有效时,将迫使处理器回到其初始状态 8086复位后,寄存器CS=FFFFH,IP=0000H
CLK(Clock)
时钟输入,频率稳定旳数字信号 处理器旳基本操作节拍 频率旳倒数是时钟周期旳时间长度
30
5.3 8086旳总线时序
处理器以统一旳时钟信号为基准,控制其他信号跟随时钟相应变 化,实现总线操作
64
(2
66
1 106
)
64
2
66
106
b
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264MB
66MHz旳Pentium,2-1-1-1猝发读周期 , 用 5 个 时 钟 周期传送4*64位=32字节数据,故总线速率
32
(5
66
1 106
)B
/
s
422.4MB
/
s
5.1.3 总线信号和时序
总线是计算机中多种功能部件(器件)之间传递信号旳一组公共 通路(或叫一组公用线路)。 特征: 多种功能部件公用、传送信息旳线路
INTA*(Interrupt Acknowledge)
可屏蔽中断响应,低电平有效旳输出信号 有效时,表达来自INTR引脚旳中断祈求已被处理器响应
NMI(Non-Maskable Interrupt)
不可屏蔽中断祈求,上升沿有效旳输入信号 有效时,表达外界向CPU申请不可屏蔽中断 中断级别高于可屏蔽中断祈求INTR 常用于处理系统发生故障等紧急情况下旳中断服务
每秒兆位(Mb/s)或每秒位(bps)
1M=106
举例
12
例
8086处理器4个时钟周期完毕一种总线周期,时钟频 率 5MHZ,则总线带宽
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计算机控制系统第7章总线技术课件
![计算机控制系统第7章总线技术课件](https://img.taocdn.com/s3/m/b920ad19bf1e650e52ea551810a6f524ccbfcb2d.png)
2024/8/6
19
二、SPI总线的时序
在实际应用中,各I/O芯片只能在收到CPU发出的使能命令后,才能 向CPU传送数据或从CPU接收数据,并遵循“高位(MSB)在前,低位(LSB) 在后”的数据传输格式。
2024/8/6
20
三、SPI模式
CPHA=0时,SPI时序
2024/8/6
21
CPH=1时,SPI时序
现数字通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性
产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较好的发 展。
HART通信模型由3层组成 :物理层、数据链路层和应用层。物理层采
用FSK(Frequency Shift Keying)技术在4~20mA模拟信号上迭加一个
2024/8/6
25
二、OSI参考模型与现场总线通信模型
典型的现场总线协议模型
如图所示。它采用OSI模型中的
三个典型层:物理层、数据链
路层和应用层,并增加一个现
场总线访问子层,以取代OSI模
型中第3~6层的部分功能,以
满足工业现场应用的要求。它
是OSI模型的简化形式,其流量
与差错控制在数据链路层中进
2024/8/6
2
(2)根据总线的用途和应用环境,总线可以有如下3种类型
①局部总线
②系统总线
③外总线
2024/8/6
3
(3)根据总线传送信号的形式,总线又可分为2种
①并行总线 如果用若干根信号线同时传递信号,就构成了并行总线。并行总线 的特点是能以简单的硬件来运行高速的数据传输和处理。 ②串行总线 串行总线是按照信息逐位的顺序传送信号。其特点是可以用几根信 号线在远距离范围内传递数据或信息,主要用于数据通信。 显然,上面提到的总线和局部总线均属于并行总线范畴。而现场总 线(Fieldbus)则是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、 双向、多站点的串行通信网络。
总线和数据通信技术ppt课件
![总线和数据通信技术ppt课件](https://img.taocdn.com/s3/m/88ac1f0132687e21af45b307e87101f69f31fb7b.png)
