第三章-系统总线

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1、CPU史苇杭史苇杭办公室：办公室：306办公电话：办公电话：0371-63887291电子邮件：电子邮件： 计算机组成原理计算机组成原理 第三章第三章 系统总线系统总线系系统统总总线线存储器存储器 运算器运算器 控制器控制器 接口与通信接口与通信 输入输入/输出设备输出设备Cache 总线一章不是考试的重点，需要识记的内容较多，相对的重点在于总线仲裁和定时。总线一章不是考试的重点，需要识记的内容较多，相对的重点在于总线仲裁和定时。总线概述总线概述1、总线的基本概念、总线的基本概念2、总线的分类、总线的分类3、总线的组成和性能指标、总线的组成和性能指标了解了解识记识记 总线仲裁总线仲裁1、集中仲

2、裁方式、集中仲裁方式2、分布仲裁方式、分布仲裁方式掌握掌握总线操作和定时总线操作和定时1、同步定时方式、同步定时方式2、异步定时方式、异步定时方式掌握掌握总线标准总线标准了解了解大纲要求大纲要求复习目标复习目标重难点提示重难点提示1、理解理解总线的基本概念及其分类；总线的基本概念及其分类；2、理解理解总线的组成及性能指标，总线的组成及性能指标，掌握掌握相关计算；相关计算；3、掌握掌握总线仲裁、操作和定时的各种实现方式及各种实现方式的总线仲裁、操作和定时的各种实现方式及各种实现方式的 优缺点；优缺点；4、了解各种常用总线标准。、了解各种常用总线标准。1、总线的常用性能指标及相关计算；、总线的常用

3、性能指标及相关计算；2、集中仲裁方式的三种具体实现的细节与相关计算。、集中仲裁方式的三种具体实现的细节与相关计算。第三章第三章 系统总线系统总线3.1、总线的概念（共享分时）、总线的概念（共享分时）3.2、总线的分类、总线的分类3.3、总线的结构、总线的结构3.4、总线的控制、总线的控制3.5、总线的仲裁（重点掌握）、总线的仲裁（重点掌握）3.6、总线的标准、总线的标准 总线总线：连接计算机中多个部件，：连接计算机中多个部件，是一组是一组共享的共享的信号传送线路，信号传送线路， 它能够它能够分时分时接收和发送各种信号。接收和发送各种信号。 共享：共享：是指总线所连接的各部件是指总线所连接的各部

4、件都通过共享它传递信号。都通过共享它传递信号。 分时：分时：是指在某一时刻只允许有是指在某一时刻只允许有一个部件将信号发送上总线。一个部件将信号发送上总线。 分时共享分时共享是总线的主要特征。是总线的主要特征。3.1 总线的概念总线的概念总线不仅是指一组传输线总线不仅是指一组传输线，还包括相应的，还包括相应的总线接口总线接口和和总线控制器总线控制器。由于总线是分时共享的，总线所连的各个部件都应有由于总线是分时共享的，总线所连的各个部件都应有三态门电路三态门电路，这是，这是最基本的总线接口逻辑电路。最基本的总线接口逻辑电路。有的部件为了解决有的部件为了解决速度匹配速度匹配问题，设有问题，设有缓冲

5、寄存器缓冲寄存器作为作为总线接口寄存器总线接口寄存器。（例如：人例如：人 站台（缓冲）站台（缓冲） - 车车）为了实现分时共享，必须制定一套相应的规则，称为为了实现分时共享，必须制定一套相应的规则，称为总线协议总线协议，连在总，连在总线上的各个部件必须遵守这些协议，才能有序地分时共享总线。线上的各个部件必须遵守这些协议，才能有序地分时共享总线。总线控制器总线控制器便是总线协议的维护者，当多个部件争用总线时，由总线控便是总线协议的维护者，当多个部件争用总线时，由总线控制器进行裁决，决定由谁首先使用总线。制器进行裁决，决定由谁首先使用总线。3.1 总线的概念总线的概念总线的基本结构总线的基本结构一

