第八篇 系统总线.ppt

 Ch 8: System Bus系统总线总线基本概念总线设计要素总线标准总线互连结构 分散连接 各部件之间需要分别单独连接,难于扩展 控制部件发出/接受的信号种类多,设计复杂 信息传递受限, 速度慢,容易造成瓶颈 总线的分类 总线在各层次上提供部件之间的连接和交换信息通路 分为以下几类： 芯片内总线：在芯片内部各元件之间提供连接 例如，CPU芯片内部，各寄存器、ALU、指令部件等之间有总线相连 系统总线：在系统主要功能部件（CPU 、MM和各种I/O控制器）间提供连接 单总线结构 将CPU、MM和各种I/O适配卡通过底板总线(Backplane Bus)互连，底板总线为标准总线(Industry standard) 多总线结构 将CPU、Cache、MM和各种I/O适配卡用局部总线、处理器-主存总线、高速I/O总线、扩充I/O总线等互连。主要有两大类： Processor- Memory Bus (Design specific or proprietary) 短而快，仅需与内存匹配，使CPU-MM之间达最大带宽 I/O Bus (Industry standard) 长而慢，需适应多种设备，一侧连接到Processor- Memory Bus 或 Backplane Bus，另一侧连到I/O控制器 （注：Intel公司在推出845、850等芯片组时，对“System Bus”有专门的定义，将处理器总线称为前端总线(Front Bus)或系统总线） 通信总线：在主机和I/O设备之间或计算机系统之间提供连接 Intel 体系结构中特指的“系统总线” 系统总线通常由一组控制线、一组数据线和一组地址线构成。也有些总线没有单独的地址线，地址信息通过数据线来传送，这种情况称为数据/地址复用。 数据线（Data Bus）：承载在源和目部件之间传输的信息。数据线的宽度反映一次能传送的数据的位数。 地址线（Address Bus） ：给出源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址。地址线的宽度反映最大的寻址空间。 控制线（Control Bus） ：控制对数据线和地址线的访问和使用。用来传输定时信号和命令信息。典型的控制信号包括： 时钟（Clock）：用于总线同步。 复位（Reset）：初始化所有设备。 总线请求（Bus Request）：表明发出该请求信号的设备要使用总线。 总线允许（Bus Grant）：表明接收到该允许信号的设备可以使用总线。 中断请求（Interrupt Request）：表明某个中断正在请求。 中断回答（Interrupt Acknowledge） ：表明某个中断请求已被接受。 存储器读（memory read）：从指定的主存单元中读数据到数据总线上。 存储器写（memory read）：将数据总线上的数据写到指定的主存单元中。 I/O读（I/O read）：从指定的I/O端口中读数据到数据总线上。 I/O写（I/O Write） ：将数据总线上的数据写到指定的I/O端口中。 传输确认（transmission Acknowledge） ：表示数据已被接收或已被送到总线 总线设计要素 总线设计要考虑的基本要素 尽管有许多不同的总线实现方式，但总线设计的基本要素和考察的性能指标一样 ①信号线类型(Signal line type)： 专用(Separate) / 复用(Multiplexed) ②仲裁方法(Arbitrating)： 集中式(Center) / 分布式(distributed) ③定时方式(Timing)： 同步通信 (Synchronous) / 异步通信 (Asynchronous) ④事务类型(Bus Transaction)： 总线所支持的各种数据传输类型和其他总线操作类型，如： 存储器读、存储器写、I/O读、I/O写、读指令、中断响应等 ⑤总线带宽(Bus Bandwidth)： 单位时间内在总线上传输的最大数据量（是一种传输能力） 相当于公路的最大载客量。例如，沪宁高速每车道最多每5分钟发一辆车，每辆车最多50人，共有6个车道，则最大流量为多少（?人/小时）？ 最大载客量：6道x12车/小时x50人/车= 3600人/小时 信号线类型 总线的信号线类型有：专用、复用 专用信号线： 信号线专用来传送某一种信息。 例如，使用分立的数据线和地址线，使得数据信息专门由数据线传输，地址信息专门由地址线传输。 复用信号线： 信号线在不同的时间传输不同的信息。 例如，许多总线采用数据/地址线分时复用方式，用一组数据线在总线事务的地址阶段传送地址信息，在数据阶段传送数据信息。这样就使得地址和数据通过同一组数据线进行传输。