第7章 系统总线 （课件）《计算机原理》同步教学（高教版）

第7章 系统总线 知识目标 掌握总线的概念； 了解总线的分类； 掌握系统总线的组成； 理解总线结构； 了解总线接口。 引言 总线技术是计算机系统的一个重要技术。计算机是由CPU、主存储器及外围设备组成，并通过总线将各个组成部件连接起来。总线是一组能为多个部件共享信息的传输线路，地址、数据和各种控制信息都是通过它在各部件间进行传送。因此，总线是构成计算机系统的骨架，它不但影响系统的结构与连接方式，而且影响系统的性能和效率。 7．1 概述 7．1．1总线的概念 总线（BUS）是能为系统中多个部件分时共享的一组信息传输线及相关逻辑。共享是指总线所连接的各部件都通过它传递信息。分时是指在某一时刻总线只允许有一个部件将信息送上总线。分时共享是总线的主要特征，在计算机系统中，将不同来源和去向的信息在总线上分时传送，不仅可减少传输线的数量，简化控制和提高可靠性，而且便于扩充更新新的部件。 7．1．2总线的分类 总线的类型有很多，可从不同角度进行研究分析。 1.        按总线连接的部件，可将总线分为： 内部总线 内部总线指同一部件内部各器件之间连接的总线，例如CPU内部各寄存器及运算部件间之间的连线。芯片内总线结构简单，传输距离很短，传输速度很高。 系统总线 系统总线指在一个计算机系统内连接CPU、主存、I／0接口等部件的总线。系统总线包括地址、数据和控制信号三类传输线，以及电源线。系统总线的连接距离较短，传输速度较快。 ·外部总线 外部总线主要是指多台计算机之间的连接总线或计算机与外部设备之间的连线。外部总线的传输距离一般较远，速度较低。如：I/O总线。 2. 按传送方向，可将总线分为： ·单向总线 总线传输信息的方向是单一的，如：地址总线。 ·双向总线 总线传输信息的方向是两个方向，如：数据总线。 3. 按数据传送格式，可将总线分为： ·并行总线 并行总线中的数据线有多根，可同时传送多个二进制位，通常将数据总线上可同时传送的二进制位数称为数据通路宽度。系统总线一般是并行总线，其数据通路宽度多与CPU一致，并为字节(8位)的整数倍。 ·串行总线 串行总线中的数据线很少，只能串行地逐位传送数据。外部总线较多采用串行总线，以节省通信线路的成本、实现远距离传输，显然串行总线传输速度低于并行总线。 4. 按时序控制方式，可将总线分为： 同步总线 同步总线设置有统一的时钟信号，进行数据传送时，收发双方严格遵循这个时钟信号。同步总线应用于总线上各部件间工作速度差异较小的场合，其控制较简单，但时间利用率可能不高。 异步总线 异步总线在数据传送时，没有统一的时序信号，采用应答方式工作。当各部件工作速度差异较大时多采用异步总线，传输时间可以根据需要能短则短，需长则长，因而时间利用率很高，但相应的控制较复杂。 准同步总线 这种总线实际上采用同步异步相结合的方法，在计算机系统中，总线周期包含若干时钟周期，但时钟周期数可根据需要变化。基本总线周期含有时钟的周期数最少(通常根据CPU访问内存的需要而定)，当外部电路能在基本周期内完成总线传送时。它实际上是按标准的同步方式工作。当某个部件因速度较低，而不能在基本周期内完成数据传送时，就发出一个“等待”信号，总线周期则按时钟周期为单位地延长，直至“等待”信号撤消，总线周期才告结束。这样，总线传送仍以时钟周期为同步定时信号，但每次包含的时钟数可以不同，它既有同步总线控制简单的优点，又具有异步总线时间利用率高的优点。 7．1．3系统总线的组成 系统总线由数据总线、地址总线、控制总线和电源线组成。 1. 数据总线DB(Data Bus) 数据总线用于设备之间的数据传送，一般为双向传送。数据总线的一个重要指标是宽度，根据数据总线的宽度可将系统总线分为8位总线、16位总线、32位总线、64位总线等。 2.地址总线AB(Address Bus) 地址总线用于传送地址信号，以确定所访问的存储单元或某个I／O端口，地址总线一般有16位、20位、24位、32位等几种宽度标准。地址总线的宽度确定了可访问内存空间的大小。地址总线为单向总线，只有掌管总线控制权的主控部件，如CPU、DMA控制器、IOP等，才能向地址线上发送地址码。而不能掌管总线控制权的部件，如存储器；不能发送地址码，只能从地址线上接收地址信号，并配合控制信号进行地址译码。 3.控制总线CB(ControI Bus) 控制总线用于传送各类控制／状态信号。各种不同的总线标准其数据总线和地址总线的差别都不大，而它们的控制总线则各具特色、差别最大。控制总线的组成体现了不同总线的特点。 4.电源线 许多总线标准中都包含了电源线的定义，主要有