计算机总线技术 ppt课件
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计算机总线(课件)
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8.1.2 总线的分类
按传送信息的类别可分为:地址总线, 数据总线,控制总线. 按在微机结构中所处的位置的不同可分 为:片内总线,芯片总线,系统总线, 外部总线. 返回
8.1.3 信息在总线上的传送方式
串行传送:示意图见P193图8.1.用脉冲传送,且 只需一根传输线.通常在外部总线中采用. 并行传送:示意图见P194图8.2.用电位传送,每 个数据位都需要有一根传输线.微机中的内部总 线一般都采用并行传送方式. 并串行传送:是并行传送和串行传送方式的结 合..
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PCI总线 PCI总线
PCI总线是一种高性能的32位局部总线,在一个采用了 PCI总线的微机系统中,允许多条总线同时存在,可大 大提高系统的数据处理能力. PCI总线结构示意图见 P202图8.7. PCI总线的设计与其他总线的差异在于使用了PCI桥路 连接PCI与局部总线, PCI桥路将PCI总线与微处理器 的局部总线隔离,可使PCI总线处理较多的外围设备而 不增加微处理器的负担,同时也消除了数据交换时可 能会发生的延迟问题. PCI总线的信号包括必选信号和可选信号两大类,共 188根.具体见P203表8.3. 返回
8.1.6 总线数据传输
挂在总线上的模块通过总线进行数据交 换.完成一次数据传输一般要经历4个 阶段: 申请占用总线阶段 寻址阶段 传输阶段 结束阶段 返回
8.1.7 总线的主要性能指标
总线带宽:总线上每秒传输的最大字节量,用 MB/s表示. 总线位宽:总线能够同时传输的数据位数.如 通常所说的16位,32位,64位等. 总线的工作频率:即总线的时钟频率,以MHZ 位单位. 以上三者的关系可用下式表示: 总线带宽=(总线位宽×8)×总线工作频率
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8.2.3 EISA总线 EISA总线
8.1.2 总线的分类
按传送信息的类别可分为:地址总线, 数据总线,控制总线. 按在微机结构中所处的位置的不同可分 为:片内总线,芯片总线,系统总线, 外部总线. 返回
8.1.3 信息在总线上的传送方式
串行传送:示意图见P193图8.1.用脉冲传送,且 只需一根传输线.通常在外部总线中采用. 并行传送:示意图见P194图8.2.用电位传送,每 个数据位都需要有一根传输线.微机中的内部总 线一般都采用并行传送方式. 并串行传送:是并行传送和串行传送方式的结 合..
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PCI总线 PCI总线
PCI总线是一种高性能的32位局部总线,在一个采用了 PCI总线的微机系统中,允许多条总线同时存在,可大 大提高系统的数据处理能力. PCI总线结构示意图见 P202图8.7. PCI总线的设计与其他总线的差异在于使用了PCI桥路 连接PCI与局部总线, PCI桥路将PCI总线与微处理器 的局部总线隔离,可使PCI总线处理较多的外围设备而 不增加微处理器的负担,同时也消除了数据交换时可 能会发生的延迟问题. PCI总线的信号包括必选信号和可选信号两大类,共 188根.具体见P203表8.3. 返回
8.1.6 总线数据传输
挂在总线上的模块通过总线进行数据交 换.完成一次数据传输一般要经历4个 阶段: 申请占用总线阶段 寻址阶段 传输阶段 结束阶段 返回
8.1.7 总线的主要性能指标
总线带宽:总线上每秒传输的最大字节量,用 MB/s表示. 总线位宽:总线能够同时传输的数据位数.如 通常所说的16位,32位,64位等. 总线的工作频率:即总线的时钟频率,以MHZ 位单位. 以上三者的关系可用下式表示: 总线带宽=(总线位宽×8)×总线工作频率
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8.2.3 EISA总线 EISA总线
计算机组成原理第7章系统总线课件
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)
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)
总线数据传输中的同步技术PPT课件
• 依据获得的时钟分量是源自信号内（信号本身）还是 信号外，同步传输可分为：
– 外同步
• 发送端发送数据之前先向接收端发送一串进行同步的时钟脉冲； 接收端收到同步信号后进行频率锁定，然后以同步频率为准接收 数据
– 自同步
• 发送端发送数据时将时钟脉冲作为同步信号包含在数据流中同时 传送给接收端，接收端从数据流中辨别同步信号，再据此接收数 据
• 粗同步与细同步两个阶段紧密合作就可 以完成两个图像传感器的VSYNC下降沿 之间的严格同步进而实现双目图像对的 同步采集工作
2024/3/14
27
系统集成与总线技术——计算机总线技术
基于输入时钟抑制的双目图像采 集同步的实现——端口定义
sensor_clk sensor_rs sensor_rs_f_pulse
2024/3/14
23
系统集成与总线技术——计算机总线技术
• 上述基本方案的问题：
– 时钟差异计数器的计数范围不可能很大（计 数范围越大越耗CPLD/FPGA资源）
– 而某些严重的干扰（如电源扰动，剧烈震动 等）可能会导致两个图像传感器的VSYNC 下降沿之间的差异时钟个数很大
