第三章_系统总线教案分析.ppt

第３章 系统总线 3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标 相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功能部件在实现方法上几乎没有相同的,但各厂家生产的相同功能部件却可以互换使用，其原因何在呢? 为了使不同厂家生产的相同功能部件可以互换使用，就需要进行系统总线的标准化工作。目前，已经出现了很多总线标准，如PCI、ISA等。 采用标准总线的优点 简化系统设计 简化系统结构，提高系统可靠性 便于系统的扩充和更新 例题-总线带宽的计算 总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率。 一次操作可以传输的数据位数 如S100为8位，ISA为16位，EISA为32位，PCI-2可达64位。 总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度。 3.4 总线结构 早期总线的内部结构如图所示，它实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与I/O设备适配器的通道。这种简单的总线一般也由50～100条线组成，这些线按其功能可分为三类：地址线、数据线和控制线。 当代流行总线的内部结构 总线结构实例-Pentium个人机主板结构 大多数计算机采用了分层次的多总线结构。 右图它是一个三层次的多总线结构即有CPU总线、PCI总线和ISA总线。 总线结构实例 Pentium机的总线结构分为三层：CPU总线、PCI总线和ISA总线。 3.5 总线控制 链式查询方式：离中央仲裁器最近的设备具有最高优先权，离总线控制器越远，优先权越低。 优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制，并且这种链式结构很容易扩充设备。 缺点：是对询问链的电路故障很敏感，优先级固定。 每次计数可以从“0”开始，也可以从中止点开发始。如果从“0”开始，各设备的优先次序与链式查询法相同，优先级的顺序是固定的。如果从中止点开始，则每个设备使用总线的优级相等。 计数器的初值也可用程序来设置，这可以方便地改变优先次序，但这种灵活性是以增加线数为代价的。可方便的改变优先级。 独立请求方式的优点是响应时间快，即确定优先响应的设备所花费的时间少，用不着一个设备接一个设备地查询。 其次，对优先次序的控制相当灵活。它可以预先固定，例如BR0优先级最高，BR1次之…BRn最低；也可以通过程序来改变优先次序；还可以用屏蔽（禁止）某个请求的办法，不响应来自无效设备的请求。 当代总线标准普遍采用独立请求方式。 比较 链式查询：控制线数量少（2根线），控制简单，容易扩充设备；但对电路故障很敏感，且优先级别低的设备很难获得请求。 计数器定时查询：控制线数量较多（log2n根），优先控制比较灵活，对电路故障敏感度差，但电路复杂。 独立请求方式：响应速度快，优先次序控制灵活，但控制线数量多（2n根），控制复杂。 同步通信优点：规定明确统一，模块配合简单一致。 缺点：主从模块时间配合属于强制性同步，所有从模块使用同一限时，公共时钟须按照最慢速度的部件来设计。缺乏灵活性。 同步通信适用于：总线长度较短、各部件存取时间比较一致的场合。 半同步通信优点：可靠性高，同步结构方便。 缺点：对系统时钟频率不能要求太高， 整体工作速度较低。 半同步通信适用于：工作速度不高但又包含了由许多工作速度差异较大的各类设备组成的简单系统。 本章重点 掌握总线的基本概念、总线的分类 掌握总线的性能指标：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线驱动能力 掌握总线标准的概念，了解ISA、PCI、USB总线的特点。 掌握典型的双总线结构、三总线结构，了解 PCI总线结构。 掌握主设备、从设备的概念，集中式控制优先权仲裁方式：链式查询、计数器定时查询、独立请求方式的特点。 掌握总线周期的概念，总线周期的四个阶段。 掌握四种通信方式： 同步式数据输入和输出的时序。 总线数据传输率的计算，波特率的计算、比特率的计算 异步通信的三种应答方式：不互锁、半互锁、全互锁 掌握总线的逻辑设计 习题 1．计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化，同时______。　A 减少了信息传输量　B 提高了信息传输的速度　C 减少了信息传输线的条数　D 加重了CPU的工作量2. 描述PCI总线中基本概念正确的句子是______。　　A PCI 总线是一个与处理器时钟频率无关的高速外围总线　B 以桥连接实现的PCI总线结构不允许许多条总线并行工作 C PCI总线需要人工方式与系统配置 　 D 桥的作用可使所有的存取都按CPU 的需要出现在总线上 E 系统中只允许有一条PCI总线 3.三种集中式总线控制中，_______方式对电路故障最敏感。　A 计数器定时查询 B 链式查询　C 独立查询 　　　D 计数器定时查询和链式查询 CPU PCI ISA 北