第3章 计算机总线技术
第3章 计算机总线技术
03.04.2020
计算机控制技术
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第3章 计算机总线技术
• 随着微处理器技术的飞速发展，总线技术也得到不 断创新。先后出现了ISA、MCA、EISA、VESA、 PCI、AGP、IEEE1394、USB等总线技术。
• 芯片内部的总线技术也在不断发展，AMBA、Core Connect 、CoreRAM等已经形成集成电路内部十分 具有竞争力的总线标准。
•总线宽度 又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位数，
用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。显然， 总线的宽度越大，它在同一时刻就能够传输更多 的数据。
•总线带宽 又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节的多
少，单位是MB/S。影响总线传输率的因素有总线 宽度、总线频率等。一般的，
总线带宽（MB/S）= 1/8×总线宽度×总线频率
• 工业控制的PROFIBUS，FF等现场总线技术。
• 总线的数据传输速度也不断提升，目前，AGP局部 总线数据可达528MB/s，PCI-X可达1GB/s，系统总 线传输速率也由66MB/s提高到100MB/s甚至更高的 133MB/s、150MB/s、200MB/s。
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• 根据总线的数据传输方式 ，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
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总线的分类（续）
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计算机总线结构示意图
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总线的分类（续）
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•片内总线
在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路。
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• 总线的基本概念 • 内部总线 • 外部总线
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3.1 总线的基本概念
•总线的定义 总线就是一组信号线的集合，它定义了各引 线的信号、电气和机械特性，使计算机系统 内部的各部件之间以及外部的各系统之间建 立信号联系，进行数据传递和通信。
数据总线D：用于传递数据信息
总线宽度：数据信号线的根数。 决定设备获得最大性能 影响计算机系统性能
地址总线A：用于传递地址信息
地址总线宽度： 地址线的根数 决定直接寻址能力 避免IO地址与内存地址的重叠
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：提供电源
•总线的特点
• 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
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• 采用总线标准设计、生产的计算机模 板和设备具有很强的兼容性
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3.1.1 总线的分类
• 按照总线内部信息传输的性质 ，总线可分为
•信号线数 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地址 总线、控制总线和电源总线的总和。信号线数 与总线性能不成正比，但一般与复杂度成正比。
•总线控制方式
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包括并发工作、自动配置、仲裁方式、 逻辑方式、计数方式等。
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几种微型计算机总线性能参数
名称
•片内总线 (On-Chip BUS)
在集成电路的内部，用来连接各功能单元 的信息通路
•内部总线（Internal Bus)
用于计算机内部模块（板）之间通信
•外部总线（External Bus)：又称通讯总线
用于计算机之间或计算机与设备之间通信
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总线的分类（续）
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•同步方式 可分为同步方式和异步方式。在同步方式下，总线
上主模块与从模块进行一次数据传输的时间是固定 的，并严格按照系统时钟来统一定时主模块、从模 块之间的传输操作，只要总线上的设备都是高速的， 就可达到很高的总线带宽。
•总线复用 采用多路复用技术，可以减少总线的数目。
总线的分类（续）
•内部总线：系统总线或板级总线
– 内部总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微 机总线就是指系统总线，如STD总线、PC总线、ISA总线、 PCI总线等
– 按功能可分为数据总线DB、地址总线AB、控制总线CB、 和电源总线PB
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受芯片面积及对外引脚数的限 制，片内总线大多采用单总线结 构，这有利于芯片集成度和成品 率的提高，而对于内部数据传送 速度要求较高的，也可采用双总 线或三总线结构。
ASIC技术的出现，用户也可 以按照自己的要求，借助于适 当的EDA工具，设计自己的芯 片。
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STD
Z-80， IBM-PC 系列机
2MB/s 8/16位 2MHz 同步
24 无限制
ISA(PCAT)
适用机型
80286,386, 486系列机
最大传输率 总线宽度 总线频率 同步方式 地址宽度 负载能力 信号线数 64位扩展 多路复用
8MB/s 8/16位 8MHz 半同步
24 8 98 不可 非
EISA
386,486,586 IBM系列 机
33MB/s 32位
8.33MHz 同步 32 6 143 无规定 非
•数据总线:DB 用于传送数据信息 •地址总线:AB 是专门用来传送地址的 •控制总线:CB 控制总线包括控制、时序和中断信号线 •电源总线:PB 用于向系统提供电源
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DB AB CB PB
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总线的分类（续）
• 按照总线在系统结构中的层次位置 ，总线可分为
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总线的分类（续）
•外部总线
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• 如：IEEE-488ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱRS-232C、RS-485等
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3.1.2 总线主要性能指标
•总线频率 即总线工作时钟频率，单位为MHz，它是影响总
线传输速率的重要因素之一。