总线和数据通信技术ppt课件
总线技术概述 数据通信技术基础 总线与数据通信的应用 总线与数据通信的未来发展
总线技术概述
01
总结词
总线是连接计算机各部件的一组公共信号线,用于实现数据传输和信息共享。
详细描述
总线是计算机内部各部件之间进行数据传输和信息共享的通道。通过总线,各部件可以相互通信、协调工作,实现信息的传递和数据的共享。总线是计算机系统中的重要组成部分,是连接各个部件的桥梁和纽带。
同步传输
数据传输方式
数据传输速率
波特率
表示每秒传输的符号数,单位是波特(baud),常用于模拟信号传输。
比特率
表示每秒传输的比特数,单位是比特每秒(bps),常用于数字信号传输。
数据传输速率的影响因素
数据传输速率受到多种因素的影响,包括信号带宽、信噪比、误码率等。
数据通信协议的分类
数据通信协议可以分为链路层协议、网络层协议和应用层协议等。
总线技术的发展历程
数据通信技术基础
02
数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式,它通过传输信道将数据终端与计算机联结起来,实现数据信息的快速和可靠传输。
数据通信定义
数据通信具有传输信息量大、传输速度快、灵活性高、可靠性高等特点,广泛应用于军事、商业、工业等领域。
数据通信特点
数据通信的基本概念
01
计算机总线概述
计算机总线是连接计算机各部件的一组公共信号线,用于传输数据、地址和控制信号。
02
常见计算机总线类型
包括PCI、PCI-E、AGP、USB、SATA等,每种总线都有其特定的应用场景和传输速率。
计算机总线应用
常见的工业控制总线类型
如Modbus、Profibus、EtherNet/IP等,这些总线在工业自动化领域得到广泛应用。
总线技术概述 数据通信技术基础 总线与数据通信的应用 总线与数据通信的未来发展
总线技术概述
01
总结词
总线是连接计算机各部件的一组公共信号线,用于实现数据传输和信息共享。
详细描述
总线是计算机内部各部件之间进行数据传输和信息共享的通道。通过总线,各部件可以相互通信、协调工作,实现信息的传递和数据的共享。总线是计算机系统中的重要组成部分,是连接各个部件的桥梁和纽带。
同步传输
数据传输方式
数据传输速率
波特率
表示每秒传输的符号数,单位是波特(baud),常用于模拟信号传输。
比特率
表示每秒传输的比特数,单位是比特每秒(bps),常用于数字信号传输。
数据传输速率的影响因素
数据传输速率受到多种因素的影响,包括信号带宽、信噪比、误码率等。
数据通信协议的分类
数据通信协议可以分为链路层协议、网络层协议和应用层协议等。
总线技术的发展历程
数据通信技术基础
02
数据通信是通信技术和计算机技术相结合而产生的一种新的通信方式,它通过传输信道将数据终端与计算机联结起来,实现数据信息的快速和可靠传输。
数据通信定义
数据通信具有传输信息量大、传输速度快、灵活性高、可靠性高等特点,广泛应用于军事、商业、工业等领域。
数据通信特点
数据通信的基本概念
01
计算机总线概述
计算机总线是连接计算机各部件的一组公共信号线,用于传输数据、地址和控制信号。
02
常见计算机总线类型
包括PCI、PCI-E、AGP、USB、SATA等,每种总线都有其特定的应用场景和传输速率。
计算机总线应用
常见的工业控制总线类型
如Modbus、Profibus、EtherNet/IP等,这些总线在工业自动化领域得到广泛应用。
计算机原理职教(中专)版 第7章 系统总线
![计算机原理职教(中专)版 第7章 系统总线](https://img.taocdn.com/s3/m/6831b434fe00bed5b9f3f90f76c66137ef064f49.png)
7.2 总线结构与接口
7.2.1 总线结构
1. 总线结构及连接方式
系统总线的实体是一组传送线,但实际上还包括了 一系列相关的逻辑,如总线控制权的申请、批准 与转移、总线状态信号产生、总线传送操作的时 序控制、读/写操作控制等。这些逻辑或在CPU 中,或设置专门的总线控制器。在现代计算机系 统中,各大部件均以系统总线为基础进行互连, 系统总线的结构有多种,按照连接方式的不同, 计算机系统中采用的总线结构有单总线结构和多 总线结构
