最新萝卜家园第六章
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的有效速度,可以更多的信息从内存输入输出。
三总线系统中，CPU的一部分功能下放给通道，有 通道对外围设备统一管理并实现外围设备与内存之间 的数据传送，因而系统的吞吐能力比单总线系统强。
Socket 7 插座
主存与 Cache 控制器
L2cache (256~ 512KB)
PBaidu Nhomakorabeantium
CPU
Pentium计算机主板总线结构图
适配器
双总线结构示意图
当前计算机通常采用多总线结构
处理机总线
CPU
主存
二
32MHz 4B~8B
总
线
扩展总线
结
控制线路
构
ISA / EISA
8.33MHz
I/O设备1
1,2,4B
I/O设备2 . . . . .
3.三总线结构： 特点：效率高、硬件结构复杂、一般用在大中型机中。
系统总线
存储总线
CPU
对多个设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或 公平策略进行仲裁。
主方持续控制总线的时间称为总线占用期。
按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式 仲裁和分布式仲裁两类。
1、集中式仲裁
集中式仲裁中每个功能模块有两条线连到中央制 裁器：一条是送往制裁器的总线请求信号线 BR，一 条是仲裁器送出的总线授权信号线 BG。
CPU-cache
模块
存储器 模块
I/O 适配器
总线 控 制器
数据传送总线（地址、数据、控制线） 仲裁总线
中断和同步总线 公用线
当代总线的内部结构
主板
6.1.3 总线结构对计算机系统性能的影响
1. 最大存储容量 单总线结构：地址总线与最大存储容量有一定的影响。 内存与外设用同一个地址线。
双总线结构：内存地址与外设地址出现在不同总线上， 存储容量不会受外围设备多少影响。
2. 指令系统
单总线结构：访问内存和I/O传送却使用相同的操作码， 或者说使用相同的指令，但它们使用不同的地址。
双总线结构：CPU对内存总线和系统总线必须有不同的指 令系统。
3.吞吐量： 它是指流入、处理和流出系统的信息的速率。它
主要取决于主存的存取周期和并行读出的位数。 由于上述原因，采用双端口存储器可以增加主存
⑥程序中断：外设向软件请求某种动作时，接口即发 出一个中断信号。
一是系统总线的接口 一个适配器必须有两个接口：
二是和外设的接口
6.3 总线的仲裁、定时和数据传送模式 6.3.1 总线的仲裁
连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。主 方可以启动一个总线周期，从方只能响应主方的请求。 每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但同 一时间里可以有一个或多个从方。
萝卜家园第六章
6.1 单机系统的总线结构 6.1.1 总线的基本概念
总线：它是构成计算机系统的互连结构，是多个系统 功能部件之间进行数据传送的公共通路。
一个单处理器系统中的总线，大致可分为三类：
（1）内部总线：
CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
（2）系统总线：
CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如乘、 除法器、通道等互相连接的总线。
键盘 鼠标 控制器
鼠标 键盘
Slot 1
SOCEKET 370
处理器
3D图形 控制器
AGP总线
VT 863 DDR V-Link
北桥552BGA
PCI总线
ATA33/66/100
网络 6 USB
LPC
VT 8233 V-Link南桥 3767BGA
SDR/DDR内存总线
MCLK HCLK PCLK
主存
IOP （通道）
三总线结构示意图
I/O … I/O
适配器
适配器
三
-
处理机总线 CPU 66MHz 4B~8B
主存
总 线 结
PCI BUS PCI桥 33MHz 4B
构
接快速设备
I/O设备3 ISA / EISA
扩展总线
控制线路
I/O设备4
8.33MHz 接慢速设备
1,2,4B
I/O设备1 I/O设备2 . . . . .
