第7章 系统总线

1、1本章讨论的主要内容：本章讨论的主要内容：第第6 6章章 系统总线系统总线接口的基本概念接口的基本概念中断方式及其接口组成中断方式及其接口组成DMADMA方式及其接口组成方式及其接口组成总线的基本概念总线的基本概念主机和外设的连接方式主机和外设的连接方式2主机和外设的连接方式主机和外设的连接方式1.1.辐射式辐射式 主机主机I/OI/OI/OI/OI/OI/O早期：不易扩展早期：不易扩展 主机主机 接口接口 接口接口I/OI/OI/OI/OI/OI/O现在：便于扩展现在：便于扩展第一节第一节 概述概述32.2.总线式总线式 主机主机 接口接口 接口接口I/OI/O I/OI/O I/OI/O便

2、于扩展便于扩展总线总线3.3.通道式通道式 主机主机 通道通道 通道通道I/OI/OI/OI/OI/OI/O并行能力并行能力提高提高4接口类型与功能接口类型与功能I/OI/O接口指接口指主机主机和和外设外设的交接部分的交接部分位于位于系统总线系统总线和和外设外设之间之间 接口接口系统总线系统总线外设外设1. 1. 接口分类接口分类(1)(1)按数据传送格式划分按数据传送格式划分 并行接口并行接口 接口接口外设外设系统总线系统总线接口与系统总线、接口与外设均按并行方式传送数据。接口与系统总线、接口与外设均按并行方式传送数据。并并并并数据各位同时传送。数据各位同时传送。 串行接口串行接口适用于设备

3、本身并行工作，距主机较近的场合。适用于设备本身并行工作，距主机较近的场合。并并串串接口与系统总线并行传送，接口与外设串行传送。接口与系统总线并行传送，接口与外设串行传送。数据逐位分时传送。数据逐位分时传送。适用于设备本身串行工作，或距主机较远，或需减少传适用于设备本身串行工作，或距主机较远，或需减少传送线的情况。送线的情况。 异步接口异步接口直接程序传送接口直接程序传送接口(3)(3)按按I/OI/O传送控制方式划分传送控制方式划分中断接口中断接口接口与系统总线的信息传送采用异步应答方式。接口与系统总线的信息传送采用异步应答方式。DMADMA接口接口(2)(2)按时序控制方式划分按时序控制方式

4、划分 同步接口同步接口接口与系统总线的信息传送由统一时序信号控制接口与系统总线的信息传送由统一时序信号控制. .串串- -并格式转换（串口）并格式转换（串口）3.3.预处理预处理传送控制命令与状态信息，实现传送控制命令与状态信息，实现I/OI/O传送控制方式。传送控制方式。数据通路寬度转换（并口）数据通路寬度转换（并口）电平转换电平转换4.4.控制功能控制功能 接口主要功能接口主要功能接收接收CPUCPU送来的地址码，送来的地址码，1.1.寻址寻址选择接口中的寄存器供选择接口中的寄存器供CPUCPU访问。访问。2.2.数据缓冲数据缓冲实现主机与外设的速度匹配。实现主机与外设的速度匹配。缓冲深度

5、与传送的数据量有关。缓冲深度与传送的数据量有关。86.1.1 6.1.1 总线总线一、总线定义、特点和实体一、总线定义、特点和实体1.1.定义：定义：一组能为多个部件一组能为多个部件分时共享分时共享的信息传送线路。的信息传送线路。2.2.特点：特点：分时、共享。分时、共享。通常作法：发送部件通过通常作法：发送部件通过OCOC组件或三态门分时发送信组件或三态门分时发送信息，由打入脉冲将信息送入指定接收部件。息，由打入脉冲将信息送入指定接收部件。3.3.实体：实体：一组传送线与相应控制逻辑一组传送线与相应控制逻辑CPUCPU内设置控制逻辑内设置控制逻辑设置总线控制器设置总线控制器两种控制逻两种控制