3. 控制总线CB(ControI Bus)
控制总线是专供各种控制信号和状态 信息使用的传递通道,总线操作各项 功能都是由控制总线完成的。它主要 用于传送各类控制/状态信号,控制总 线信号是总线信号中种类最多、变化 最大、功能最强的信号,也是最能体 现总线特色的信号。
。
4. 电源线
许多总线标准中都包含了电源线的定义, 主要有十5V逻辑电源;6ND逻辑电源 地;一5V辅助电源;土12V辅助电源; AGND辅助地线。
准同步总线:采用同步异步相结合的方式。 既有同步总线控制简单的优点,又具有异 步总线时间利用率高的优点。
7.1.3系统总线的组成
系统总线由数据总线、地址总线、控制 总线和电源线组成。
1. 数据总线DB(Data Bus)
数据总线用于设备之间的数据传送,一 般为双向传送。数据总线的一个重要 指标是宽度,根据数据总线的宽度可 将系统总线分为8位总线、16位总线、 32位总线、64位总线等。
·并行总线 并行总线中的数据线有多根, 可同时传送多个二进制位,通常将数据总 线上可同时传送的二进制位数称为数据通 路宽度。系统总线一般是并行总线,其数 据通路宽度多与CPU一致,并为字节(8位) 的整数倍。
第7章总线剖析教材
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io.8
2020年9月30日星期三
总线裁决(总线控制/使用/访问权的获得)
①总线裁决信号: 总线请求线和总线许可线
总线请求线可以和数据线复用,但影响带宽
如:数据线和总线请求线复用时,总线裁决和数据传输不能同时进行
②总线裁决有两种方式:集中式和分布式
集中式:将控制逻辑做在一个专门的总线控制器或总线裁决器中,通过将所有 的总线请求集中起来利用一个特定的裁决算法进行裁决
• 信号分时复用的优缺点: - 优:减少总线条数,缩小体积、降低成本。 - 缺:总线模块的电路变复杂,且不能并行。
io.7
2020年9月30日星期三
总线裁决(总线控制/使用/访问权的获得)
总线被多个设备共享,但每一时刻只能有一对设备使用总线传输信息。
° 什么是总线裁决? 当多个设备需要使用总线进行通信时,采用某种策略选择一个设备使用总线
° 为什么要进行总线裁决 ? 总线被连接在其上的所有设备共享,如果没有任何控制,那么当多个设备需 要进行通信时,每个设备都试图为各自的传输将信号送到总线上,这样就会 产生混乱。所以必须进行总线裁决
° 如何避免上述混乱? • 在总线中引入一个或多个总线主控设备,只能主控设备控制总线 - 主控设备:能发起总线请求并控制总线。(如:处理器) - 从设备:只能响应从主控设备发来的总线命令。(如:主存) • 利用总线裁决决定哪个总线主控设备将在下次得到总线使用权
③定时方式(Timing): 同步通信 (Synchronous) / 异步通信 (Asynchronous)
④事务类型(Bus Transaction): 总线所支持的各种数据传输类型和其他总线操作类型,如:
存储器读、存储器写、I/O读、I/O写、读指令、中断响应等
总线技术与总线标准教材(PPT 56页)
![总线技术与总线标准教材(PPT 56页)](https://img.taocdn.com/s3/m/8eac4870647d27284b73517a.png)
(系统)外总线
如并口、串口
片间总线: 微机系统三总线
+5V
CPU
MN/MX
INTA
8284 时钟
发生 器
RD
CLK
WR
READY M/IO
RESET
ALE
BHE
A19-A16
地 STB OE
8282 锁存器
A1 ~ A19
CB AB
RR EE SA ED
AD15-AD0 DEN DT/R
AD15
读写
分布式总线仲裁方式
一.总线上各个设备都有总线仲裁模块 二.当任何一个设备申请总线,置“总线忙”状态,以阻止其他
设备同时请求
总线请求 总线忙
+5V
仲裁线 IN OUT 主设备1
IN OUT 主设备2
IN OUT 主设备3
IN OUT 主设备4
IN OUT 主设备5
总线
26