– 这种情况下仅靠VSYNC下降沿差异计数器 无法在短时间内使两个图像传感器达到同步
12
系统集成与总线技术——计算机总线技术
全双工通信
• 在同一时刻，位于通信线路两端的每台 设备既是信源，又是信宿
• 位于通信线路一端的设备可以在同一时 刻既接收数据，也发送数据
2024/3/14
13
系统集成与总线技术——计算机总线技术
全双工通信
• 在同一时刻，位于通信线路两端的每台 设备既是信源，又是信宿
sensor2_vsync sensor2_href sensor1_vsync sensor1_href
– 外同步
• 发送端发送数据之前先向接收端发送一串进行同步的时钟脉冲； 接收端收到同步信号后进行频率锁定，然后以同步频率为准接收 数据
– 自同步
• 发送端发送数据时将时钟脉冲作为同步信号包含在数据流中同时 传送给接收端，接收端从数据流中辨别同步信号，再据此接收数 据
• 粗同步与细同步两个阶段紧密合作就可 以完成两个图像传感器的VSYNC下降沿 之间的严格同步进而实现双目图像对的 同步采集工作
2024/3/14
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系统集成与总线技术——计算机总线技术
基于输入时钟抑制的双目图像采 集同步的实现——端口定义
sensor_clk sensor_rs sensor_rs_f_pulse
2024/3/14
23
系统集成与总线技术——计算机总线技术
• 上述基本方案的问题：
– 时钟差异计数器的计数范围不可能很大（计 数范围越大越耗CPLD/FPGA资源）
– 而某些严重的干扰（如电源扰动，剧烈震动 等）可能会导致两个图像传感器的VSYNC 下降沿之间的差异时钟个数很大
– 这种情况下仅靠VSYNC下降沿差异计数器 无法在短时间内使两个图像传感器达到同步
12
系统集成与总线技术——计算机总线技术
全双工通信
• 在同一时刻，位于通信线路两端的每台 设备既是信源，又是信宿
• 位于通信线路一端的设备可以在同一时 刻既接收数据，也发送数据
2024/3/14
13
系统集成与总线技术——计算机总线技术
全双工通信
• 在同一时刻，位于通信线路两端的每台 设备既是信源，又是信宿
sensor2_vsync sensor2_href sensor1_vsync sensor1_href
CAN总线技术PPT课件
20
主控制 器
接口 管理 逻辑
发送 缓冲
器
CAN
核心 模块
接
验收
收
滤波器
FIF
O
CAN收发 器
CAN BUS
图10.16 SJA1000 控制器结构图
21
CAN核心模块：根据CAN规范控制CAN帧的发送和接收。收到一个 报文时，CAN核心模块将串行位流转换成用于的并行数据，发送一 个报文时则相反。
19
2 PeliCAN模式：是新的操作模式。它能够处理所有 CAN2.0B规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，使 SJA1000能应用于更宽的领域。
工作模式通过时钟分频寄存器中的CAN模式位来选择，复 位时默认模式是Basic CAN模式。
SJA1000控制器结构
SJA1000控制器可以分为CAN核心模块、接口管理逻辑、 发送缓冲器、验收滤波器、接收FIFO等五个功能模块， SJA1000控制器结构图如图9.16所示。由主控制器进行管理控 制、将欲收发的信息（报文），转换为CAN规范的CAN帧，通 过CAN收发器，在CAN BUS上交换信息。
在进行数据传送时，发出报文的单元成为 该报文的发送器。
该单元在总线空闲或丢失仲裁前始终为发 送器。
如果一个单元不是报文发送器，并且总线 不处于空闲状态，则该单元就是接收器。
16
构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据 场和CRC序列均借助位填充规则进行编码。
当发送器在发送的位流中检测到5位连续的 相同数值时，将自动地在实际发送的位流中 插入一个补码位。
层和数据链路层。
5
物理层： 物理信令（PLS，Physical Signalling） 物理媒体附件（PMA，Physical Medium Attachment） 媒体接口（MDI，Medium Dependent Interface）
主控制 器
接口 管理 逻辑
发送 缓冲
器
CAN
核心 模块
接
验收
收
滤波器
FIF
O
CAN收发 器
CAN BUS
图10.16 SJA1000 控制器结构图
21
CAN核心模块：根据CAN规范控制CAN帧的发送和接收。收到一个 报文时，CAN核心模块将串行位流转换成用于的并行数据，发送一 个报文时则相反。
19
2 PeliCAN模式：是新的操作模式。它能够处理所有 CAN2.0B规范的帧类型。而且它还提供一些增强功能，使 SJA1000能应用于更宽的领域。
工作模式通过时钟分频寄存器中的CAN模式位来选择，复 位时默认模式是Basic CAN模式。
SJA1000控制器结构
SJA1000控制器可以分为CAN核心模块、接口管理逻辑、 发送缓冲器、验收滤波器、接收FIFO等五个功能模块， SJA1000控制器结构图如图9.16所示。由主控制器进行管理控 制、将欲收发的信息（报文），转换为CAN规范的CAN帧，通 过CAN收发器，在CAN BUS上交换信息。
在进行数据传送时，发出报文的单元成为 该报文的发送器。
该单元在总线空闲或丢失仲裁前始终为发 送器。
如果一个单元不是报文发送器，并且总线 不处于空闲状态，则该单元就是接收器。
16
构成一帧的帧起始、仲裁场、控制场、数据 场和CRC序列均借助位填充规则进行编码。