6、组传输线一组传输线总线接口总线接口（三态门）（三态门）总线接口寄存器总线接口寄存器（缓冲作用）（缓冲作用）总线控制器总线控制器（维护总线协议）（维护总线协议）CBABACCPACPBCPC控控A控控B控控C计算机总线实现举例计算机总线实现举例 典型做法：典型做法： 发送端：发送端：通过三态门将信号分时送入总线通过三态门将信号分时送入总线 接收端：接收端：靠定时打入脉冲接收信号。靠定时打入脉冲接收信号。3.1 总线的概念总线的概念总总线线第三章第三章 系统总线系统总线3.1、总线的概念（共享分时）、总线的概念（共享分时）3.2、总线的分类、总线的分类3.3、总线的结构、总线的结构3.4、总线的控

7、制、总线的控制3.5、总线的仲裁（重点掌握）、总线的仲裁（重点掌握）3.6、总线的标准、总线的标准1）按总线连接的部件分为：）按总线连接的部件分为： 片内总线片内总线：连接芯片内各部件的总线。：连接芯片内各部件的总线。 （例：（例：CPU内部总线内部总线） 特点：特点：结构简单，传输距离短，速度高。结构简单，传输距离短，速度高。 系统总线：系统总线：在一个计算机系统内连接在一个计算机系统内连接CPU、主存、输入、主存、输入/输出接口输出接口 等部件的总线。等部件的总线。 系统总线包括：系统总线包括：地址总线、数据总线、控制总线地址总线、数据总线、控制总线，以及电源线。，以及电源线。 特点：特点

8、：传输距离较短，速度较高。传输距离较短，速度较高。 通信总线：通信总线：多台计算机之间，或计算机与一些智能设备之间的连线。多台计算机之间，或计算机与一些智能设备之间的连线。 一般仅有较窄数据线和简单的控制信号线。一般仅有较窄数据线和简单的控制信号线。 特点：特点：传输距离远，速度较低。传输距离远，速度较低。3.2 总线的分类总线的分类重点学重点学习习系统总线包括：系统总线包括：数据总线数据总线、地址总线地址总线、控制总线控制总线和和电源线电源线。数据总线数据总线DB（Data Bus） 数据总线用来实现数据传送，一般为数据总线用来实现数据传送，一般为双向双向传送。传送。 数据总线的宽度数据总线

9、的宽度，一般有，一般有8位、位、16位、位、32位、位、64位等，位等， 它是系统总线的一个重要指标。它是系统总线的一个重要指标。 根据数据总线的宽度可将系统根据数据总线的宽度可将系统 总线分为总线分为8位总线、位总线、16位总线、位总线、32位总线、位总线、64位总线等。位总线等。地址总线地址总线AB（Address Bus） 地址总线用于传送地址信号，以确定所访问的地址总线用于传送地址信号，以确定所访问的存储单元存储单元或或某个某个I/O 端口端口，地址总线一般有，地址总线一般有16位、位、20位、位、24位、位、32位等几种宽度标准位等几种宽度标准 地址总线地址总线确定了可访问存储空间的

10、大小确定了可访问存储空间的大小。地址总线为。地址总线为单向单向总线，总线， 只有掌管总线控制权的只有掌管总线控制权的主控部件主控部件，如：，如：CPU，DMA控制器、控制器、IOP 等，才能向地址总线等，才能向地址总线发地址码发地址码。 不能掌管总线控制权的部件，如存储器，不能发送地址码，只能不能掌管总线控制权的部件，如存储器，不能发送地址码，只能 从地址总线上接收地址信号，进行地址译码。从地址总线上接收地址信号，进行地址译码。3.2 总线的分类总线的分类需要一提的是在微处理器中，由于芯片的引脚数有限，常将需要一提的是在微处理器中，由于芯片的引脚数有限，常将地址总线地址总线与数据总线复合与数据

11、总线复合或部分复合使用，以减少芯片引脚数目。或部分复合使用，以减少芯片引脚数目。例如：例如：部分复合使用时，在总线周期开始，先用部分复合使用时，在总线周期开始，先用地址地址/数据复合线数据复合线传送传送地址码的地址码的高位部分高位部分，将它送入一个地址锁存器，同时，将它送入一个地址锁存器，同时专用地址线专用地址线传送传送地址码的地址码的低位部分低位部分，两部分合成为完整的地址码两部分合成为完整的地址码。然后再用。然后再用地址地址/数据数据复合线复合线传送数据。传送数据。控制总线控制总线CB（Control Bus） 控制线用来传送各类控制控制线用来传送各类控制/状态信号。状态信号。 各种各种不