第5章 5.1 总线概述（课件）-高二《微机原理与接口技术》同步精品课件（电工版2023）

微机原理与接口技术 （第2版 ） 第5章 微机总线 5.1 总线概述 5.2 ISA总线 5.3 PCI总线 5.4 高速图形接口 5.5 通用串行总线及接口 5.1 总线概述 5.1.1 总线的基本概念 总线是功能部件之间实现互连的一组公共信号线，用做相互间信息交换的公共信道。 （1）数据线和地址线：这一类信号线决定了数据传输的宽度和直接寻址的范围。 （2）控制、时序和中断信号线：这一类信号线决定了总线功能的强弱，以及适应性的好坏。 （3）电源线和地线：这一类线决定了电源的种类及地线的分布和用法。 （4）备用线：这一类线是厂家和用户作为性能扩充或作为特殊要求使用的信号线。 5.1.2 总线类别 1．总线信息类别 1）数据总线 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。 2）地址总线 地址总线是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口，所以地址总线总是单向三态的。 3）控制总线 控制总线用来传送控制信号和时序信号。 5.1.2 总线的分类 2．总线层次类别 1）片内总线 片内总线是指在集成电路芯片的内部，用来连接各功能单元的信息通路。 2）片间总线 片间总线又称元件级总线，是把各种不同的芯片连接在一起构成特定功能模块的信息传输通路。 3）系统总线 系统总线是微机系统中各插件（模块）之间的信息传输通路。 4）通信总线 通信总线又称外总线，是微机系统之间或微机系统与其他系统之间信息传输的通路。 5.1.2 总线类别 4）通信总线 a）串行总线 串行通信是指利用一条传输线将数据的各位一位一位地进行顺序传送。串行通信又可分为异步串行通信和同步串行通信。 b）并行总线 并行通信是指利用多条数据传输线将一个数据的各位同时进行传送。并行通信的特点是传输速度快，适用于短距离通信。 5.1.3 总线操作与控制 1．总线操作 微机系统中的各种操作，包括处理器内部寄存器操作、处理器对存储器的读写操作、处理器对I/O端口的读写操作、中断操作、直接存储器存取操作等，都是通过总线进行信息交换的，它们在本质上都是总线操作。 一个总线周期分为5个步骤： （1）总线请求。 （2）总线仲裁。 （3）寻址。 （4）数据传送。 （5）结束阶段。 5.1.3 总线操作与控制 2．总线仲裁控制 总线仲裁控制可分为分布式和集中式两种。 分布式（对等式）仲裁控制逻辑分散在连接于总线上的各个部件或设备中，协议复杂且昂贵，效率高。 集中式（主从式）仲裁将控制逻辑集中在一处，采用专门的控制器或仲裁器，总线控制器或仲裁器可以是独立的模块或集成在CPU中，协议简单而有效，但总体系统性能较低。 5.1.3 总线操作与控制 2．总线仲裁控制 8086 CPU微机系统采用集中式（主从式）仲裁方式。 集中控制有3种优先级仲裁方式： 1）链式查询仲裁方式 2）计数器定时查询仲裁方式 3）独立请求总线仲裁方式 5.1.3 总线操作与控制 5.1.3 总线操作与控制 5.1.3 总线操作与控制 5.1.3 总线操作与控制 3．总线同步控制 1）同步定时传输方式 总线上的数据传送用一个公共的时钟来同步双方的操作。 5.1.3 总线操作与控制 3．总线同步控制 2）异步传输方式 采用应答方式（又称握手方式），即当主模块发出请求信号时，一直等待从模块反馈回来响应信号后才开始传输。 5.1.3 总线操作与控制 3．总线同步控制 3）半同步传输方式 半同步总线定时集同步定时与异步方式之优点，既保留了同步定时的基本特点，如所有的地址、命令、数据信号的发出时间都严格参照系统时钟的某个前沿开始，而接收方都采用系统时钟后沿时刻来进行判断识别。同时，它又像异步方式一样，允许不同速度的模块和谐地工作。 5.1.4 总线结构 1．单总线结构 5.1.4 总线结构 2．双总线结构 5.1.4 总线结构 3．多总线结构 5.1.5 总线的主要性能参数 1．数据总线宽度 又称为总线位宽，指的是总线中数据线的数量，用bit（位）表示，总线的位宽指的是总线能同时传送的数据位数，即人们常说