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1、第第5 5章章 微型计算机总线微型计算机总线5.5.5.5.1 11 1总线概述总线概述5.25.25.25.280888088最大模式下总线信号的形成（最大模式下总线信号的形成（）5.5.5.5.3 33 3总线仲裁和握手信号总线仲裁和握手信号5.5.5.5.4 44 4常用微型计算机总线的介绍常用微型计算机总线的介绍（）第第5章：章：5.1 总线概述总线概述微微机机系系统统采采用用总总线线结结构构。系系统统中中主主要要部部件件通通过过系系统统总总线线相相互互连连接接、实实现现数数据据传传输输，并并使使微微机机系系统统具具有有组组态态灵灵活活、易易于于扩扩展展等等诸多优点诸多优点广广泛泛应应
2、用用的的总总线线都都实实现现了了标标准准化化，便便于于互互连连各各个个部部件件时时遵遵循循共共同同的的总总线线规规范范。接接口口的的任任一一方方只只需需要要根根据据总总线线标标准准的的要要求求来来实实现现和和完完成成接接口口的的功功能能，而而不不必必了了解解对对方方的的接口方式接口方式总线接口也是一种通用的接口技术总线接口也是一种通用的接口技术1.按信息传输性质分按信息传输性质分数数据据总总线线：双双向向，有有8根根（字字节节），16根根（字），（字），32根（双字）；根（双字）；地地址址总总线线：单单向向，由由CPU发发出出，指指定定信信息息源源或或目目的的的的地地址址。有有20根根（808
3、6），24根根（80286），32根根（80386及及以以后后的的CPU）；）；控控制制总总线线：单单双双向向都都有有，控控制制读读写写，数数据据传传输输，联联络络，总总线线判判决决和和中中断断控控制制等等功能。功能。片内总线：芯片内用于各功能单元连接；片内总线：芯片内用于各功能单元连接；片总线：插件板内用于各芯片连接；片总线：插件板内用于各芯片连接；系系统统总总线线：用用于于微微机机系系统统内内各各功功能能模模块块连连接；接；外外部部总总线线：微微机机系系统统间间，微微机机系系统统与与其其他他仪器设备间的连接。仪器设备间的连接。第第5章：不同层次的总线章：不同层次的总线5.1.2 系统总线主
4、要性能指标系统总线主要性能指标总总线线位位宽宽：系系统统总总线线中中数数据据线线的的根根数数，有有8，16，32，64位之分；位之分；总总线线时时钟钟频频率率：时时钟钟频频率率越越高高，每每秒秒钟钟每每条数据线上传输的信息就越多，单位条数据线上传输的信息就越多，单位 为为MHz（跟跟总总线线传传输输率率（Mb/S在在数数值值上上相相等）等）总总线线带带宽宽：即即所所有有数数据据线线每每秒秒可可以以传传输输的的数据量，单位为数据量，单位为MB/S。三者关系为三者关系为:总线带宽总线带宽=总线宽度总线宽度 总线时钟频率总线时钟频率/8 例：例：已知已知ISA总线的数据位（总线宽带）总线的数据位（总
5、线宽带）是是16位，它的时钟频率为位，它的时钟频率为8MHz(即每位即每位数据线上数据传输率为数据线上数据传输率为8Mb/s)，求求ISA总线的带宽。总线的带宽。5.1.3 微型计算机系统总线的发展微型计算机系统总线的发展在在微微机机发发展展和和应应用用中中出出现现了了许许多多种种内内、外外总总线标准线标准u第一个标准化的微机总线第一个标准化的微机总线S-100总线总线u面向工业控制领域的面向工业控制领域的STD总线总线u32位位 PC机机 上上 的的 ISA系系 统统 总总 线线、EISA总总 线线、VESA总线、总线、PCI总线、总线、USB总线等总线等图示总线标准与规范内容总线标准与规范
