目录

3、总线

3.1、 总线的基本概念

3.2 、总线的分类

3.3 、总线性能及性能指标

3.4、 总线结构

3.5 、总线控制（重点）

---

3、总线

3.1、 总线的基本概念

一、什么是总线

总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。

二、总线上信息的传送

• 串行：，一次可以传输1位信号。

   

• 并行：，一次可以传输n位信号。

   

通常并行传输的距离短，串行传输传输距离长。

三、总线结构的计算机举例

1.单总线结构框图：

 

2.面向CPU的双总线结构框图

 

3.以存储器位为中心的双总线结构框图

 

3.2 、总线的分类

• 片内总线：芯片内部的总线

• 系统总线：计算机各个部件之间的信息传输线

  1. 数据总线：双向、与机器字长、存储字长有关

  2. 地址总线：单向、与存储地址、I/O地址有关

  3. 控制总线：有出有入、存储器读和写、总线允许、中断确认

• 通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其它系统（如控制仪盘、移动通信等）之间的通信

  1. 串行通信总线

  2. 并行通信总线

3.3 、总线性能及性能指标

一、总线物理实现

 

二、总线特性

• 机械特性 ：尺寸、形状、管脚数、排列顺序

• 电气特性：传输方向和有效的电平范围

• 功能特性：每一根线传输的功能

  1. 地址

  2. 数据

  3. 控制

• 时间特性：信号的时序关系

三、总线的性能指标

• 总线的宽度：数据线的根数

• 标准传输率：每秒传输的最大字节数（MBps）

• 时钟同步/异步：同步、不同步

• 总线复用：地址线与数据线复用（8086）主要是为了减少芯片管脚数使封装体系减少

• 信号线数：地址线和数据线、控制线的总和

• 总线控制方式：突发、自动、仲裁、逻辑、计数

• 其他指标：负载能力

四、总线标准

 

 

3.4、 总线结构

一、单总线结构

 

二、多总线结构

1.双总线结构

 

2.三总线结构

 

CPU是中心

3.三总线结构的又一形式

 

4.四总线结构

 

三、总线结构举例

1.传统微型机总线结构

 

2.VL-BUS（高速总线）局部总线结构

 

3，PCI总线结构

 

4.多层PCI总线结构

 

3.5 、总线控制（重点）

总线在同一时刻只能由一个设备使用，占用总线就要进行通讯、如何通讯正确？

一、总线判优控制

1.基本概念

• 主设备（模块）：对总线有控制权

• 从设备（模块）：响应从主设备发来的总线命令

• 总线判优控制：

  1. 集中式

     • 链式查询

     • 计数器定时查询

     • 独立请求方式

  2. 分布式

2.链式查询方式：总线授权信号BG串行的从第一个I/O接口逐渐传送到下一个I/O接口。它的特点是连接的方式简单易于去扩充，优先级算法简单，进行可靠性设计的时候比较容易实现。但是对电路故障最敏感。假如BG到达的接口无总线请求BR，则继续往下查询，加入BG到达的接口有总线请求BR，就停止查询，这个接口获取了总线的控制权。

 

3.计数器定时查询方式：多个I/O接口通过BR同时向总线控制部件提出了总线请求。这种方式优先级设置灵活，但是对故障不敏感，连线和控制的过程比较复杂。在可以让出总线的使用权后。启动计时器，计数器从设定好的数值开始工作，这个数值代表了设备地址，从设备地址向设定好的数值的设备发送信号，如果设备不是发出请求的就让计数器加1再向下一个设备发送信号。

 

4.独立请求方式：每个设备都有一堆总线请求线BRi(0-n)和总线同意线BGi(o-n)，当总线上的部件求请求使用总线的时候，通过各自的总线请求线发送信号之后到达总线控制部件中的排队器中排队，然后总线控制部件按一定的优先级批准某个部件通过各自BG总线同意线发送总线同意信号，然后这个部件获得使用权。这种方式速度最快，但是硬件器件使用量大，连线多，成本高。

 

二、总线通信控制：主设备获取总线的使用权后就要和从设备进行通信

1.目的：解决通信双方协调配合问题。

2.总线传输周期

• 申请分配阶段：主模块申请，总线仲裁决定

• 寻址阶段：主设备向从模块给出地址和命令

• 传数阶段：主模块和从模块交换数据

• 结束阶段：主模块和从模块撤销有关信息

3.总线通信的四种方式

• 同步通信：由定宽定距统一时标控制数据传送，运用于总线长度比较短，各个模块存取时间一致时。

  

   

  

   

• 异步通信：采用应答方式，没有公共时钟标准

 

• 半同步通信：同步、异步结合

 

 

 

以上三种通信的共同点：一个总线传输周期（以输入数据为例子）

主模块发地址和命令：占用总线；从模块准备数据：不占用总线、总线空闲，从模块向主模块发送数据：占用总线。

• 分离式通信：充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

  一个总线传输周期

  1. 子周期1：主模块申请占用总线，使用完后即放弃总线的使用权

  2. 子周期2：从模块申请占用总线，将各个信息送至总线上

  3. 分离式通信的特点：充分提高了总线的有效占用

     • 各模块有权申请占用总线

     • 采用同步方式通信，不等对方回答

     • 各模块准备数据时，不占用总线

     • 总线被占用时，无空闲