B6
A7
B7
OE
T
18
锁存器
信息缓存（有时也具有驱动能力）
信息分离（地址与数据分离）
STB
DI0 DI1
OE DO0 DO1
直通
保持 高阻
19
DI0
1
20
VCC
DI1
2
19
DO0
DI2
3
18
DO1
DI3
4
17
DO2
DI4
5 8282 16
DO3
DI 5
6
15
DO 4
DI6
7
14
DO5
DI7
8
13
DO6
总线仲裁：规定解决总线冲突的方式 其它：如差错控制等
机械性能 如接口尺寸、形状等 5
总线协议组件
6
总线的组织形式
组织形式：单总线、双总线、多级总线 单总线 一 特征：存储器和I/O分时使用同一总线 二 优点：结构简单，成本低廉，易于扩充 三 缺点：带宽有限，传输率不高（可能造成物理长度 过长）
7
不操作时把功能部件与总线隔离 –同一时刻只能有一个部件发送数据到总线上
提供驱动能力 –数据发送方必须提供足够的电流以驱动多个部件
提供锁存能力 –具有信息缓存和信息分离能力
17
总线电路中常用器件
三态总线驱动器 –驱动、隔离 –单向、双向
A 0 B 0
8286
A1
B1
A2
B2
A3
B3
A4
B4
A5
B5
A6
22
菊花链（串行）总线仲裁
允许BG
总线
仲裁 器
请求BR
主控 模块1
忙BB
主控 模块2
……
主控 模块N
特点：各主控模块共用请求信号线和忙信号线，其优 先级 别 由其在链式允许信号线上的位置决定； 优点：具有较好的灵活性和可扩充性； 缺点：主控模块数目较多时，总线请求响应的速度较慢；
地址总线
T OE
8286 收发器
(1)
数据总线
DATA
20
微机系统三总线
＋5V
8284 时钟 发生器
RR EE SA ED TY
CPU
MN/MX
INTA
RD
CLK
WR
READY M/IO RESET
ALE BHE A19-A16 AD15-AD0 DEN DT/R
AD15
地 STB OE
8282 锁存器
计算机系统通常包含不同种类的总线，在不同层次上为 计算机组件之间提供通信通路
采用总线的原因:
–非总线结构的N个设备的互联线组数为N*(N-1)/2 –非总线结构的M发N收设备间的互联线组数为M*N
采用总线的优势 –减少部件间连线的数量 –扩展性好，便于构建系统 –便于产品更新换代
3
计算机互联结构-总线
A1 ~ A19
读写控 BHE 制
A0
读写 控制
~
AD0
CSH
CSL
奇地址存 偶地址存
储体
储体
T
OE 8286 收发器
D7 ~ D0
D15 ~ D8
读写 控制
CS I/O 接口
CB AB
DB
总线仲裁
总线仲裁(arbitration)也称为总线判决，根据连接到总线上的 各功能模块所承担任务的轻重缓急，预先或动态地赋予它 们不同的使用总线的优先级，当有多个模块同时请求使用 总线时，总线仲裁电路选出当前优先级最高的那个，并赋 予总线控制权
4/36
总线要素
线路介质
–种类：有线（电缆始数据传输率
• 带宽
• 对噪声的敏感性：内部或外部干扰
• 对失真的敏感性：信号和传输介质之间的互相作用引起
• 对衰减的敏感性：信号通过传输介质时的功率损耗
总线协议
电气性能
总线信号：有效电平、传输方向/速率/格式等 总线时序：规定通信双方的联络方式
第4章 总线技术与总线标准
4.1 总线技术（掌握） ✓ 总线技术概述 ✓ 总线仲裁 ✓ 总线操作与时序
4.2 总线标准（理解） ✓ 片内AMBA总线 ✓ PCI系统总线 ✓ 串行通信总线
1
第四章 习题
作业：1、2、5、6、1215
思考：3、7-11
4.1 总线技术
总线是计算机系统中的信息传输通道，由系统中各个部 件所共享。总线的特点在于公用性，总线由多条通 信线路（线缆）组成
interconnection structure：指计算机系统中 连接各子系统的通路集合。总线(bus)是使用 最普遍的互连结构。
一.总线要素 线路介质、总线协议
二.总线组织及分类 单、双、多级
三.总线隔离与驱动 锁存、驱动
三.总线仲裁 集中式、分布式
四.总线性能指标 速率、带宽
五.总线操作时序 同步、异步、半同步
双总线
特征：存储总线+I/O总线 优点：提高了总线带宽和数据传输速率，克服单总
线共享的限制，以及存储/IO访问速度不一致 而对总线的要求也不同的矛盾 缺点：CPU繁忙
8
多级总线
特征：高速外设和低速外设分开使用不同的总线 优点：高效，进一步提高系统的传输带宽和数据传输
速率 缺点：复杂
9
微机的典型多级总线结构
其目的是合理地控制和管理系统中多个主设备的总线请求，以 避免总线冲突
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
– 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
按所处位置 (数据传送范围
)
片内总线 芯片总线（片间总线、元件级总线） 系统内总线（插板级总线）
非通用总线 （与具体芯 片有关）
系统外总线（通信总线）
通用标准总线
按总线功能 按数据格式
地址总线 数据总线 控制总线
并行总线
同步 半同步 异步
串行总线 同步 异步
16
按时序关系 (握手方式)
总线隔离与驱动
OE
9
12
DO 7
GND
10
11
STB
微机系统的三总线结构
VCC
8284 时钟
RES RDY
GND 等待状态
发生器
MN/MX VCC
CLK READY
IO/M
RESET
INTA
RD
WR
DT/ R DEN CPU
ALE
AD0～AD7 A8～A19
GND
ADDR/DATA
STB OE
8282 锁存器 (1、2或3)
高速IO 总线
存储 总线
低速IO 总线
10
计算机系统的四层总线结构
计算机系统
主板 CPU
运算器
控 制① 器
寄存器
存储 芯片
②
I/O 芯片
扩展 接口板
①片内总线 单总线形式
其他 计算机 ②片(间)总线 系 统 三总线形式
③
④
扩展 接口板
11
③系统总线、
(系统)内总线 如ISA、PCI 其他 仪器 系 统 ④外部总线、 (系统)外总线 如并口、串口
三总线(片间总线)
MPU
冯•诺依曼 体系结构
RAM
ROM I/O接口
AB CB DB
外设
哈佛体系结构 程序
DSP 数据
程序
数据
12
I/O接口
外设
程序地址 程序读总线
程序/数据写 数据读总线 数据写地址 数据读地址
13
微机系统中的内总线（插板级总线）
14
微机系统中的外总线（通信总线）
15
总线分类