6、逻辑设置方式辑设置方式96.1.2 6.1.2 总线分类总线分类1.1.按功能划分按功能划分（1 1）CPUCPU内总线内总线CPUCPU芯片内寄存器与算逻部件之间互连的总线。芯片内寄存器与算逻部件之间互连的总线。 (ALU(ALU总线总线) )单组数据线单组数据线( (单向、双向单向、双向) )或多组数据线，或多种总线。或多组数据线，或多种总线。（2 2）部件内总线）部件内总线插件板内各芯片之间互连的总线。插件板内各芯片之间互连的总线。 （局部总线、片级总线）（局部总线、片级总线）包括地址、数据、控制线。包括地址、数据、控制线。（3 3）系统总线）系统总线计算机系统内各功能部件之间，或各插件

7、板之间互连的计算机系统内各功能部件之间，或各插件板之间互连的总线。总线。 （板级总线）（板级总线）包括地址、数据、控制线。包括地址、数据、控制线。102.2.按时序控制方式划分按时序控制方式划分（4 4）外总线）外总线计算机系统之间，或计算机系统与其他系统之间互连的计算机系统之间，或计算机系统与其他系统之间互连的总线。总线。 （通信总线）（通信总线）分为数据线分为数据线( (与地址复用与地址复用) )、控制线。、控制线。（1 1）同步总线）同步总线由由统一时序统一时序控制总线传送操作。控制总线传送操作。时钟周期、同步脉冲时钟周期、同步脉冲在固定时钟周期内完成数据传送，由同步脉冲定时打入。在固定

8、时钟周期内完成数据传送，由同步脉冲定时打入。例例. .打入地址打入地址打入数据打入数据时钟时钟T1T3T2T4地址地址读出数据读出数据11 总线请求总线请求（2 2）异步总线）异步总线无固定时钟周期划分，总线周期时间由传送的实际需要决无固定时钟周期划分，总线周期时间由传送的实际需要决定；以异步应答方式控制总线传送操作。定；以异步应答方式控制总线传送操作。例例. . ( (设备设备 CPU)CPU) 总线批准总线批准 (CPU (CPU 设备设备) ) 主同步主同步 ( (主主 从从) ) 从同步从同步 ( (从从 主主) ) 总线周期总线周期 总线传送总线传送 （时间可变）（时间可变） （时间

9、可变）（时间可变） 总线权切换总线权切换12例例. .（3 3）扩展同步总线）扩展同步总线以时钟周期为时序基础，允许总线周期中的时钟数可变。以时钟周期为时序基础，允许总线周期中的时钟数可变。注意几个注意几个“周期周期”概念：概念：时钟周期：时钟周期： CPUCPU一步操作一步操作( (一次内部数据通路传送一次内部数据通路传送) )时间。时间。总线周期：总线周期： 经过总线的一次数据传送经过总线的一次数据传送( (访存访存) )时间。时间。通常包含若干时钟周期。通常包含若干时钟周期。工作周期：工作周期： 指令周期中的一个操作阶段。指令周期中的一个操作阶段。可包含多个总线周期。可包含多个总线周期。

10、（模型机的一个总线周期只包含一个时钟周期）（模型机的一个总线周期只包含一个时钟周期）时钟时钟T1T3T2T4T4T4Tw送地址送地址读读/写数据写数据 结束结束总线周期总线周期( (5T) )133.3.按数据传送格式划分按数据传送格式划分（1 1）并行总线：）并行总线： 同时传送各位信息。同时传送各位信息。（2 2）串行总线：）串行总线： 分时逐位传送各位信息。分时逐位传送各位信息。CPUCPU内总线内总线：同步、并行：同步、并行系统总线系统总线：同步、异步、扩展同步、并行：同步、异步、扩展同步、并行外总线外总线：异步、并行、串行：异步、并行、串行141.1.什么是总线标准什么是总线标准对总线信号组成、信号引脚含义、信号电平等作统一对总线信号组成、信号引脚含义、信号电平等作统一规定。规定。便于灵活组成系统。便于灵活组成系统。电源、地址、数据、电源、地址、数据、控制控制时序时序：时钟、定时、应答：时钟、定时、应答6.1.3 6.1.3 总线标准总线标准2.2.为何制定总线标准为何制定总线标准3.3.系统总线信号组成系统总线信号组成数传控制数传控制：M M读读/ /写、写、