当发送器在发送的位流中检测到5位连续的 相同数值时，将自动地在实际发送的位流中 插入一个补码位。
层和数据链路层。
5
物理层： 物理信令（PLS，Physical Signalling） 物理媒体附件（PMA，Physical Medium Attachment） 媒体接口（MDI，Medium Dependent Interface）
计算机组成原理(第4版)课件第7章 总线(第4版)
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。
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）。
计算机控制系统第7章总线技术课件
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。
《总线技术》课件
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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第3章 计算机总线技术
第3章 计算机总线技术
03.04.2020
计算机控制技术
1
第3章 计算机总线技术
• 随着微处理器技术的飞速发展，总线技术也得到不 断创新。先后出现了ISA、MCA、EISA、VESA、 PCI、AGP、IEEE1394、USB等总线技术。
• 芯片内部的总线技术也在不断发展，AMBA、Core Connect 、CoreRAM等已经形成集成电路内部十分 具有竞争力的总线标准。
•总线宽度 又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位数，
用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。显然， 总线的宽度越大，它在同一时刻就能够传输更多 的数据。
•总线带宽 又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节的多
少，单位是MB/S。影响总线传输率的因素有总线 宽度、总线频率等。一般的，
总线带宽（MB/S）= 1/8×总线宽度×总线频率
• 工业控制的PROFIBUS，FF等现场总线技术。
• 总线的数据传输速度也不断提升，目前，AGP局部 总线数据可达528MB/s，PCI-X可达1GB/s，系统总 线传输速率也由66MB/s提高到100MB/s甚至更高的 133MB/s、150MB/s、200MB/s。
03.04.2020
计算机控制技术
• 根据总线的数据传输方式 ，总线可分为 •并行总线：每个信号都有自己的信号线 •串行总线：所有信号复用一对信号线
03.04.2020
计算机控制技术
7
总线的分类（续）
第3章 计算机总线技术
计算机总线结构示意图
03.04.2020
计算机控制技术
8
总线的分类（续）
第3章 计算机总线技术
•片内总线
在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路。
2
第3章 计算机总线技术
第3章 计算机总线技术
• 总线的基本概念 • 内部总线 • 外部总线
03.04.2020
计算机控制技术
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第3章 计算机总线技术
3.1 总线的基本概念
•总线的定义 总线就是一组信号线的集合，它定义了各引 线的信号、电气和机械特性，使计算机系统 内部的各部件之间以及外部的各系统之间建 立信号联系，进行数据传递和通信。
数据总线D：用于传递数据信息
总线宽度：数据信号线的根数。 决定设备获得最大性能 影响计算机系统性能
地址总线A：用于传递地址信息
地址总线宽度： 地址线的根数 决定直接寻址能力 避免IO地址与内存地址的重叠
控制总线C：
包括控制、时序和中断信号线，用于传递各种 控制信息，决定了总线的性能好坏
电源总线P：提供电源
•总线的特点
• 规定了各引线的信号、时序、电气和 机械特性
• 为计算机系统内部各部件、各模块之 间或计算机各系统之间提供了标准的 公共信息通路
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• 采用总线标准设计、生产的计算机模 板和设备具有很强的兼容性
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第3章 计算机总线技术
3.1.1 总线的分类
• 按照总线内部信息传输的性质 ，总线可分为
•信号线数 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地址 总线、控制总线和电源总线的总和。信号线数 与总线性能不成正比，但一般与复杂度成正比。
•总线控制方式
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包括并发工作、自动配置、仲裁方式、 逻辑方式、计数方式等。
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几种微型计算机总线性能参数
名称
•片内总线 (On-Chip BUS)
在集成电路的内部，用来连接各功能单元 的信息通路
•内部总线（Internal Bus)
用于计算机内部模块（板）之间通信
•外部总线（External Bus)：又称通讯总线
用于计算机之间或计算机与设备之间通信
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总线的分类（续）
