第九章 总线教学课件.ppt
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也能直接传送，而不需通过CPU。
（2）三种形式： （A）以CPU为中心的双总线结构 （B）以存储器为中心的双总线结构 （C）采用通道或输入输出处理机处理输入输出
2020年10月10日
10
以CPU为中心的双总线 CPU
I/O总线
存储总线 存储器
外设
以存储器为中心的双总线 存储器
I/O总线
2020年10月10日
2020年10月10日
ห้องสมุดไป่ตู้
2
9.1、总线原理及三态门
一、总线（Bus）：是计算机中用于CPU、 存储器、控制器和输入/输出设备（I/0模块） 之间传送信息的公用通道。
1、按传送信息的属性分：
数据总线（DB）—数据总线为双向传输，位数与机 器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。
地址总线（AB）—地址总线为单向传输，其宽度一 般为16位、24位或32位。主要用来指出数据总线上 源数据或目的数据在主存储单元或I/O端口的地址。
总线
E=0 时 ， 门 1 工作，门2禁 止，数据从A 送到B；
E=1 时 ， 门 1 禁止，门2工 作，数据从B 送到A。
2020年10月10日
7
9.2、总线结构
1、单总线结构 ：把各功能部件连接在单总线上， 所有部件间的信息交换都经由单总线进行。
（1）Unified-Bus：一元化总线：PDP-11 （2）Single-Bus：单总线：IBM-PC
存储总线 CPU
外设
11
通道形式的双总线
存储总线
CPU I/O总线
2020年10月10日
存储器 外设
通道 外设
12
3、三总线结构： 在高速外设与主存储器之间再
增设直接存储器访问方式的高速I/O总线（DMA总 线）,从而形成三总线结构。
存储器
I/O总线
存储总线 CPU
外设 外设
DMA总线
2020年10月10日
控制总线（CB）—控制总线为双向(输出/输入),传送 控制各部件操作的控制信息。还可以起到监视各部件状 态的作用(如:查询某个的 “忙”或“闲” 状态。
2020年10月10日
3
2、按连接对象和完成的功能分： ①内部总线：CPU内部连接各元件的总线。
②外部总线：CPU与存储器和各种功能部件 之间的总线。通常这些部件通常制作在插件 板卡上，所以连接这些部件的总线一般是主 板式或底板式总线。
第9章 总线
计算机五大部件之间的互连方式有两种： 1、分散式连接 各部件之间通过单独的连线连接
内部连线十分复杂，当I/O与存储器交换信息时需要
经过运算器，严重影响CPU的工作效率。
2020年10月10日
1
2、总线式连接 各部件均连接到一组公共信息传输线上
以存储器为中心，I/O与存储器之间的信息交换不需 经CPU，提高了CPU的效率。I/O设备连接灵活。
扩展总线
FAX 串口
14
9.3、 总线标准
一、总线发展及性能
总线
性能
XT
总线宽度 8/16
传统总线
ISA
EISA
16/32
32
MCA 16/32
局部总线
VESA
PCI
32
32/64
I/O位数 16
16
32 16/32
32
32/16
最高时钟 4
8
8.33
10
66
0-33
传输速率 4
8.33
32
40
132
集中
集中
集中
引脚使用 非多路复 非多路复 非多路复
用
用
用
并行工作
64位扩展 不
不
非多路复用 多路复用
可
可
可
可
可
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16
二、扩展槽的兼容结构 XT槽= 8位/62芯 ISA槽=XT+16位扩展槽
EISA槽=双层ISA
L1
M1
A1 B1
L10 M10
A1
B1
E1
F1
VESA槽=EISA+视频扩展槽 XT
PCI是一种高带宽、独立于处理器的总线。 它主要用于高速外设的I/O接口和主机相连， 如图形显示适配器、网络接口控制卡、磁盘 控制器等。
2020年10月10日
18
PCI总线可以在主板上和其他系统总线（如 ISA、EISA或MCA） 相连接，这样使得系统 中的高速设备挂接在PCI总线，而低速设备仍 然通过ISA、EISA等这些低速I/O总线支持。
132/266
MB/S
负载能力 8
8
6
无限制
6
3
兼容性 ——
XT
ISA —— ISA EISA ISA EISA
MCA
MCA
2020年10月10日
15
总线 性能
XT
地址宽度 20
传统总线
ISA
EISA
24
32
MCA
局部总线
VESA
PCI
32/64
信号线数 64
100
143
109
90
50
中裁方式 集中
2020年10月10日
A31 B31 C1 D1
A31 B31 E31 F31
C1
D1
G1
H1
C19 D19
C31 D19 G19 H19