地址线
接 CPU
控制状态线 口
数据线
外围 设备
外围设备的连接方式
典型的接口通常具有如下功能：
①控制：它靠程序的指令信息来控制外围设备的动作。 ②缓冲：补偿各种设备在速度上的差异。
③状态：它监视外围设备的工作状态并保存状态信息。 ④转换：它可以完成任何要求的数据转换。
⑤整理：它可以修改字计数器或当前内存地址寄存器。
高位 1 0 1 0 1
1 0 0
低位
并行传送
接收 部件
3. 并串行传送 先传8 位，再传8 位。
高8位 低8位
8位
高8位
低8位
并串行传送 4.分时传送 分时传送有两种概念：
①采用总线复用方式，某个传输线上既传送地址信 息，又传送数据信息。
②共享总线的部件分时使用总线。
6.2.2 接口的概念
接口：设备之间通过总线进行连接的逻辑部件，连接 两部件的“转换器”叫做接口。
分时传送
1. 串行传送
特点：只有一条传输线，且采用脉冲串行传送。
发送部件
并-串 变换
传送数据 0000 0101
接收部件
串-并 变换
位时间 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8
传送 脉冲
低位
高位
10100000
串行传送
2. 并行传送 特点：适应于短距离传送，数据传送快，成本高。
发送 部件
（3） I /O总线：
中、低速I / O设备之间互相连接的总线。
1.单总线结构： 特点：简单、易扩展、速度慢。
CPU
主存
设备 适配器
设备 适配器
单总线结构示意图
2.双总线结构： 特点：简单、易扩展、速度比单总线结构快。 增加了硬件开销。
系统总线
存储总线
CPU
主存
I/O … 设备
适配器
CPU总线
北桥
主存（DRAM） （4~128MB）
CPU总线 -PIC总线 桥芯片
120 脚
62脚 （长槽）
36脚 （短槽）
南桥
PCI 总线ISA 总线 桥芯片 及 DMA，中断 控制逻辑
ISA总线
ROM BIOS （4~128MB）
芯片 可选
PCI总线
8042MPU
实时时钟/日历 CMOS RAM
集中式仲裁又可分为：
链式查询方式； 计数器定时查询方式； 独立请求方式。
⑴链式查询方式
优点：简单，几根线就可以实现优先次序总线控制，易 扩充。
SMBUS 外围设备控制器 GPIO ACPI
SDR/VCM &DDR SDRAM
时钟 缓存
时钟 发生器
Apollo Pro266芯片组架构框图
6.2 总线接口
6.2.1 信息的传送方式
数字计算机使用二进制数，她们或用电位的高、 低表示，或用脉冲的有、无表示。
串行传送
传输信息基本有四种方式：
并行传送 并、串行传送
三总线系统中，CPU的一部分功能下放给通道，有 通道对外围设备统一管理并实现外围设备与内存之间 的数据传送，因而系统的吞吐能力比单总线系统强。
Socket 7 插座
主存与 Cache 控制器
L2cache (256~ 512KB)
PBaidu Nhomakorabeantium
CPU
Pentium计算机主板总线结构图
适配器
双总线结构示意图
当前计算机通常采用多总线结构
处理机总线
CPU
主存
二
32MHz 4B~8B
总
线
扩展总线
结
控制线路
构
ISA / EISA
8.33MHz
I/O设备1
1,2,4B
I/O设备2 . . . . .
3.三总线结构： 特点：效率高、硬件结构复杂、一般用在大中型机中。
系统总线
存储总线
CPU
对多个设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或 公平策略进行仲裁。
主方持续控制总线的时间称为总线占用期。
按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为集中式 仲裁和分布式仲裁两类。
1、集中式仲裁
集中式仲裁中每个功能模块有两条线连到中央制 裁器：一条是送往制裁器的总线请求信号线 BR，一 条是仲裁器送出的总线授权信号线 BG。
CPU-cache
模块
存储器 模块
I/O 适配器
总线 控 制器
数据传送总线（地址、数据、控制线） 仲裁总线
中断和同步总线 公用线
当代总线的内部结构
主板
6.1.3 总线结构对计算机系统性能的影响
1. 最大存储容量 单总线结构：地址总线与最大存储容量有一定的影响。 内存与外设用同一个地址线。
双总线结构：内存地址与外设地址出现在不同总线上， 存储容量不会受外围设备多少影响。
2. 指令系统
单总线结构：访问内存和I/O传送却使用相同的操作码， 或者说使用相同的指令，但它们使用不同的地址。
双总线结构：CPU对内存总线和系统总线必须有不同的指 令系统。
