《总线与总线标准》PPT课件

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1、第四章总线与总线标准4.1有关总线的基本概念总线和总线操作总线分组及功能总线周期与指令周期、时钟周期的关系总线时序3◆总线——在收、发模块/设备间传送信息的一组公用信号线。总线的特点在于其公用性，即它同时挂接多个模块或设备。◆总线操作——在主控器（如CPU、DMAC等）控制下通过各级总线进行的信息传送（数据读写）操作。微机系统中的各种操作大都是总线操作。4.1有关总线的基本概念4.1.1总线和总线操作4同一时刻，一套总线上只能允许在一个主控模块或设备控制下进行信息传送。当有多个主控模块/设备都要求使用总线传输信息时，一方

2、面要分时占用，另一方面则要进行总线仲裁。4.1.1总线和总线操作◆总线操作周期——完成一次总线操作所需的时间。总线操作是按总线周期一个节拍一个节拍进行的。5总线请求与获准寻址传数结束（撤出总线）总线操作四阶段◆总线操作四阶段及控制为了确保这4个阶段正确推进，必须施加总线操作控制。总线握手总线仲裁4.1.1总线和总线操作6用于把数据送入或送出MPU，为双向总线。用于指定数据送往或来自何处，为MPU发出的单向总线。读写控制线数据传输握手线总线判决线中断控制线DMA控制线因MPU型号的不同而不同，正是CB的不同特性决定了各种M

3、PU不同的接口特点。控制总线CB：地址总线AB：数据总线DB：4.1.2总线分组及功能4.1.2总线分组及功能74.1.3总线周期与指令周期、时钟周期的关系三种周期关系：时钟周期≤总线周期≤指令周期时钟周期——计算机定时工作的最小时间单位，主频的倒数。通常称之为一个T状态。总线周期——主控器对存储器或I/O端口完成一次读/写操作所需的时间，是微机中完成一步完整操作的最小时间单位。也叫机器周期。指令周期——一条指令从取指开始至执行完毕所需的时间。三种周期内涵84.1.4总线时序——指与完成总线操作有关的地址线、数据线、读写

4、控制线和时钟线等总线信号相互之间的定时关系。——一般用时序图(波形图)表示。了解CPU总线的操作时序对于理解和掌握指令的执行过程十分必要，对于自行设计和开发微机应用系统更是必不可少的。（因为任何硬件的设计不仅要保证逻辑功能的正确，还必须保证各总线信号之间时序上是相配的，保证定时关系完全正确，否则它们仍将不能正常工作。）4.1.4总线时序读命令(1)同步式数据输入T1总线传输周期T2T3T4时钟地址数据数据(2)同步式数据输出T1总线传输周期T2T3T4时钟地址写命令总线评价指标总线带宽（BW）总线的带宽指的是单位时间内总

5、线上可传送的数据量，即我们常说的每秒钟传送多少字节。单位是字节/秒（B/s）或兆字节/秒（MB/s）。与总线带宽密切相关的两个概念是总线宽度和总线的工作频率。总线宽度（W）总线的宽度指的是总线能同时传送的数据位数，即我们常说的16位、32位、64位等总线宽度的概念。在工作频率固定的条件下，总线的带宽与总线的宽度成正比。总线工作频率（f）总线的工作频率即总线的时钟频率，以MHz为单位。它是指用于协调总线上的各种操作的时钟信号的频率。工作频率越高则总线工作速度越快。总线带宽、总线宽度、总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上

6、的车流量、车道数和车速的关系。车流量取决于车道数和车速，车道数越多、车速越快则车流量越大。同样，总线带宽取决于总线宽度和工作频率，总线宽度越宽，工作频率越高，则总线带宽越大。单方面提高总线的宽度或工作频率都只能部分提高总线的带宽，并容易达到各自的极限。只有两者配合才能使总线的带宽得到更大的提升。总线评价指标总线评价指标总线带宽的计算公式如下：BW=（W/8）×f/每个存取周期的时钟数【例】总线时钟频率为100MHz的32位总线，若每两个时钟周期完成一次总线存取操作，则：总线带宽=32/8×100/2=200MB/s。80

7、88/8086总线性能8088为8位数据总线；8086为16位数据总线；假设CPU的主时钟为10MHz，则一个时钟周期为T=1/f=1/(10x106)=100ns所以，一个总线周期至少为4x100ns=400ns；则8086计算机的总线宽度为：W=16位；总线频率为：f=10MHz；总线带宽：BW=（16/8）*10MHz/4=5MHz;4.2总线操作控制总线仲裁总线握手164.2.1总线仲裁——在多个总线控制器同时提出总线请求时，以一定的优先算法确定哪个应获得对总线的控制权。如果没有总线仲裁，很容易产生总线冲突。总线

8、冲突：在总线上同时又两个或两个以上的模块要传送相互矛盾的信息时引起的冲突。4.2.1总线仲裁目的是确保任何时刻总线上最多只有一个主控器控制总线，而决不出现多个主控器同时占用总线的现象。所以换句话说，总线仲裁的目的也就是要防止总线冲突。17常见的总线仲裁协定：◆"菊花链"仲裁(串行仲裁)◆并行仲裁◆并串行二维仲裁4.2