《现代计算机结构综述》第四章总线技术.ppt

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1、第四章总线技术现代计算机结构综述计算机“神经元”回顾控制器的基本功能CPU的性能指标奔腾处理器的体系结构的发展过程目标知道什么是总线了解总线在计算机系统中的重要地位掌握总线的分类掌握总线的组成与结构了解PCI总线电脑内的总线构成总线的概念和功能概念：总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。功能：借助于总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础上进行工作。从输入设备到存储器从存储器到CPU从CPU到存储器从存储器到输出或存储设备单处理器系统总线的大致分

2、类(])CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线，称为内部总线。(2)CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如存储器、通道等互相连接的总线，称为系统总线。(3)实现主机系统与外部设备或其他主机系统之间的互联的总线，称为外部总线。总线的概念和结构形态总线的特性物理特性功能特性电气特性时间特性物理特性总线的物理特性是指总线的物理连接方式包括：总线的根数总线的插头插座的形状引脚线的排列方式等等功能特性功能特性描述总线中每一根线的功能。地址总线的宽度指明了总线能够直接访问存储器的地址空间范围；数据总线的宽度指明了访问一次存储器或外设时能

3、够交换数据的位数；控制总线包括CPU发出的各种控制命令(如存储器读/写、I/O读/写)，请求信号与仲裁信号，外设与CPU的时序同步信号，中断信号，DMA控制信号等等。电气特性、时间特性电气特性定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。一般规定进入CPU的信号叫输入信号(IN)，从CPU发出的信号叫输出信号(OUT)。地址总线是单向输出线，数据总线是双向传送的信号线，这两类信号线都是高电平有效。控制总线中各条线一般是单向的，有CPU发出的，也有进入CPU的。有高电平有效的，也有低电平有效的。总线的电平都符合TTL电平的定义。时间特

4、性时间特性定义了每根线在什么时间有效。总线的概念和结构形态采用总线实现互联的优势方便系统构建、扩充系统性能减少各个部件之间的连线数量总线的分类多种分类方法按总线所承担的任务按总线所处的物理位置按总线所传送的信息类型按总线一次传送数据的位数按总线操作的定时方式1按总线所承担的任务可分为内部总线和外部总线内部总线用于实现主机系统内部各功能模块(部件)之间的互联。外部总线用于实现主机系统与外部设备或其他主机系统之间的互联。其中，专门用于主机系统与外设之间互连的总线称为设备总线。许多设备总线常被叫做某某接口，例如SCSI接口、USB接口等

5、。2按总线所处的物理位置可分为(芯)片内总线、功能模块(板)内总线、功能模块(板)间总线(即通常说的系统总线)和外部总线。片内总线实现芯片内部功能部件之间的连接，例如微处理器内部使用的总线。功能模块(板)内总线实现该电路板上各个集成电路芯片之间的互联。功能模块(板)间总线则用于把各个功能模块(如CPU、主存储器、I/O接口适配器等)连接到一起，构成主机系统，所以也称它为系统总线。其他分类法3按总线所传送的信息类型可分为地址总线、数据总线和控制总线等。4按总线一次传送数据的位数又分为串行总线(一次仅传送一位二进制位，仅需设置一根数据

6、信号线)和并行总线(一次同时传送多位二进制位，需要设置多条平行数据信号线)。5按总线操作的定时方式，又有同步总线和异步总线之分。微机中总线有非常多的说法，相互之间好像还有点矛盾，为什么？总线伴随着微机的发展而发展，曾用的、正用的、将用的举不胜举。从微机系统角度看，不同层次、不同部件间也有不同的总线。各种分类方法也使总线存在多种名称。系统总线是个比较笼统的说法，一般指构成微机系统的主要总线。例如16位PC机中，ISA总线就是系统总线。现在的32位PC机主要采用PCI总线连接外设接口电路，虽然PCI总线的英文原意是“外设互连接口”总线

7、，但鉴于它的重要作用，常常也就称其为系统总线。而PCI总线是从所谓的“局部总线”概念引出的，所以过去也称PCI总线为局部总线。当时“局部总线”就是指从CPU引脚引出的总线。微机中总线有非常多的说法，相互之间好像还有点矛盾，为什么？内部总线的含义随着微机发展也有变化。在早期的微机中，内部总线只有一条，微机系统中的各个功能部件都与该总线相连，而这个总线也往往从CPU引脚延伸而来，所以这个总线起着举足轻重的作用。可以说，没有这个总线也就无法连接各个部件无法构成微机系统，所以称早期微机的内部总线为“系统总线”也就顺理成章了。微机中总线有非

8、常多的说法，相互之间好像还有点矛盾，为什么？随着微机飞速发展，内部总线从一条变为多条，功能由弱到强，也逐渐不与CPU有关。现代微型机中，内部总线又可以分成：处理器总线（CPU引脚）、存储器总线（专用于连接主存储器系统）、系统总线、I/O扩展总线等。