3.吞吐量： 它是指流入、处理和流出系统的信息的速率。它
主要取决于主存的存取周期和并行读出的位数。 由于上述原因，采用双端口存储器可以增加主存
⑥程序中断：外设向软件请求某种动作时，接口即发 出一个中断信号。
一是系统总线的接口 一个适配器必须有两个接口：
二是和外设的接口
6.3 总线的仲裁、定时和数据传送模式 6.3.1 总线的仲裁
连接到总线上的功能模块有主动和被动两种形态。主 方可以启动一个总线周期，从方只能响应主方的请求。 每次总线操作，只能有一个主方占用总线控制权，但同 一时间里可以有一个或多个从方。
萝卜家园第六章
6.1 单机系统的总线结构 6.1.1 总线的基本概念
总线：它是构成计算机系统的互连结构，是多个系统 功能部件之间进行数据传送的公共通路。
一个单处理器系统中的总线，大致可分为三类：
（1）内部总线：
CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。
（2）系统总线：
CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如乘、 除法器、通道等互相连接的总线。
键盘 鼠标 控制器
鼠标 键盘
Slot 1
SOCEKET 370
处理器
3D图形 控制器
AGP总线
VT 863 DDR V-Link
北桥552BGA
PCI总线
ATA33/66/100
网络 6 USB
LPC
VT 8233 V-Link南桥 3767BGA
SDR/DDR内存总线
MCLK HCLK PCLK
主存
IOP （通道）
三总线结构示意图
I/O … I/O
适配器
适配器
三
-
处理机总线 CPU 66MHz 4B~8B
主存
总 线 结
PCI BUS PCI桥 33MHz 4B
构
接快速设备
I/O设备3 ISA / EISA
扩展总线
控制线路
I/O设备4
8.33MHz 接慢速设备
1,2,4B
I/O设备1 I/O设备2 . . . . .
地址线
接 CPU
控制状态线 口
数据线
外围 设备
外围设备的连接方式
典型的接口通常具有如下功能：
①控制：它靠程序的指令信息来控制外围设备的动作。 ②缓冲：补偿各种设备在速度上的差异。
③状态：它监视外围设备的工作状态并保存状态信息。 ④转换：它可以完成任何要求的数据转换。
⑤整理：它可以修改字计数器或当前内存地址寄存器。
高位 1 0 1 0 1
1 0 0
低位
并行传送
接收 部件
3. 并串行传送 先传8 位，再传8 位。
高8位 低8位
8位
高8位
低8位
并串行传送 4.分时传送 分时传送有两种概念：
①采用总线复用方式，某个传输线上既传送地址信 息，又传送数据信息。
②共享总线的部件分时使用总线。
6.2.2 接口的概念
接口：设备之间通过总线进行连接的逻辑部件，连接 两部件的“转换器”叫做接口。
分时传送
1. 串行传送
特点：只有一条传输线，且采用脉冲串行传送。
发送部件
并-串 变换
传送数据 0000 0101
接收部件
串-并 变换
位时间 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 T8
传送 脉冲
低位
高位
10100000
串行传送
2. 并行传送 特点：适应于短距离传送，数据传送快，成本高。
发送 部件
（3） I /O总线：
中、低速I / O设备之间互相连接的总线。
1.单总线结构： 特点：简单、易扩展、速度慢。
CPU
主存
设备 适配器
设备 适配器
单总线结构示意图
2.双总线结构： 特点：简单、易扩展、速度比单总线结构快。 增加了硬件开销。
系统总线
存储总线
CPU
主存
I/O … 设备
适配器
CPU总线
北桥
主存（DRAM） （4~128MB）
CPU总线 -PIC总线 桥芯片
120 脚
62脚 （长槽）
36脚 （短槽）
南桥
PCI 总线ISA 总线 桥芯片 及 DMA，中断 控制逻辑
ISA总线
ROM BIOS （4~128MB）
芯片 可选
PCI总线
8042MPU
实时时钟/日历 CMOS RAM
集中式仲裁又可分为：
链式查询方式； 计数器定时查询方式； 独立请求方式。
⑴链式查询方式
优点：简单，几根线就可以实现优先次序总线控制，易 扩充。
SMBUS 外围设备控制器 GPIO ACPI
SDR/VCM &DDR SDRAM
时钟 缓存
时钟 发生器
Apollo Pro266芯片组架构框图
6.2 总线接口
6.2.1 信息的传送方式
数字计算机使用二进制数，她们或用电位的高、 低表示，或用脉冲的有、无表示。
串行传送
传输信息基本有四种方式：
并行传送 并、串行传送