现场总线技术介绍课件.ppt

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1、第11章总线本章讲解了总线的分级结构，叙述了总线的仲裁和传输方式，概述了微型计算机系统的三代总线标准，重点分析了PCI总线；对显示卡使用的AGP图形接口和系统常用的外部总线作了介绍，着重描述了IDE和SCSI总线。微型计算机体系结构不断创新，总线结构的作用和重要性日益突出。现代微型计算机在系统结构上都采用分级总线结构，以适应不同部件的要求。现代微机系统总线经历了三代发展：第一代ISA总线、第二代PCI总线和第三代PCIExpress总线。从PC机PC/XT总线开始，走过了ISA总线——EISA总线——（MCA总线——）VESA局部总线——PCI局部总线——AGP图

2、形接口——PCIExpress总线……历程。外部总线从并行的Centronics、IEEE488、IDE、SCSI、串行的RS-232到广泛应用的USB、高速的IEEE1394。11.1总线体系结构11.1.1总线分类1.按信号性质分除电源线外，总线按其所传输信号的性质可分为三类：地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB。地址总线和数据总线相对较简单，功能也较为单一。系统的不同层面上它们的名称和性能可能有所不同。●微处理器MPU和其它总线部件作为主控模块时其地址线都是输出的，输出给要寻址的从模块，如存储器或I/O端口等；当总线部件作为受控的从模块时，其地址线

3、都是输入的，接收主模块送来的地址信号以决定要访问的从模块之具体单元。●数据线一般都是双向传输，在主从模块间传送、交换数据。●控制总线则比较复杂，即使功能相同的模块因型号不同也有显著差别，如不同型号的MPU其地址总线和数据总线大致相似，而控制总线却差异较大。正是控制总线的不同特性，决定了各种模块(包括MPU)的不同接口特点。控制总线的基本功能是控制存储器及I/O读写操作，此外还包括中断与DMA控制、总线判决、数据传输握手联络等。中断与DMA控制线用来实现I/O操作的同步控制；总线裁决线对多个竞争占用总线的主模块进行仲裁，以决定哪一个主模块占用总线，防止总线冲突

4、；传输握手联络线用来控制总线上数据传输的开始和结束，实现数据传输的同步，保证完整地传输数据。习惯上把地址总线、数据总线、存储器及I/O读写控制线称为基本信息总线，而把中断与DMA控制线、总线裁决线统称为仲裁总线。在总线操作期间，仲裁线和握手线保证基本信息总线上信息的正常传送。2.按系统层次分整个计算机系统包含许多模块，这些模块功能不同、性能各异，位于系统的不同层次上，整个系统按模块化构建，采用多总线分级结构。同一类型的总线在不同的层面上连接不同部位上的模块，其名称、作用、数量、电气特性和形态各不相同，按总线连接的对象和所处系统的层次来分，总线有芯片级总线、系统总线、

5、局部总线和外部总线。◆系统总线连接计算机系统内部各模块的一条主干线，是连接芯片级总线、局部总线和外部总线的纽带。系统总线把微机系统各插件板与主板连在一起。系统总线符合某一总线标准，具有通用性，是计算机系统模块化结构的基础。系统总线经缓冲器驱动，负载能力较强。◆芯片级总线用于模块内芯片一级的互连，是芯片与外围支撑芯片的连接总线。按所连芯片模块的功能，又称为××局部总线(或××本地总线)。如连接CPU及其周边的协处理器、总线控制器、总线收发器等的总线称为CPU局部总线或CPU总线，连接存储器及其支撑芯片的总线称为存储器总线，如此等等。这里的“局部”表示局限在某个模块范围

6、内，芯片级总线把芯片连接成模块。11.1.2多总线分级结构总线上连接的设备（模块）越多，传输延迟就越大，尤其是当总线控制频繁地由一个设备传递到另一个设备时。当聚集的总线传输请求接近总线容量时，总线便会成为瓶颈。通过提高总线的数据传输率可以缓解之，但视频控制器、网络接口等所需求的数据传输率增长很快，单总线解决不了传输瓶颈。因此，在计算机体系结构中选择使用多总线成为一种必然。1.传统总线结构传统总线结构中，局部总线连接处理器和高速缓存，支持一个或多个高速局部设备（模块）。高速缓存通过高速缓存控制器连接到局部总线和系统总线，经系统总线连到所有的主存储器模块。将主存储器从局

7、部总线移到系统总线，可使主存储器及I/O端口通过系统总线的数据传输而不影响处理器的活动。传统总线结构还使用一个或多个扩充总线，通过扩充总线接口来缓冲系统总线和扩充总线上的I/O控制器之间的数据传输。与将I/O控制器直接连到系统总线的结构相比，该结构不仅将处理器——存储器的通信与I/O通信隔开，从而使数据传输更高效，而且支持更广泛的I/O设备，适应性更广。扩充总线上的网络连接包含局域网LAN（如10Mbps以太网）和广域网（如分组交换网），SCSI连接可以是本地磁盘驱动器或光驱等外设，串口连接可以是支持串行传输的外设（如扫描仪、打印机等）。2.高性