《计算机控制技术》全套PPT电子课件教案-第四章总线.ppt

2020 4 20 第四章计算机总线技术 1 第四章计算机总线技术bustechnologyofcomputer 计算机控制技术 2020 4 20 第四章计算机总线技术 2 本章主要内容 计算机总线的一般概述计算机总线的体系结构内部总线外部总线 2020 4 20 第四章计算机总线技术 3 第一节unit1 计算机总线的一般概述introductionofcomputerbus 2020 4 20 第四章计算机总线技术 4 本节主要内容 基本概念总线结构连接总线的分类总线的模板化结构 2020 4 20 第四章计算机总线技术 5 基本概念 总线的定义 一组公用线的集合规定了各引线的信号 时序 电气和机械特性为计算机系统内部各部件 各模块之间或计算机各系统之间提供了标准的公共信息通路符合某种总线的标准总线技术通道控制功能 使用方法 仲裁方法和传输方式等总线的标准 结构不同 性能差异很大 2020 4 20 第四章计算机总线技术 6 总线结构连接 1 总线结构连接示意图 总线与总线接口一起便称之为总线结构 2020 4 20 第四章计算机总线技术 7 总线结构连接 2 总线结构连接的优点结构由面向cpu变为面向总线硬件 软件模块化设计与生产结构清晰 便于灵活组态 扩充 改进与升级符合同一总线标准的产品兼容性强满足用户不同的需要 容易构成各种用途的计算机应用系统 2020 4 20 第四章计算机总线技术 8 总线的分类 1 根据总线的功能和应用场合 总线有内部总线 internalbus 用于计算机内部模块 板 之间通信外部总线 externalbus 又称通讯总线用于计算机之间或计算机与设备之间通信根据总线的结构 总线可分为并行总线 每个信号都有自己的信号线串行总线 所有信号复用一对信号线 2020 4 20 第四章计算机总线技术 9 总线的分类 2 内部总线 系统总线或模板级总线常用的有pc std vme multibus等数据总线d 用于传递数据信息地址总线a 用于传递地址信息控制总线c 包括控制 时序和中断信号线 用于传递各种控制信息 决定了总线的性能好坏电源总线p 向总线提供电源外部总线如 ieee 488 rs 232c rs 485等 2020 4 20 第四章计算机总线技术 10 总线的分类 3 计算机内部总线结构示意图 2020 4 20 第四章计算机总线技术 11 总线的模板化结构 模板化结构按功能划分计算机的各个部件 并按总线标准设计成由总线连接的模板结构 cpu主板 ram rom存储板 a d d a di do等模板化结构的优点增加计算机系统的通用性 灵活性 开放性 扩展性和可靠性为系统的维修提供了方便 2020 4 20 第四章计算机总线技术 12 第二节unit2 计算机总线的体系结构architectonicsofcomputerbus 2020 4 20 第四章计算机总线技术 13 本节主要内容 总线的体系结构总线的控制方式 2020 4 20 第四章计算机总线技术 14 总线的体系结构 1 主控模块 master 主模块 可以控制总线并启动数据传送的任何模块受控模块 slave 从模块 能够响应总线主模块发出命令的任何模块体系结构指由总线本身定义地址空间 数据长度 操作定时信号以及传输协议等 以保证cpu的性能得到充分发挥而与cpu无关 2020 4 20 第四章计算机总线技术 15 总线的体系结构 2 单总线体系结构 singlebusarchitecture 所有模块都连到单一总线上 只有一个数据通路 仅适用于慢速的计算机 并发总线体系结构 concurrentbusarchitecture 将存储器和i o的数据通路分开 以解决cpu与存储器 i o之间数据传输的速度不一的矛盾 带cache的并发总线体系结构 concurrentbusarchitecturewithcache 类似于并发总线体系结构 只是在cpu和存储器的数据通路上多了一个高速缓冲存储器cache及cache控制器 2020 4 20 第四章计算机总线技术 16 总线的体系结构 3 单总线体系结构 singlebusarchitecture 2020 4 20 第四章计算机总线技术 17 总线的体系结构 4 并发总线体系结构 concurrentbusarchitecture 2020 4 20 第四章计算机总线技术 18 总线的体系结构 5 带cache的并发总线体系结构 2020 4 20 第四章计算机总线技术 19 总线的控制方式 1 