第10章：总线技术要点分析.pptVIP

3.3 总线特性及性能指标 * * * 总线是计算机系统的重要资源，是系统互连的基础，它是一组可以分时、共享的公共信号传送线路。采用总线结构是计算机系统体系结构的重要特点。 为什么要采用“面向总线”的设计理念呢？主要是因为： （1）简化硬件的设计 由总线规范给出传输线和信号线的规定，并对存储器、I/Ｏ设备和CPU如何挂在总线上都做了具体的规定，所以面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作CPU插件、存储器插件以及I/Ｏ插件，并将他们连入总线即可工作。而不必考虑总线的详细操作。 （2）简化系统结构 整个系统结构清晰，连线少，底板连线可以印刷化。 （3）系统扩充性好 一是规模扩充，二是功能扩充。规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件，功能扩充仅仅需要按总线标准设计一些新插件。这就使得系统扩充既简单又快速可靠，而且也便于差错。 （4）系统更新性能好 　　只要总线设计恰当，整个系统可以随时随着处理器芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件挂在总线上，从而实现对系统的升级。 目前通信市场上主要有无线传送和有线传送两种。无线传送的特点是传送的距离远，但可靠性不高，要求较高，有线传送的特点是可靠性高，传送的距离近，要求较低。 第10章：总线技术 §1 总线的基本知识 一、什么叫总线？ 是一组用于计算机各部件之间进行各种数据和命令的传送的公用信号线称为总线。 总线上有发送端和接受端，发送端设有发送门，在接受端设有接受门。在某一时刻，只能有一个门打开发送，而接受门可同时打开接收，为了做到这一点，在发送端必须要有仲裁机制。所以，共享和分时是总线的两个特点。 A B C D E F 总线示意图 二、总线的标准 为适应不同系统与不同用户的需求，计算机部件要具有通用性，设计必须模块化，各模块之间的连接关系要标准化，模块才具有通用性。为此，总线标准应运而生，每个总线标准都有详细和明确的规范说明，主要包括以下几个方面： （1）机械结构规范：模块尺寸、总线插头、总线接插件、安装尺寸 （2）功能规范：引脚名称、功能和工作过程 （3）电气规范：每根信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力等 CPU 插件板 M.M 插件板 I/O 插件板 一、总线物理实现 BUS 三、总线的分类 总线的分类方法很多，下面简单介绍一下。 （1）按所处位置分： 内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线 外部总线：中、低速I/O设备之间相互连接的总线（I/O总线） 系统总线：同一台计算机系统内的高速功能部件（CPU、内存、 I/O接口）之间相互连接的总线 （2）按传送方向分 单向总线 双向总线 （3）按传送内容分 数据总线：双向传输，位数与字长相同，由三态门电路组成。 地址总线：单向传输，位数与存储容量有关。 控制总线：单向传输，用来传送状态和控制信号。 （4)按传送方式分 并行总线：同时传送若干位二进制数 串行总线：二进制数按位在同一根线传输 四、总线的管理 总线是由多个部件和设备所共享的，为了正确地实现它们之间的通信，必须有一个总线控制机构，对总线的使用进行合理的分配和管理。 1、总线控制权 任何一个部件要进行数据传输，必须先获得总线控制权。（获得总线控制权的部件称为主设备）然后开始向另一个部件或设备（称为从设备）进行一次信息传送，从设备能够对总线上的数据请求作出响应，但本身不具备总线控制能力。 总线控制权的转让发生在总线进行一次数据传送的结束时刻。 2、总线判优和仲裁 当多个主设备申请占用总线时，发生总线竞争的现象。为此，总线控制机制中设置有总线判优和仲裁控制逻辑，按优先级次序，合理分配资源，处理总线竞争现象。 总线判优按其仲裁控制机构的设置可分为：集中式控制和分布式控制两种。 五、三态门电路 就是有三个不同输出状态的器件，主要用于总线的驱动电路。 三态门是由与非门变化来的，它比与非门多一个反相器和二极管。它的逻辑符号如下图所示。其逻辑功能是： AB（E=0） F= Z （E=1） AB E F 惯用符号 AB E F 国际符号 三态门有三种输出状态： （1）高电平（A,B至少有一个0时）（2）低电平（A,B均为1时） （3）高阻态Z 三态门有两种：MOS型和双极型 1、MOS型三态门 2、双极型TTL三态门 Din Dout E控制端 E=0时，Dout = Din E=1时，Dout呈高阻态