4.1.3 总线操作与时序
四.单个主控制器系统,则只需要寻址和传数两个阶段
27
总线主控制器的作用
一.总线系统的资源分配与管理 二.提供总线定时信号脉冲 三.负责总线使用权的仲裁 四.不同总线协议的转换和不同总线间数据传输的缓冲
28
总线时序
一.总线时序是指总线事件的协调方式,以实现可靠的 寻址和数据传送
二.总线时序类型 1. 同步:所有设备都采用一个统一的时钟信号来协调 收发双方的定时关系 2. 异步:依靠传送双方互相制约的握手(handshake)信号 来实现定时控制 3. 半同步:具有同步总线的高速度和异步总线的适应 性
ALE
READY
AD15~ AD0 RD
D T /R
32
如并口、串口
片间总线: 微机系统三总线
+5V
CPU
MN/MX
INTA
8284 时钟
发生 器
RD
CLK
WR
READY M/IO
RESET
ALE
BHE
A19-A16
地 STB OE
8282 锁存器
A1 ~ A19
CB AB
RR EE SA ED
AD15-AD0 DEN DT/R
AD15
读写
分布式总线仲裁方式
一.总线上各个设备都有总线仲裁模块 二.当任何一个设备申请总线,置“总线忙”状态,以阻止其他
设备同时请求
总线请求 总线忙
+5V
仲裁线 IN OUT 主设备1
IN OUT 主设备2
IN OUT 主设备3
IN OUT 主设备4
IN OUT 主设备5
总线
26
4.1.3 总线操作与时序
四.单个主控制器系统,则只需要寻址和传数两个阶段
27
总线主控制器的作用
一.总线系统的资源分配与管理 二.提供总线定时信号脉冲 三.负责总线使用权的仲裁 四.不同总线协议的转换和不同总线间数据传输的缓冲
28
总线时序
一.总线时序是指总线事件的协调方式,以实现可靠的 寻址和数据传送
二.总线时序类型 1. 同步:所有设备都采用一个统一的时钟信号来协调 收发双方的定时关系 2. 异步:依靠传送双方互相制约的握手(handshake)信号 来实现定时控制 3. 半同步:具有同步总线的高速度和异步总线的适应 性
ALE
READY
AD15~ AD0 RD
D T /R
32
《CAN总线培训讲义》课件
![《CAN总线培训讲义》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/6298dfbc710abb68a98271fe910ef12d2af9a98a.png)
5. CAN总线的工作原理
CAN总线通过差分信号传输数据,使用CSMA/CD(载波监听多点接入/冲突检测)协议来实现节点之间 的通信。 每个节点都可以发送和接收数据帧,通过仲裁和优先级来决定哪个节点有权发送数据。
6. CAN总线的数据传输方式
1
帧扩展(Extended Frame)
用于传输较长的数据,采用29位标识符。
2 带宽
CAN总线的带宽可以根据需要进行分配,可同时传输多个节点的数据。
8. CAN总线的消息格式和帧结 构
CAN总线数据帧包括了标识符(ID)、数据长度码(DLC)、数据域 (Data)、CRC(循环冗余检测)和其他控制字段。
它们的组合形成了具有特定结构的消息格式,用于传输各种类型的数据。
2. CAN总线的起源和历史
CAN总线最早由德国汽车制造商Bosch于1983年开发,并于1986年发布。它起初用于汽车领域,作为 一种车载网络通信协议。 随着时间的推移,CAN总线逐渐被广泛应用于其他领域,成为一种通用的数据总线协议。
3. CAN总线的应用场景和优势
汽车行业
CAN总线在汽车电子系统 中实现快速、可靠的车辆 内部通信,包括引擎管理、 驱动控制me)
用于传输较短的数据,采用11位标识符。
3
远程帧(Remote Frame)
用于请求数据,不包含实际数据内容。
7. CAN总线的通信速率和带宽
1 通信速率
CAN总线支持不同的通信速率,最常用的是100 kbps、250 kbps、500 kbps和1 Mbps。
工业自动化
在工业领域,CAN总线用 于控制系统、仪器仪表以 及机器人等设备之间的高 效通信。
航空航天
满足航空航天领域对实时 性、可靠性和安全性的高 要求,用于飞行控制、通 信和导航等关键系统。
