中北大学计算机组成原理课件第03章系统总线(可编辑)

第3章系统总线3.1 总线的基本概念3.2 总线的分类3.3 总线特性及性能指标3.4 总线结构3.5 总线控制优秀课件,精彩无限! 13.1 总线的基本概念一、为什么要用总线二、什么是总线总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质三、总线上信息的传送串行并行优秀课件,精彩无限! 2四、总线结构的计算机举例3.13.11. 面向CPU 的双总线结构框图I/O总线中央处理器CPUM…I/O接口I/O接口I/O接口总线I/O I/O I/O…主存设备1 设备2 设备n优秀课件,精彩无限! 33.1 2. 单总线结构框图3.1单总线(系统总线)…I/O接口I/O接口I/O接口CPU 主存I/O I/O I/O…设备1设备2设备n优秀课件,精彩无限! 43.13.13. 以存储器为中心的双总线结构框图系统总线…I/O接口I/O接口存储总线CPU 主存I/O I/O…设备1设备n优秀课件,精彩无限! 53.2 总线的分类芯片内部的总线1.片内总线计算机各部件之间的信息传输线2.系统总线双向与机器字长、存储字长有关数据总线地址总线单向与存储地址、I/O地址有关控制总线有出有入存储器读、存储器写中断请求、总线请求总线允许、中断确认优秀课件,精彩无限! 63.23.23.通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信串行通信总线传输方式并行通信总线优秀课件,精彩无限! 73.3 总线特性及性能指标一、总线物理实现I/O主存CPU插板插板插板BUS主板优秀课件,精彩无限! 83.33.3二、总线特性尺寸、形状、管脚数及排列顺序1. 机械特性传输方向和有效的电平范围2. 电气特性地址数据每根传输线的功能3. 功能特性控制4. 时间特性信号的时序关系优秀课件,精彩无限! 93.33.3三、总线的性能指标数据线的根数1. 总线宽度每秒传输的最大字节数(MBps)2. 总线带宽3. 时钟同步/异步同步、不同步地址线与数据线复用4. 总线复用地址线、数据线和控制线的总和5. 信号线数并发、自动、仲裁、逻辑、计数6. 总线控制方式7. 其他指标负载能力优秀课件,精彩无限! 1 03.33.3四、总线标准ISA标模块模块EISA准总VESALV-BUS界线PCI面标AGP系统准系统RS-232USB优秀课件,精彩无限! 1 1 四、总线标准3.33.3总线标准数据线总线时钟带宽ISA 16 8 MHz(独立) 16 MBpsEISA 32 8 MHz(独立) 33 MBpsVESA32 33 MHz(CPU) 133 MBpsVL-BUS32 33 MHz(独立) 132 MBpsPCI64 66 MHz(独立) 528 MBps66.7 MHz(独立) 266 MBpsAGP 32133 MHz(独立) 533 MBps串行通信数据终端设备(计算机)和数据通信设备RS-232(调制解调器)之间的标准接口总线标准普通无屏蔽双绞线1.5 Mbps USB1.0串行接口USB 12 Mbps USB1.0带屏蔽双绞线总线标准480 Mbps USB2.0最高优秀课件,精彩无限! 1 23.4 总线结构一、单总线结构单总线(系统总线)…I/O接口I/O接口I/O接口CPU主存I/O I/O I/O…设备1设备2设备n优秀课件,精彩无限! 1 33.43.4二、多总线结构1. 双总线结构主存总线CPU主存通道I/O总线具有特殊功能的处理器,…I/O接口I/O接口由通道对I/O统一管理…设备n 设备0优秀课件,精彩无限! 1 43.4 3.42. 三总线结构I/O总线CPU主存总线…主存I/O接口I/O接口I/O接口DMA总线…设备1 设备n高速外设优秀课件,精彩无限! 1 53.43.43. 三总线结构的又一形式局部总线CPU Cache主存局部I/O控制器系统总线SCSI Modem局域网扩展总线接口串行接口扩展总线优秀课件,精彩无限! 1 63.43.44. 