总线控制总线上可以挂多个主模块 但在同一时刻只能有一个主模块控制总线 对信息的传送需要控制 以防止信息丢失 总线控制线路包括总线判优或仲裁逻辑 总线控制驱动器和中断逻辑等 2020 4 20 第四章计算机总线技术 20 总线的控制方式 2 用硬件进行总线裁决 控制 的方式串行链接式总线裁决定时查询方式独立请求式总线裁决 2020 4 20 第四章计算机总线技术 21 总线的控制方式 3 串行链接式总线裁决 图中 请求线是公共的 图中部件0的优先级最高 2020 4 20 第四章计算机总线技术 22 总线的控制方式 4 定时查询方式 这种方式中 优先级可以用程序控制 灵活性较强 计数值有2种方式 2020 4 20 第四章计算机总线技术 23 总线的控制方式 5 独立请求式总线裁决 这种方式中 总线控制器根据某种算法对同时来的请求进行裁决 2020 4 20 第四章计算机总线技术 24 总线的控制方式 6 总线裁决采用的主要算法静态优先级算法 又称作菊花链算法 固定时间算法动态优先级算法先来先服务算法 2020 4 20 第四章计算机总线技术 25 总线的控制方式 7 总线的通信方式 1 同步式通信 synchronoustransfer 数据的传输在一个共同的时钟信号控制下进行优点是模块间的配合简单一致 缺点是对所有模块都强求一致的同一时限 设计缺乏灵活性 2 异步式传输 asynchronoustransfer 利用数据发送部件和接收部件之间的 握手 handshaking 信号线来实现总线数据传送可以实现不同速度的设备之间的数据传送 2020 4 20 第四章计算机总线技术 26 第三节unit3 内部总线internalbus 2020 4 20 第四章计算机总线技术 27 本节主要内容 std总线pc系列总线 2020 4 20 第四章计算机总线技术 28 std总线 1 std总线的特点 56根并行总线 采用小模板结构 尺寸为165 114mm模块化的总体设计布局开放式的系统结构拥有丰富的i o功能模板的小尺寸设计 减少冲击和震动的影响 2020 4 20 第四章计算机总线技术 29 std总线 2 std总线的信号分配56根并行总线都有明确的定义 按功能可分为五大类 1 逻辑电源线6根 引线1 6 2 数据总线8根 引线7 14 3 地址总线16根 引线15 30 4 控制总线22根 引线31 52 5 辅助电源线4根 引线53 56 2020 4 20 第四章计算机总线技术 30 std总线 3 std总线与存储器和i o的连接与存储器的连接方法总线低位地址a0 a12直接连接到各存储器芯片 高位地址a13 a15用来选片 可选64k基本存储器 通过扩展 可增至128k 与i o的连接地址码的低位字节连接到总线译码器 形成选板信号和选口信号 选通i o端口工作 可选128个口 扩展后可增至256个口 2020 4 20 第四章计算机总线技术 31 pc系列总线 1 ipc机的优点 1 ipc机与pc机的软件完全兼容 2 开放性的结构和软硬件标准的公开 3 各类高性能i o模板成熟 性能价格比提高 4 ipc机本身的性能指标不断提高 已能适应工业环境的基本要求 5 通信与网络技术的引入 便于通过网络连接 组成可靠性高 灵活性强的多级系统体系 2020 4 20 第四章计算机总线技术 32 pc系列总线 2 pc系列总线isa总线mca 微通道体系结构eisa总线pci局部总线 2020 4 20 第四章计算机总线技术 33 第四节unit4 外部总线externalbus 2020 4 20 第四章计算机总线技术 34 本节主要内容 ieee 488总线概述ieee 488总线的信号分配 2020 4 20 第四章计算机总线技术 35 ieee 488总线概述 1 ieee 488是1970年由美国惠普公司开发的并行通讯总线总线上连接的设备有三种 工作方式也有三种听者 受话 方式 同时可有多个讲者 送话 方式 每时只能有一个控者 控制 方式 每时只能有一个 2020 4 20 第四章计算机总线技术 36 ieee 488总线概述 2 ieee 488总线的连接示意图 2020 4 20 第四章计算机总线技术 37 ieee 488总线的信号分配 1 ieee 488共定义了24根线 其中8根地线 数据总线dio0 dio8数据传送控制线数据有效线dav 未准备好接受数据线nrfd 未接受好数据线ndac接口管理总线接口清除线ifc 服务请求线sqr 注意线atn 结束或识别线eqi 远程允许ren 202