17
三、PCI总线
1、PCI总线特点 PCI（Peripheral Component Interconnect）是一种高性能的32位局部总线 (可扩展到64位）。先有标准后有产品，Intel 公司于1991年底提出，PCI规范受到许多微处 理器和外围设备生产商的支持。
总线的带宽为： 66×64/8＝512MB
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二、三态(TS)门
1、逻辑符号
E
E
A
FA
F
B
B
2、控制方式
低电平使能
高电平使能
F
____
AB
_
E0
与非功能
F Z
__
E 1
高阻状态
F
____
AB
与非功能
E 1
F Z E0 高阻状态
2020年10月10日
6
3、总线应用
任何时刻只能有一个控制端有效，即只有一个门处于 数据传输，其它门处于禁止状态
13
4. 多总线结构
在主存总线和扩充I/O总线之间引入一种高速总线(如 VESA总线、PCI总线等)，将那些高速的大容量I/O设 备挂接在这种高速总线上。而低速I/O设备仍然由扩充 I/O总线支持。
CPU
局部总线
主存总线
Cache/桥
主存
SCSI LAN
高速总线 图形设备
Modem 扩展总线接口
2020年10月10日
2020年10月10日
4
③I/O总线：这类总线用于主机和I/O设备之间 或计算机系统之间的通信（并行、串行）。
3、性能指标（数据总线宽度）。 总线带宽的大小和时钟频率、总线位数有关。
总线带宽=总线时钟频率×总线位数/8
增加数据总线的宽度可使总线一次传输更多数据位。 例:PCI总线为64位，时钟频率为66MHZ，
单总线
CPU
存储器
外设
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2、双总线结构
在单总线的基础上再开辟一条CPU与主存之间的通路， 形成以主存储器为中心的双总线结构。
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（1）两种总线 存储总线: 只用于CPU与主存储器的信息交换。
速度快，效率高，又减轻了系统总线的负担。 I/O总线: 用于外设与主机的信息交换。I/O之间
（2）三种形式： （A）以CPU为中心的双总线结构 （B）以存储器为中心的双总线结构 （C）采用通道或输入输出处理机处理输入输出
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以CPU为中心的双总线 CPU
I/O总线
存储总线 存储器
外设
以存储器为中心的双总线 存储器
I/O总线
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ห้องสมุดไป่ตู้
2
9.1、总线原理及三态门
一、总线（Bus）：是计算机中用于CPU、 存储器、控制器和输入/输出设备（I/0模块） 之间传送信息的公用通道。
1、按传送信息的属性分：
数据总线（DB）—数据总线为双向传输，位数与机 器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。
地址总线（AB）—地址总线为单向传输，其宽度一 般为16位、24位或32位。主要用来指出数据总线上 源数据或目的数据在主存储单元或I/O端口的地址。
总线
E=0 时 ， 门 1 工作，门2禁 止，数据从A 送到B；
E=1 时 ， 门 1 禁止，门2工 作，数据从B 送到A。
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9.2、总线结构
1、单总线结构 ：把各功能部件连接在单总线上， 所有部件间的信息交换都经由单总线进行。
（1）Unified-Bus：一元化总线：PDP-11 （2）Single-Bus：单总线：IBM-PC
存储总线 CPU
外设
11
通道形式的双总线
存储总线
CPU I/O总线
2020年10月10日
存储器 外设
通道 外设
12
3、三总线结构： 在高速外设与主存储器之间再
增设直接存储器访问方式的高速I/O总线（DMA总 线）,从而形成三总线结构。
存储器
I/O总线
存储总线 CPU
外设 外设
DMA总线
2020年10月10日
控制总线（CB）—控制总线为双向(输出/输入),传送 控制各部件操作的控制信息。还可以起到监视各部件状 态的作用(如:查询某个的 “忙”或“闲” 状态。
2020年10月10日
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2、按连接对象和完成的功能分： ①内部总线：CPU内部连接各元件的总线。
②外部总线：CPU与存储器和各种功能部件 之间的总线。通常这些部件通常制作在插件 板卡上，所以连接这些部件的总线一般是主 板式或底板式总线。
