计算机组成原理第六章课件.ppt

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1、计算机组成原理第6章总线系统6.1总线的概念和结构形态6.2总线接口6.3总线的仲裁、定时和数据传送模式6.4PCI总线6.5ISA总线和Futurebus+总线6.1 总线的概念和结构形态总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路单处理器系统的总线，大致分为三类：内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线系统总线：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I/O总线：中低速I/O设备间互相连接的总线总线类型(层次结构)芯片总线（ChipBus）芯片级互连，大规模集成电路芯片内部或之间连接的总线局部总线

2、（LocalBus），微处理器的引脚信号片内总线，大规模集成电路芯片内部连接内总线（InternalBus）模板级互连，主机内部功能单元（模板）间连接的总线板级总线、母板总线，或系统总线系统总线（SystemBus）是微机系统的主要总线内部总线从一条变为多条，形成多总线结构外总线（ExternalBus）设备级互连，微机与其外设或微机之间连接的总线过去，指通信总线现在，常延伸为外设总线演示总线特性物理特性：物理连接方式，包括总线的根数、排列方式，总线的插头、插座的形状等功能特性：描述总线中每一根线的功能电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。送入CPU的信号

3、叫输入信号(IN)，从CPU发出的信号叫输出信号(OUT)时间特性:定义了每根线在什么时间有效，即总线上各信号有效的时序关系为了方便各个功能部件的连接，广泛应用的总线都实现了标准化总线带宽总线带宽＝总线传输速率＝吞吐率单位时间传输的数据量每秒兆字节（MB/S）或每秒位（bps）总线带宽＝传输的数据量÷需要的时间举例5MHz的8086微处理器16÷（4×0.2×10-6）bps＝20×106bps＝2.5MB/S66MHz的Pentium，基本非流水线总线周期64÷2×66×106bps＝264MB/S66MHz的Pentium，2-1-1-1猝发读周期32÷5×66×10

4、6B/S＝422.4MB/S【例1】(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则总线带宽是多少?(2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?解：(1)设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，　根据定义可得:Dr=D/T=D×1/T=D×f=4B×33×1000000/s=132MB/s(2)64位=8BDr=D×f=8B×66×1000000/s=528MB/s此处：1MB＝106B1.单总线结构在单处理器的

5、计算机中，使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备，叫做单总线结构。要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时能迅速获得总线控制权；当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。CPU主存设备接口设备接口单总线结构系统总线2.双总线结构在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线，使CPU可通过专用总线与存储器交换信息，减轻了系统总线的负担，主存仍可通过系统总线与外设之间实现DMA操作，而不必经过CPUCPU主存设备适配器设备适配器双总线结构存储总线系统总线3.三总线结构CPU主存设备适配器设备适配器IOPI/O总线三总线结构系统总线

6、存储总线早期总线的内部结构----处理器芯片引脚的延伸CPU存储器模块输入设备接口输出设备接口数据线地址线控制线CPU-CACHE模块存储器模块I/O接口总线控制器数据传送总线（数据线、地址线、控制线）仲裁总线（BR、BG）中断和同步总线公用线（时钟信号、电源/地线、…）当代流行的总线内部结构PC机总线的发展16位PC机：单总线结构IBMPC机和IBMPC/XT机的IBMPC总线IBMPC/XT机的IBMAT总线，即ISA总线早期32位PC机与MCA总线竞争的EISA总线（扩展ISA总线）32位局部总线VESA当前32位PC机：多总线结构存储总线系统总线：外设部件互连PC

7、I显示总线：图形加速接口AGP外设接口：键盘接口、鼠标接口、并行打印机接口、串行通信接口，通用串行接口USB，IEEE1394接口6.2 总线接口1.串行传送只有一条传输线，每次一位，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位(bit)2.并行传送每个数据位都需要单独一条传输线。二进制数“0”或“1”在不同的线上同时进行传送演示演示串行通信串行通信：将数据分解成二进制位用一条信号线，一位一位顺序传送的方式串行通信的优势：用于通信的线路少，因而在远距离通信时可以极大地降低成本通信协议（通信规程）：收发双方共同遵守解决传送速率、信息格