第3章 计算机总线技术
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•同步方式 可分为同步方式和异步方式。在同步方式下，总线
上主模块与从模块进行一次数据传输的时间是固定 的，并严格按照系统时钟来统一定时主模块、从模 块之间的传输操作，只要总线上的设备都是高速的， 就可达到很高的总线带宽。
•总线复用 采用多路复用技术，可以减少总线的数目。
总线的分类（续）
•内部总线：系统总线或板级总线
– 内部总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微 机总线就是指系统总线，如STD总线、PC总线、ISA总线、 PCI总线等
– 按功能可分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB、 和电源总线PB
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第3章 计算机总线技术
受芯片面积及对外引脚数的限 制，片内总线大多采用单总线结 构，这有利于芯片集成度和成品 率的提高，而对于内部数据传送 速度要求较高的，也可采用双总 线或三总线结构。
ASIC技术的出现，用户也可 以按照自己的要求，借助于适 当的EDA工具，设计自己的芯 片。
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STD
Z-80， IBM-PC 系列机
2MB/s 8/16位 2MHz 同步
24 无限制
ISA(PCAT)
适用机型
80286,386, 486系列机
最大传输率 总线宽度 总线频率 同步方式 地址宽度 负载能力 信号线数 64位扩展 多路复用
8MB/s 8/16位 8MHz 半同步
24 8 98 不可 非
EISA
386,486,586 IBM系列 机
33MB/s 32位
8.33MHz 同步 32 6 143 无规定 非
•数据总线:DB 用于传送数据信息 •地址总线:AB 是专门用来传送地址的 •控制总线:CB 控制总线包括控制、时序和中断信号线 •电源总线:PB 用于向系统提供电源
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DB AB CB PB
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总线的分类（续）
• 按照总线在系统结构中的层次位置 ，总线可分为
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总线的分类（续）
•外部总线
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• 如：IEEE-488ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRS-232C、RS-485等
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3.1.2 总线主要性能指标
•总线频率 即总线工作时钟频率，单位为MHz，它是影响总
线传输速率的重要因素之一。
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• 随着微处理器技术的飞速发展，总线技术也得到不 断创新。先后出现了ISA、MCA、EISA、VESA、 PCI、AGP、IEEE1394、USB等总线技术。
• 芯片内部的总线技术也在不断发展，AMBA、Core Connect 、CoreRAM等已经形成集成电路内部十分 具有竞争力的总线标准。
•总线宽度 又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位数，
用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。显然， 总线的宽度越大，它在同一时刻就能够传输更多 的数据。
•总线带宽 又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节的多
少，单位是MB/S。影响总线传输率的因素有总线 宽度、总线频率等。一般的，
总线带宽（MB/S）= 1/8×总线宽度×总线频率
• 工业控制的PROFIBUS，FF等现场总线技术。
• 总线的数据传输速度也不断提升，目前，AGP局部 总线数据可达528MB/s，PCI-X可达1GB/s，系统总 线传输速率也由66MB/s提高到100MB/s甚至更高的 133MB/s、150MB/s、200MB/s。
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• 根据总线的数据传输方式 ，总线可分为 •并行总线：每个信号都有自己的信号线 •串行总线：所有信号复用一对信号线
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总线的分类（续）
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计算机总线结构示意图
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总线的分类（续）
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•片内总线
在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路。