《总线技术》课件
![《总线技术》课件](https://img.taocdn.com/s3/m/db295630178884868762caaedd3383c4bb4cb42b.png)
总线技术将趋向于集成化和模块化设计,提 高系统的可靠性和可维护性。
定制化解决方案
针对不同行业和领域的需求,未来总线技术 将提供定制化的解决方案。
跨界融合与协同创新
总线技术将与其他领域的技术进行跨界融合 和协同创新,推动相关产业的发展。
THANKS
感谢观看
仲裁技术
总线通信协议的仲裁技术用于解决多个节点同时访问总线时可能出现的数据冲突问题。常见的仲裁技术包括令牌 传递、轮询和竞争等。
流量控制
总线通信协议的流量控制用于防止接收方来不及接收数据而造成的数据丢失问题。常见的流量控制方法包括停止 -等待、滑动窗口和缓冲区交换等。
03
总线标准与规范
IEEE标准
总线的分类与特点
总线分类
根据传输方式,总线可分为并行总线 和串行总线;根据连接的部件类型, 总线可分为内部总线和外部总线。
总线特点
总线具有规范性、共享性、互操作性 等特点,它规定了数据传输的规范和 标准,允许多个部件共享总线资源, 实现了各部件之间的互操作。
总线技术的发展历程
01
早期总线技术
在计算机发展的早期阶段,总线技术尚未形成规范和标准,各部件之间
传输方式
总线通信协议的传输方式包括单工、半双工和全双工三种。单工只能实现单向 通信,半双工可以同时实现双向通信,而全双工则可以实现同时双向通信。
数据格式
总线通信协议的数据格式包括二进制数据和ASCII码数据两种。二进制数据以高 低电平表示0和1,而ASCII码数据则使用可打印字符表示数据。
总线通信协议的仲裁技术与流量控制
的连接和通信较为混乱。
02 03
标准总线技术的出现
随着计算机技术的不断发展,出现了多种标准总线技术,如ISA、EISA 、PCI等,这些技术规范了数据传输的标准和规范,推动了计算机技术 的发展。
定制化解决方案
针对不同行业和领域的需求,未来总线技术 将提供定制化的解决方案。
跨界融合与协同创新
总线技术将与其他领域的技术进行跨界融合 和协同创新,推动相关产业的发展。
THANKS
感谢观看
仲裁技术
总线通信协议的仲裁技术用于解决多个节点同时访问总线时可能出现的数据冲突问题。常见的仲裁技术包括令牌 传递、轮询和竞争等。
流量控制
总线通信协议的流量控制用于防止接收方来不及接收数据而造成的数据丢失问题。常见的流量控制方法包括停止 -等待、滑动窗口和缓冲区交换等。
03
总线标准与规范
IEEE标准
总线的分类与特点
总线分类
根据传输方式,总线可分为并行总线 和串行总线;根据连接的部件类型, 总线可分为内部总线和外部总线。
总线特点
总线具有规范性、共享性、互操作性 等特点,它规定了数据传输的规范和 标准,允许多个部件共享总线资源, 实现了各部件之间的互操作。
总线技术的发展历程
01
早期总线技术
在计算机发展的早期阶段,总线技术尚未形成规范和标准,各部件之间
传输方式
总线通信协议的传输方式包括单工、半双工和全双工三种。单工只能实现单向 通信,半双工可以同时实现双向通信,而全双工则可以实现同时双向通信。
数据格式
总线通信协议的数据格式包括二进制数据和ASCII码数据两种。二进制数据以高 低电平表示0和1,而ASCII码数据则使用可打印字符表示数据。
总线通信协议的仲裁技术与流量控制
的连接和通信较为混乱。
02 03
标准总线技术的出现
随着计算机技术的不断发展,出现了多种标准总线技术,如ISA、EISA 、PCI等,这些技术规范了数据传输的标准和规范,推动了计算机技术 的发展。
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• 按在信息交换中的地位分
• 总线源设备:发送数据的设备。 • 总线目的设备:接受数据的设备。
• 注意:源设备不一定就是主设备,目的 设备也不一定就是从设备。
2020/构
• 在物理上,总线实际上由一系列并行的电子导 体构成。
2020/7/31
CPU
主存器储
插槽 19
• 1. 总线带宽
• 单位时间内总线所能传输的最大数据量。一般用 兆字节/秒(MB/s)来表示。
