《计算机组成原理》 课件 第3章 系统总线.pptx

第3章系统总线;3.2总线的分类

总线的应用十分广泛，从不同的角度有不同的分类方法。

3.2.1按传输方式分类

按照数据传送方式可分为：并行传输总线和串行传输总线。

1．串行通信

串行通信是指计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的串行传输。

串行传输是使用一条数据线，将数据一位一位地依次传输，每一位数据占据一个固定的时间长度。

假定有一个8位的二进制数从源传送到终点，在串行传输中，只需要通过一条传输线分8次由低位到高位按照顺序逐位传送，每1位对应一个固定的时间长度。假定传输1位对应的固定时间长度是T，则串行传输一个8位的二进制数据需要8T。

如图3.1所示，其中高电平为“1”，低电平为“0”。

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采用串行传输方式，不管多少位二进制数据都可以只使用一条传输线，只是传输的时间增加而已。

串行通信方式的三种工作模式：

（1）单工模式

单工模式一般用在只向一个方向传输数据的场合。

;（2）半双工模式

半双工模式使用同一根传输线，既可以发送数据又可以接收数据，但不能同时进行发送和接收。它实际上是一种切换方向的单工通信，比如对讲机。

（3）全双工模式

全双工模式允许数据同时在两个方向上传输，因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力，比如电话。

串行总线通信的特点：抗干扰能力强，通信线路少，成本低、布线简便易行，施工方便，自由度及灵活度较高，特别适用于计算机与计算机、计算机与外设之间的远距离通信。

2．并行通信

并行通信是指计算机主机内部、计算机主机与外设之间以及主机系统与主机系统之间数据的并行传输。

并行传输是采用多位二进制数据同时通过并行线进行传送，数据传送速度大大提高。

;假定有一个8位的二进制数从源传送到终点，在并行传送中，要通过8条传输线同时由源传送到终点。

如图3.2所示，如果我们同样假定传输1位对应的固定时间长度是T，不管是多少位二进制数据，理论上都只需要一个T的时间。

并行总线通信??特点：传输速度快，但需要更多的传输线，远距离传输成本高，传输线之间的干扰成为影响提高数据传输率的重要因素。

;3.2.2按连接部件分类

总线按照连接部件的不同分为：片内总线、系统总线、通信总线三种类型。

1．片内总线

由于总线技术给工程师设计电路时带来了极大的方便，所以在集成电路芯片设计时也采用了总线技术来进行设计，例如CPU内部的运算器、控制器、寄存器等电路连接时也采用了总线设计方式，由于总线是位于芯片内部，故称为芯片内部总线（片内总线。

我们前面在第一章中介绍的模型机（图1.20），它的CPU内部就采用了内部数据总线设计方式，AC、BX、IR、PC等寄存器都连接在这个内部数据总线上，这个内部数据总线就是一种片内总线。

2．系统总线

系统总线是指连接CPU、主存、I/O设备各大部件之间的公共信息传输线，因为该总线是用来连接计算机各功能部件而构成一个完整的计算机系统，所以称之为系统总线。

《计算机组成原理》课程重点是讲述系统总线的结构、控制原理。;系统总线按照每条线所传输的信息的不同可以分为三类：数据总线DB（DataBus）、地址总线AB（AddressBus）、控制总线CB（ControlBus）。

（1）数据总线DB

数据总线用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线

数据总线的位数称为数据总线宽度，是计算机性能的一个重要指标，通常与CPU的机器字长相一致。

（2）地址总线AB

地址总线是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向存储器或I/O端口，所以地址总线是单向三态的，这与数据总线不同。

（3）控制总线CB

由于数据总线是由被连接在总线上的所有部件所共享的，所以如果出现几个部件都要使用数据总线怎么办？如何确定数据数据总线的传输方向？这时候就需要依靠控制总线上的相关控制信号来确定。

控制总线用来传送控制信号和时序信号。;常见的控制信号如下：

时钟：用来同步计算机电路的各种操作。

复位：初始化所有部件。

总线请求：表示某部件需要获得总线使用权。

总线允许：表示需要获得总线使用权的部件已经获得了控制权。

中断请求：表示某部件提出中断请求。

中断响应：表示中断请求已经被接收。

存储器写：将数据总线上的数据写入存储器的指定单元。

存储器读：将指定存储器单元的数据读到数据总线上。

I/O读：从指定的I/O端口将数据读到数据总线上。

I/O写：将数据总线上的数据输出到指定的I/O端口内。

;常见的控制信号如下：

时钟：用来同步计算机电路的各种操作。

复位：初始化所有部件。

总线请求：表示某部件需要获得总线使用权。

总线允许：表示需要获得总线使用权的部件已经获得了控