6、内容机机械械结结构构规规范范：规规定定模模板板尺尺寸寸、插插头头、连连接器的形状、接器的形状、尺寸等规格位置；尺寸等规格位置；功功能能结结构构规规范范：规规定定每每个个引引脚脚名名称称、功功能能、时序及适用协议；时序及适用协议；电电气气结结构构规规范范：规规定定信信号号的的逻逻辑辑电电平平、最最大额定负载能力及电源电压等。大额定负载能力及电源电压等。ISA总线的标准规范总线的标准规范 5.1.4 5.1.4 单总线和多总线单总线和多总线系统各部件与总线的连接方式系统各部件与总线的连接方式 单总线结构单总线结构 双总线结构双总线结构 多总线结构多总线结构单总线结构单总线结构CPU M M I/O
7、 I/O I/On缺点：高速的存储器与低速的缺点：高速的存储器与低速的I/O接口竞争总线，影接口竞争总线，影响了存储器的读写速度响了存储器的读写速度双总线结构双总线结构面向面向CPU的双总线结构的双总线结构CPU M I/O I/O I/On缺点：存储器与缺点：存储器与I/O设备的数据传输必须通过设备的数据传输必须通过CPU双总线结构双总线结构面向存储器的双总线结构面向存储器的双总线结构CPU M I/O I/O I/O典型的典型的PC系统多总线结构系统多总线结构 5.1.5 采用总线结构主要有以下优缺点：采用总线结构主要有以下优缺点：简化结构，降低成本；简化结构，降低成本；统一标准，便于制造
8、；统一标准，便于制造；扩充灵活，方便使用扩充灵活，方便使用优点：优点：缺点：缺点：部件传输的分时性；部件传输的分时性；传输控制的复杂性；传输控制的复杂性；5.3 总线仲裁和握手技术总线仲裁和握手技术（1）总线主设备）总线主设备 指指可可以以发发起起和和控控制制总总线线数数据据传传输输的的设设备备；它它们们可可以以通通过过指指令令，发发出出存存储储器器或或I/O设设备备的的地地址址，并并通通过过发发送地址和读送地址和读/写信号，完成存储器或外设的数据传输。写信号，完成存储器或外设的数据传输。（2）总线从设备）总线从设备 指指只只能能接接受受主主设设备备的的要要求求，在在主主设设备备的的控控制制下
9、下，接收主设备传来的数据，或把数据传送给主设备。接收主设备传来的数据，或把数据传送给主设备。5.3.1 总线主设备和从设备总线主设备和从设备5.3.2 总线仲裁总线仲裁 总线总裁器通过总线总裁器通过BR“总线请求总线请求”信号，信号，BG“总线响应总线响应”信号，以及信号，以及BB“总线忙总线忙”信号，来决定哪个主设备来控制信号，来决定哪个主设备来控制总线。总线。5.3.3 总线握手总线握手同步方式同步方式收、发双方严格地按统一的基准时钟信号执行相应的动作收、发双方严格地按统一的基准时钟信号执行相应的动作不适合于在同一系统中既有高速部件又有低速部件的环境不适合于在同一系统中既有高速部件又有低速部件的环境异步方式异步方式传传输输过过程程无无需需统统一一时时钟钟的的同同步步，用用“请请求求”和和“应应答答”信信号号协调协调传输速度慢传输速度慢半同步方式半同步方式总体上仍是同步方式总体上仍是同步方式(使用基准时钟使用基准时钟)，传输操作与时钟同步，传输操作与时钟同步设设置置“等等待待”状状态态线线，在在无无法法按按时时完完成成操操作作时时，用用此此状状态态线线强制对方延长一个或多个时钟周期强制对方延长一个或多个时钟周期 解决主从设备在工作速度上不相匹配而提出的。解决主从设备在工作速度上不相匹配而提出的。结束结束无作业无作业练习：练习：P154例例5-3、5-4、5-10