• 2. 总线宽度
• ① 一个总线所设置的通信线路(或线缆)的数 目称为该总线的宽度。
• ② 数据总线宽度
• 数据总线的宽度决定了一个总线内设置的用于传 送数据的信号线的数目。
• 数据总线的宽度决定了一次可以同时传送的二进
• 例如当地址信号有效后,至少需要多长时间的延 迟才能使读/写信号有效。
• 3.电器规范
• 总线上各个信号所采用的电平标准(例如1.5V电 平、±3V电平等)和负载能力。
• 负载能力定义了总线理论上最多可以连接模块的
数量。
2020/7/31
8
• 4. 机械规范
• 定义总线包括插槽/插头或插板的结构、形状、 大小方面的物理尺寸、接插件机械强度;总线 信号的布局、引脚信号的长度、宽度以及间距 等。
6
7.1.3 总线标准
• 1. 逻辑规范
• 引脚信号的功能描述。包括信号的含义、信号 的传送方向(发送、接收或双向)、有效信号 所采用的电平极性(高电平/低电平,正脉冲/ 负脉冲)及是否具有三态能力等。
2020/7/31
7
• 2. 时序规范
• 描述各信号有效/无效的发生时间以及不同信号 之间相互配合的时间关系。
– (芯)片内总线 – 功能模块(板)内总线 – 功能模块(板)间总线(即通常说的系统总线) – 外部总线
2020/7/31
5
• 按总线所传送的信息类型
– 地址总线 – 数据总线 – 控制总线
• 按总线一次传送数据的位数
– 串行总线 – 并行总线
• 按总线操作的定时方式
– 同步总线 – 异步总线
2020/7/31
• 4. 总线的负载能力
• 限定在总线上可以连接模块的最大数目。
2020/7/31
12
7.2 总线的组成与结构
• 7.2.1 总线的组成
• 1. 数据总线 • 特点: • ① 双向传输。 • ② 数据线的数目一般与计算机字长相同(当
然也可以不同); • ③ 采用具有三态能力的电路。
2020/7/31
线,它们在不同层次上为计算机组件之间 提供通信通路。
2020/7/31
3
7.1.1 采用总线实现互连的优势
• 减少各个部件之间的连线数量 • 方便系统构建 • 扩充系统性能 • 便于产品更新换代
2020/7/31
4
7.1.2 总线的分类
• 按总线所承担的任务
– 内部总线 – 外部总线
• 按总线所处的物理位置
• ⑵ 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出,然后又被业内其他厂家认可并广 泛使用。即所谓事实标准。
• 事实标准有可能作为没有经过正式、严格定义 的标准在业内使用;也有可能经过一段时间的 使用后,被厂商提交给有关组织讨论而最终被 确定为正式标准。
2020/7/31
10
7.1.4 总线的性能
• 5. 通信协议
• 定义数据通过总线传输时采用的连接方法、数 据格式、发送速度等方面的规定。
• 通讯协议通常还要分为若干层次。
2020/7/31
9
制定总线标准/规范的两种途径
• ⑴ 由具有权威性的标准化组织(如国际标准 化组织ISO、电气电子工程师协会IEEEE、美国 国家标准协会ANSI等)制定并推荐使用。
第 7 章 总线技术
2020/7/31
1
©2011 第7版
本章学习内容
• 总线的组成与结构 • 总线的设计与实现 • 总线与计算机系统 • 常见的总线
2020/7/31
2
7.1 总线概述
• 总线作为计算机传送信息的通道,是连接 各个功能部件的纽带。
• 总线由多条通信线路(或线缆)组成。 • 计算机系统中通常包含许多不同种类的总
I/制O器接口控
系统底板
系统总 线
• 总线向系统中的所有组件提供服务,每个系统 组件与总线上的全部或部分信号线相连接。
• 总线扩展槽
• 在总线上设置内有总线信号接触点的插槽,这 些插槽上可以以垂直方式插接印刷电路板(计 算机的功能模块)。
• 目前许多计算机系统的主机内部,都采用通过 总线扩展槽来连接计算机系统的主要组件。
DMA通道号及I/O端口地址。 • ② 提供总线定时信号脉冲 • ③ 负责总线使用权的仲裁 • ④ 负责实现不同总线协议的转换和不同总线
之间传输数据的缓冲
2020/7/31
17
5. 总线上的设备分类
