第11章总线技术与微机系统结构祥解.pptVIP

* * * * I/O控制中心内含IDE控制器、USB主机控制器，支持主板集成声卡AC’97、超级I/O接口芯片（由该芯片管理键盘、鼠标、FDC、LPT、COM等），含有独立冗余磁盘阵列RAID（Redundant Array of Independent Disk）控制器，提供PCI总线接口、GPIO（General Purpose I/O），支持固件中心FWH（内置BIOS等驱动程序和标识安全等数据）。 本章小结 本章重点讲述了总线技术与微机的系统结构。要求掌握总线的基本概念、分类方法、主要规范与性能指标；熟悉总线通信的控制方式；了解各种微机总线的技术特点；掌握IBM PC/XT机的系统结构；熟悉现代高档微机的系统结构。 Thank you very much ! 本课程到此结束， 谢谢您的合作！ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 总线技术与微机系统结构 - * - 第11章 总线技术与微机系统结构 本章主要教学内容 总线的基本概念 总线通信的控制方式 微机总线 微机系统结构 本章教学目的及要求 掌握总线的基本概念、分类方法、主要规范与性能指标； 熟悉总线通信的控制方式； 了解各种微机总线的技术特点； 掌握IBM PC/XT机的系统结构； 熟悉现代高档微机的系统结构。 11.1 总线的基本概念 1.总线的定义 微机系统广泛采用模块化结构设计，即由多个分立模块构成一个整体系统； 每个模块具有相对独立的功能，其物理结构可表现为大规模集成芯片、插卡或独立部件，如CPU、主机板、内存条、I/O接口卡、主板集成芯片等； 总线是在不同模块之间传送信息的公用通路，所传送的信息包括地址、数据和控制信息； 总线是构成计算机系统的骨架，其性能优劣将直接影响整个系统的运行速度、可靠性及扩展能力等。 总线概念的引入使各模块之间的复杂关系转化为面向总线的单一关系。设计和使用某一功能模块时，只要满足它和总线之间的连接关系即可。 2.总线的分类 硬件级别： 芯片内部总线（集成工艺）； 模块内部总线（电路设计）； 模块间总线（标准总线）； 微机和外设间总线（通信协议）。 传送信息的类别：地址、数据和控制总线； 传送信息的方向：单向和双向总线； 逻辑功能—微机系统可逻辑划分为不同的功能子系统： 局部总线：子系统内部总线； 系统总线：不同子系统间的总线。 随着微机性能的不断提高， 不同种类和功能的总线层出 不穷，总线的概念与定义范 畴得到不断沿伸。 CPU MEM I/O 3.总线特性（规范） 为便于不同厂家生产的模块可灵活构成系统，各类总线均有详细的规范（工业标准或厂家试行标准）要求。主要包括： 机械特性：指总线在机械上的连接方式，如规定工程尺寸、总线接口方案、连接器的规格等； 电气特性：指总线上每一根信号线的信息传递方向、逻辑电平、负载能力及额定值等； 功能特性：用以描述总线中每一个线的功能。按功能可分为数据总线、地址总线、控制总线、时钟线、电源线等。控制线中有读/写控制逻辑线、应答信号线、中断信号、DMA控制信号等； 时间特性：定义每根线在什么时间有效及其持续时间，即总线上的信号时序关系。 4.总线性能指标 总线宽度：是指数据总线的根数，用位表示，有8位、16位、32位和64位； 总线传输率：指总线所能达到的最高传输能力，以1s内总线传输的最大字节数（MB/s）表示。传输率由总线同步时钟频率和总线数据宽度决定； 时钟同步/异步：数据与时钟同步工作的总线称同步总线，与时钟不同步工作的总线称异步总线； 数据总线/地址总线的多路复用和非多路复用； 信号线数：即数据、地址和控制总线根数的总和； 负载能力：能直接驱动的逻辑电平规格与数量； 总线控制方式：包括突发传输、并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等项内容； 其他指标：包括电源标准、可否扩展等。 11.2 总线通信的控制方式 1.总线仲裁 由于存在多个设备或模块同时申请总线使用权的情况，为保证在同一时间内只有一个申请者使用总线，就需要设置总线仲裁机构： 管理系统中的总线申请者，在多个申请者同时提出请求时，以一定的优先算法仲裁哪个应获得对总线的使用权，以避免总线冲突； 可以控制总线并启动数据传输的任何模块称为主控模块或主设备；而能够响应总线主模块发出的总线命令的任何模块称作从属模块或从设备。通常CPU或DMA为主设备，存储器为从设备，I/O设备可以为主或从设备。 2.总线通信过程 模块间通过总线完成一次数据传输要经历4个阶段： 总线周期请求和仲裁（Request and Arbitration）：需要使用总线的主控模块提出请求，由总线仲裁机构判别确定，将下一个