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计算机组成原理——第3章-系统总线

goqiw 2025-03-14 16:53:27 技术教程 15 ℃ 0 评论

3.1 基本概念

3.1.1 什么是总线?

总线(BUS)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 (是信号的公共传输线)

3.1.2 总线上信息的传送

串行 -----------------


-----------------

并行 -----------------

-----------------

3.2 总线的分类

3.3 总线的特性及性能指标

3.3.1 特性

1. 机械特性 :尺寸、形状、管脚数排列顺序

2. 电气特性:传输方向和有效的电平范围

3. 功能特性:每根传输线的功能:地址、数据、控制

4. 时间特性:信号的时序关系

3.3.2 性能指标

1. 总线宽度 数据线的根数

2. 标准传输率 每秒传输的最大字节数(MBps)

3. 时钟同步/异步 同步、不同步

4. 总线复用 地址线与数据向复用

5. 信号现数 地址线、数据线和控制线的总和

6. 总线的控制方式 突发、自发、总裁、逻辑、计数

7. 其他指标 负载能力


3.4 总线结构

1. 单总线结构

2. 双总线结构

3. 三总线结构

4. 四总线结构

总线实例之PCI总线结构

3.5 总线控制

3.5.1 总线判优控制

基本概念

主设备(模块):对总线有控制权

从设备(模块):响应从设备发来的总线命令

3.5.1.1 链式查询

优点:结构简单、增删设备容易、进行可靠性设计的时候容易实现

缺点:对电路故障非常敏感(如果中间一个I/O接口故障,那么这个接口后的都不能获得总线授予权)

应用场景:微型计算机、嵌入式场景


3.5.1.2 计数器定时查询

3.5.1.3 独立请求方式

3.5.2 总线通信控制

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 主模块向从模块 给出地址命令

传数阶段 主模块和从模块 交换数据

结束阶段 主模块 撤销有关信息

3. 总线通信的四种方式

同步通信 由 统一时标 控制数据传送;有一个定宽、定距的时钟

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

分离式通信 充分 挖掘 系统 总线每个瞬间 的潜力


同步通信

同步式数据输入

同步式数据输出

异步通信

半同步通信(同步、异步结合)

同步:发送方 用系统 时钟前沿 发信号

接送方 用系统 时钟后沿 判断、识别

异步:允许不同速度的模块和谐工作

增加一条 “等待”响应信号 WAIT


半同步式传输数据

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)

主模块发地址、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:

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

子周期2 从模块申请占用总线,将各种信息送至总线上

特点:1. 各个模块有权申请占用总线

2. 采用同步方式通信,不等对方应答

3. 各模块准备数据时,不占用总线

4. 总线被占用时,无空闲

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