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• 总线的基本概念 • 内部总线 • 外部总线
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3.1 总线的基本概念
•总线的定义 总线就是一组信号线的集合，它定义了各引 线的信号、电气和机械特性，使计算机系统 内部的各部件之间以及外部的各系统之间建 立信号联系，进行数据传递和通信。
数据总线D：用于传递数据信息
总线宽度：数据信号线的根数。 决定设备获得最大性能 影响计算机系统性能
地址总线A：用于传递地址信息
地址总线宽度： 地址线的根数 决定直接寻址能力 避免IO地址与内存地址的重叠
控制总线C：
包括控制、时序和中断信号线，用于传递各种 控制信息，决定了总线的性能好坏
电源总线P：提供电源
•总线的特点
• 规定了各引线的信号、时序、电气和 机械特性
• 为计算机系统内部各部件、各模块之 间或计算机各系统之间提供了标准的 公共信息通路
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• 采用总线标准设计、生产的计算机模 板和设备具有很强的兼容性
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3.1.1 总线的分类
• 按照总线内部信息传输的性质 ，总线可分为
•信号线数 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地址 总线、控制总线和电源总线的总和。信号线数 与总线性能不成正比，但一般与复杂度成正比。
•总线控制方式
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包括并发工作、自动配置、仲裁方式、 逻辑方式、计数方式等。
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几种微型计算机总线性能参数
名称
•片内总线 (On-Chip BUS)
在集成电路的内部，用来连接各功能单元 的信息通路
•内部总线（Internal Bus)
用于计算机内部模块（板）之间通信
•外部总线（External Bus)：又称通讯总线
用于计算机之间或计算机与设备之间通信
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•同步方式 可分为同步方式和异步方式。在同步方式下，总线
上主模块与从模块进行一次数据传输的时间是固定 的，并严格按照系统时钟来统一定时主模块、从模 块之间的传输操作，只要总线上的设备都是高速的， 就可达到很高的总线带宽。
•总线复用 采用多路复用技术，可以减少总线的数目。
总线的分类（续）
•内部总线：系统总线或板级总线
– 内部总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微 机总线就是指系统总线，如STD总线、PC总线、ISA总线、 PCI总线等
– 按功能可分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB、 和电源总线PB
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第3章 计算机总线技术
受芯片面积及对外引脚数的限 制，片内总线大多采用单总线结 构，这有利于芯片集成度和成品 率的提高，而对于内部数据传送 速度要求较高的，也可采用双总 线或三总线结构。
ASIC技术的出现，用户也可 以按照自己的要求，借助于适 当的EDA工具，设计自己的芯 片。
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第3章 计算机总线技术
STD
Z-80， IBM-PC 系列机
2MB/s 8/16位 2MHz 同步
24 无限制
ISA(PCAT)
适用机型
80286,386, 486系列机
最大传输率 总线宽度 总线频率 同步方式 地址宽度 负载能力 信号线数 64位扩展 多路复用
8MB/s 8/16位 8MHz 半同步
24 8 98 不可 非
EISA
386,486,586 IBM系列 机
33MB/s 32位
8.33MHz 同步 32 6 143 无规定 非
•数据总线:DB 用于传送数据信息 •地址总线:AB 是专门用来传送地址的 •控制总线:CB 控制总线包括控制、时序和中断信号线 •电源总线:PB 用于向系统提供电源
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DB AB CB PB
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总线的分类（续）
• 按照总线在系统结构中的层次位置 ，总线可分为
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总线的分类（续）
•外部总线
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• 如：IEEE-488ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRS-232C、RS-485等
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3.1.2 总线主要性能指标
•总线频率 即总线工作时钟频率，单位为MHz，它是影响总
线传输速率的重要因素之一。