第9章 总线
计算机五大部件之间的互连方式有两种： 1、分散式连接 各部件之间通过单独的连线连接
内部连线十分复杂，当I/O与存储器交换信息时需要
经过运算器，严重影响CPU的工作效率。
2020年10月10日
1
2、总线式连接 各部件均连接到一组公共信息传输线上
以存储器为中心，I/O与存储器之间的信息交换不需 经CPU，提高了CPU的效率。I/O设备连接灵活。
扩展总线
FAX 串口
14
9.3、 总线标准
一、总线发展及性能
总线
性能
XT
总线宽度 8/16
传统总线
ISA
EISA
16/32
32
MCA 16/32
局部总线
VESA
PCI
32
32/64
I/O位数 16
16
32 16/32
32
32/16
最高时钟 4
8
8.33
10
66
0-33
传输速率 4
8.33
32
40
132
集中
集中
集中
引脚使用 非多路复 非多路复 非多路复
用
用
用
并行工作
64位扩展 不
不
非多路复用 多路复用
可
可
可
可
可
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二、扩展槽的兼容结构 XT槽= 8位/62芯 ISA槽=XT+16位扩展槽
EISA槽=双层ISA
L1
M1
A1 B1
L10 M10
A1
B1
E1
F1
VESA槽=EISA+视频扩展槽 XT
PCI是一种高带宽、独立于处理器的总线。 它主要用于高速外设的I/O接口和主机相连， 如图形显示适配器、网络接口控制卡、磁盘 控制器等。
2020年10月10日
18
PCI总线可以在主板上和其他系统总线（如 ISA、EISA或MCA） 相连接，这样使得系统 中的高速设备挂接在PCI总线，而低速设备仍 然通过ISA、EISA等这些低速I/O总线支持。
132/266
MB/S
负载能力 8
8
6
无限制
6
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兼容性 ——
XT
ISA —— ISA EISA ISA EISA
MCA
MCA
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总线 性能
XT
地址宽度 20
传统总线
ISA
EISA
24
32
MCA
局部总线
VESA
PCI
32/64
信号线数 64
100
143
109
90
50
中裁方式 集中
2020年10月10日
A31 B31 C1 D1
A31 B31 E31 F31
C1
D1
G1
H1
C19 D19
C31 D19 G19 H19
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三、PCI总线
1、PCI总线特点 PCI（Peripheral Component Interconnect）是一种高性能的32位局部总线 (可扩展到64位）。先有标准后有产品，Intel 公司于1991年底提出，PCI规范受到许多微处 理器和外围设备生产商的支持。
总线的带宽为： 66×64/8＝512MB
2020年10月10日
5
二、三态(TS)门
1、逻辑符号
E
E
A
FA
F
B
B
2、控制方式
低电平使能
高电平使能
F
____
AB
_
E0
与非功能
F Z
__
E 1
高阻状态
F
____
AB
与非功能
E 1
F Z E0 高阻状态
2020年10月10日
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3、总线应用
任何时刻只能有一个控制端有效，即只有一个门处于 数据传输，其它门处于禁止状态
13
4. 多总线结构
在主存总线和扩充I/O总线之间引入一种高速总线(如 VESA总线、PCI总线等)，将那些高速的大容量I/O设 备挂接在这种高速总线上。而低速I/O设备仍然由扩充 I/O总线支持。
CPU
局部总线
主存总线
Cache/桥
主存
SCSI LAN
高速总线 图形设备
Modem 扩展总线接口
2020年10月10日
2020年10月10日
4
③I/O总线：这类总线用于主机和I/O设备之间 或计算机系统之间的通信（并行、串行）。
3、性能指标（数据总线宽度）。 总线带宽的大小和时钟频率、总线位数有关。
总线带宽=总线时钟频率×总线位数/8
增加数据总线的宽度可使总线一次传输更多数据位。 例:PCI总线为64位，时钟频率为66MHZ，
单总线
CPU
存储器
外设
2020年10月10日
8
2、双总线结构
在单总线的基础上再开辟一条CPU与主存之间的通路， 形成以主存储器为中心的双总线结构。
2020年10月10日
9
（1）两种总线 存储总线: 只用于CPU与主存储器的信息交换。
速度快，效率高，又减轻了系统总线的负担。 I/O总线: 用于外设与主机的信息交换。I/O之间