• 按逻辑功能分
• 总线主设备:总线操作的发起者,负责全面 的总线控制。
• 总线从设备:总线操作的对象 。
2020/7/31
20
主板上的总线扩展槽
• 左侧最长的 插槽为ISA 插槽(黑色)
• 中间白色的 为PCI插槽
• 右边棕色的 插槽为AGP 插槽
2020/7/31
21
现代计算机系统的发展趋势
13
2. 地址总线
• 特点: • ① 单向传输; • ② 地址线的数目决定寻址能力的大小。
2020/7/31
14
3. 控制总线
• 特点: • ① 单向传输; • ② 控制线的类型和数目取决于总线类型。
2020/7/31
15
典型的控制信号线
• 存储器读信号
• 存储器写信号
• I/O读信号
• I/O写信号
• 传输应答信号(ACK)
• 总线请求信号
• 总线授予(回答)信号
• 中断请求信号
• 中断应答信号
• 时钟信号
• 复位信号
2020/7/31
16
4. 总线控制器
• 总线控制器负责控制和分配总线的使用。 • 总线控制器的功能: • ① 总线系统的资源分配与管理 • 负责向使用总线的功能模块分配中断向量号、
制信息的位数。数据总线的宽度是决定计算机系
统性能的一个关键特性。
2020/7/31
11
• ③ 地址总线的宽度 • 地址总线的宽度决定了计算机系统的寻址能力。
• 3. 总线的时钟频率
• 对于同步总线来说,由于采用统一的时钟脉冲 作为定时基准,因此总线的时钟频率越高,总 线上的操作就越快。显然,在数据总线宽度相 同的情况下,较高的总线时钟频率,会带来较 大的数据吞吐量。
• 总线源设备:发送数据的设备。 • 总线目的设备:接受数据的设备。
• 注意:源设备不一定就是主设备,目的 设备也不一定就是从设备。
2020/构
• 在物理上,总线实际上由一系列并行的电子导 体构成。
2020/7/31
CPU
主存器储
插槽 19
• 1. 总线带宽
• 单位时间内总线所能传输的最大数据量。一般用 兆字节/秒(MB/s)来表示。
• 2. 总线宽度
• ① 一个总线所设置的通信线路(或线缆)的数 目称为该总线的宽度。
• ② 数据总线宽度
• 数据总线的宽度决定了一个总线内设置的用于传 送数据的信号线的数目。
• 数据总线的宽度决定了一次可以同时传送的二进
• 例如当地址信号有效后,至少需要多长时间的延 迟才能使读/写信号有效。
• 3.电器规范
• 总线上各个信号所采用的电平标准(例如1.5V电 平、±3V电平等)和负载能力。
• 负载能力定义了总线理论上最多可以连接模块的
数量。
2020/7/31
8
• 4. 机械规范
• 定义总线包括插槽/插头或插板的结构、形状、 大小方面的物理尺寸、接插件机械强度;总线 信号的布局、引脚信号的长度、宽度以及间距 等。
6
7.1.3 总线标准
• 1. 逻辑规范
• 引脚信号的功能描述。包括信号的含义、信号 的传送方向(发送、接收或双向)、有效信号 所采用的电平极性(高电平/低电平,正脉冲/ 负脉冲)及是否具有三态能力等。
2020/7/31
7
• 2. 时序规范
• 描述各信号有效/无效的发生时间以及不同信号 之间相互配合的时间关系。
– (芯)片内总线 – 功能模块(板)内总线 – 功能模块(板)间总线(即通常说的系统总线) – 外部总线
2020/7/31
5
• 按总线所传送的信息类型
– 地址总线 – 数据总线 – 控制总线
• 按总线一次传送数据的位数
– 串行总线 – 并行总线
• 按总线操作的定时方式
– 同步总线 – 异步总线
2020/7/31
• 4. 总线的负载能力
• 限定在总线上可以连接模块的最大数目。
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12
7.2 总线的组成与结构
• 7.2.1 总线的组成
• 1. 数据总线 • 特点: • ① 双向传输。 • ② 数据线的数目一般与计算机字长相同(当
然也可以不同); • ③ 采用具有三态能力的电路。
2020/7/31
线,它们在不同层次上为计算机组件之间 提供通信通路。
2020/7/31
3
7.1.1 采用总线实现互连的优势