四总线结构主存Cache/桥CPU局部总线系统总线SCSI 图形多媒体局域网高速总线FAX Modem扩展总线接口串行接口扩展总线优秀课件,精彩无限! 1 73.43.4三、总线结构举例1传统微型机总线结构系统总线33 MHz的32位数据通路主存控制器CPU存储器标准总线控制器…8 MHz的16位数据通路ISA、EISASCSI Ⅱ控制器…Modem多媒体高速局域网高性能图形优秀课件,精彩无限! 1 82. VL-BUS局部总线结构3.43.4系统总线主存控制器CPU存储器局部总线控制器33 MHz的32位数据通路VLBUSS CSIⅡ标准总线控制器控制器…ISA、EISA多媒体高速局域网高性能图形8 MHz的16位数据通路…图文传真Modem优秀课件,精彩无限! 1 93.43.43. PCI 总线结构存储器CPUPCI 桥PCI 总线33 MHz的32位数据通路标准总线SCSIⅡ控制器控制器8 MHz的16位数据通路多媒体高速局域网高性能图形ISA、EISA图文传真Modem优秀课件,精彩无限! 2 03.43.44. 多层PCI 总线结构存储器总线CPU存储器桥0 桥4第一级桥PCI总线4PCI设备桥5PCI总线5PCI总线0总线桥桥1 桥3 设备PCI总线3PCI总线1第三级桥桥2标准总线优秀课件,精彩无限! 2 1PCI总线23.5 总线控制一、总线判优控制1基本概念主设备模块对总线有控制权从设备模块响应从主设备发来的总线命令链式查询集中式计数器定时查询总线判优控制独立请求方式分布式优秀课件,精彩无限! 2 23.53.52. 链式查询方式BS -总线忙BR-总线请求BG-总线同意数据线地址线总BS线BR控制部…I/O接口0 I I/ /O O接口接口1 1 I/O接口n 件BG…优秀课件,精彩无限! 2 33.53.53. 计数器定时查询方式BS -总线忙数据线BR-总线请求地址线总设备地址设备地址线BS控BR1制部计数器件…I/O接口0 I I/ /O O接口接口1 1 I/O接口n 优秀课件,精彩无限! 2 43.53.54. 独立请求方式BG-总线同意BR-总线请求数据线地址线BGn总BRn线BG1控BR1 BG制BR部件…I/O接口0 I/O接口1 I/O接口n 排队器排队器优秀课件,精彩无限! 2 53.53.5二、总线通信控制解决通信双方协调配合问题1. 目的2. 总线传输周期申请分配阶段主模块申请,总线仲裁决定寻址阶段主模块向从模块给出地址和命令传数阶段主模块和从模块交换数据结束阶段主模块撤消有关信息优秀课件,精彩无限! 2 63.53.53. 总线通信的四种方式由统一时标控制数据传送同步通信异步通信采用应答方式,没有公共时钟标准同步、异步结合半同步通信充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力分离式通信优秀课件,精彩无限! 2 73.53.51 同步式数据输入总线传输周期时钟T T T T1 2 3 4地址读命令数据优秀课件,精彩无限! 2 83.53.52 同步式数据输出总线传输周期时钟T T T T1 2 3 4地址数据写命令优秀课件,精彩无限! 2 9异步通信主设备请求回答从设备不互锁半互锁全互锁单机多机网络通信优秀课件,精彩无限! 3 03.53.54 半同步通信(同步、异步结合)同步发送方用系统时钟前沿发信号接收方用系统时钟后沿判断、识别异步允许不同速度的模块和谐工作增加一条“等待”响应信号WAIT优秀课件,精彩无限! 3 1…3.53.5以输入数据为例的半同步通信时序T 主模块发地址1T 主模块发命令2T 当为低电平时,等待一个T WAITwT 当WAIT为低电平时,等待一个TwT 从模块提供数据3T 从模块撤销数据,主模块撤销命令优秀课件,精彩无限! 3 2 4 35354 半同步通信(同步、异步结合)总线传输周期时钟T T T T T T1 2 W W 3 4地址读命令WAIT数据优秀课件,精彩无限! 3 33.53.5上述三种通信的共同点一个总线传输周期(以输入数据为例)主模块发地址、命令占用总线从模块准备数据不占用总线总线空闲从模块向主模块发数据占用总线优秀课件,精彩无限! 3 43.5精选文档3.55 分离式通信充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力一个总线传输周期子周期1 主模块申请占用总线,使用完后即放弃总线的使用权子周期2从模块申请占用总线,将各种信息送至总线上主模块优秀课件,精彩无限! 3 53.53.5分离式通信特点1. 各模块有权申请占用总线2. 采用同步方式通信,不等对方回答3. 各模块准备数据时,不占用总线4. 总线被占用时,无空闲充分提高了总线的有效占用优秀课件,精彩无限! 3 6可修改。