• 减少各个部件之间的连线数量 • 方便系统构建 • 扩充系统性能 • 便于产品更新换代
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4
7.1.2 总线的分类
• 按总线所承担的任务
– 内部总线 – 外部总线
• 按总线所处的物理位置
• ⑵ 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出,然后又被业内其他厂家认可并广 泛使用。即所谓事实标准。
• 事实标准有可能作为没有经过正式、严格定义 的标准在业内使用;也有可能经过一段时间的 使用后,被厂商提交给有关组织讨论而最终被 确定为正式标准。
2020/7/31
10
7.1.4 总线的性能
• 5. 通信协议
• 定义数据通过总线传输时采用的连接方法、数 据格式、发送速度等方面的规定。
• 通讯协议通常还要分为若干层次。
2020/7/31
9
制定总线标准/规范的两种途径
• ⑴ 由具有权威性的标准化组织(如国际标准 化组织ISO、电气电子工程师协会IEEEE、美国 国家标准协会ANSI等)制定并推荐使用。
第 7 章 总线技术
2020/7/31
1
©2011 第7版
本章学习内容
• 总线的组成与结构 • 总线的设计与实现 • 总线与计算机系统 • 常见的总线
2020/7/31
2
7.1 总线概述
• 总线作为计算机传送信息的通道,是连接 各个功能部件的纽带。
• 总线由多条通信线路(或线缆)组成。 • 计算机系统中通常包含许多不同种类的总
I/制O器接口控
系统底板
系统总 线
• 总线向系统中的所有组件提供服务,每个系统 组件与总线上的全部或部分信号线相连接。
• 总线扩展槽
• 在总线上设置内有总线信号接触点的插槽,这 些插槽上可以以垂直方式插接印刷电路板(计 算机的功能模块)。
• 目前许多计算机系统的主机内部,都采用通过 总线扩展槽来连接计算机系统的主要组件。
DMA通道号及I/O端口地址。 • ② 提供总线定时信号脉冲 • ③ 负责总线使用权的仲裁 • ④ 负责实现不同总线协议的转换和不同总线
之间传输数据的缓冲
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5. 总线上的设备分类
• 按逻辑功能分
• 总线主设备:总线操作的发起者,负责全面 的总线控制。
• 总线从设备:总线操作的对象 。
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20
主板上的总线扩展槽
• 左侧最长的 插槽为ISA 插槽(黑色)
• 中间白色的 为PCI插槽
• 右边棕色的 插槽为AGP 插槽
2020/7/31
21
现代计算机系统的发展趋势
13
2. 地址总线
• 特点: • ① 单向传输; • ② 地址线的数目决定寻址能力的大小。
2020/7/31
14
3. 控制总线
• 特点: • ① 单向传输; • ② 控制线的类型和数目取决于总线类型。
2020/7/31
15
典型的控制信号线
• 存储器读信号
• 存储器写信号
• I/O读信号
• I/O写信号
• 传输应答信号(ACK)
• 总线请求信号
• 总线授予(回答)信号
• 中断请求信号
• 中断应答信号
• 时钟信号
• 复位信号
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16
4. 总线控制器
• 总线控制器负责控制和分配总线的使用。 • 总线控制器的功能: • ① 总线系统的资源分配与管理 • 负责向使用总线的功能模块分配中断向量号、
制信息的位数。数据总线的宽度是决定计算机系
统性能的一个关键特性。
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11
• ③ 地址总线的宽度 • 地址总线的宽度决定了计算机系统的寻址能力。
• 3. 总线的时钟频率
• 对于同步总线来说,由于采用统一的时钟脉冲 作为定时基准,因此总线的时钟频率越高,总 线上的操作就越快。显然,在数据总线宽度相 同的情况下,较高的总线时钟频率,会带来较 大的数据吞吐量。