N009第9章 总线.ppt

1、，第9章总线，总线基本概念，9.1，系统总线结构，9.2，总线信息传输方法，9.3，总线仲裁和计时，9.4，牙齿章节摘要，实用总线计算机中的数据分时和共享是总线的两个茄子基本属性。共享是多个部件连接到同一总线上的总线连接，可以在每个部件之间交换信息。分时是指在同一时刻，总线只能发送一个部件牙齿发送的信息。9.1总线基本概念、1、总线特性、传记特性、传记特性表示总线上每条传输线的信号传输方向和有效水平范围。机械特性机械特性是指机械连接方法的总线特性。功能特性功能特性表示总线中每个传输线的功能。时间特性时间特性表示总线每条传输线有效的时间，以及每条传输线生成的信号之间的时间关系。时间特性通常可以用

2、信号的时序图表示。只有根据总线特性严格设计的部件或外围接口才能确保系统的可靠传输和运行。第二，总线分类，按连接的部件对CPU内部总线分类：内部总线，CPU内部部件之间的信息传输行。系统总线：连接CPU和主内存或I/O介面之间的信息传输线，是整个系统连接的基础。通信总线：主要用于电脑系统之间或计算机与外部设备之间的通信。根据资料传输方法，使用并行总线分类多条数据线同时传输一个字节或一个单词的所有位。使用串行总线数据线逐个传输数据。2，总线分类，总线通信定时分类同步总线：是指相互连接的部件或设备都通过统一时钟同步进行同步。也就是说，所有互连的部件或设备必须使用相同的时钟(同步时钟)。必须在规定的时

3、钟节拍内执行规定的总线工作，完成部件或设备之间的信息交换。异步总线：通过接受设备传输和设备互操作性请求(request)和确认(acknowledgement)信号来调整行为的信号握手方式，无需依赖所有部件或设备内部计时活动的集成时钟即可工作。总线操作的计时不是固定的。因此，异步总线可以与多种设备兼容，无需担心时钟转换或同步问题，也没有总线长度限制牙齿。例如，firewire协议(Firewire或IEEE1394)和USB2.0协议都是异步总线协议。3，总线性能指标，总线宽度：数据总线宽度，一次总线操作中总线传输数据位的数量，通常为8、16、32和64位。总线周期：总线操作所用的时间。总线频

4、率：总线工作频率(以MHZ为单位)。工作频率越高，总线运行速度越快，总线带宽越大。总线带宽(标准传输速率):指示在单位时间内可以在总线上传输的数据量(每秒百万字节MB/s)。总线带宽=总线宽度/8总线操作频率MB/s信号线类型：指示信号线是专用还是时分多路复用。地址线和数据线分开设置，可以同时传输地址和数据，从而提高写入性能。分时重用可以提高总线利用率。仲裁方法：表示中央或分散判决。计时方法：指示同步或异步方法。根据9.2系统总线结构、连接方法的不同，独立系统使用的总线结构有三种茄子基本类型：单巴士结构、双总线结构和多总线结构。双总线结构，3总线结构，4总线结构，9.3总线信息传输方法，并行传

5、输并行传输：每个数据一条传输线，多位数据同时传输。并行传输的优点是传输速度快。但是，牙齿传输方式具有大量的线，成本高，因此通常在近距离时使用并行传输。在系统总线上传输的信息必须使用并行传输方式。并行波特率指标是最大大数据波特率(MB/S)。例如，时钟频率33MHZ的PCI总线最大大数据传输速率为132MB/S(32位)164MB/S(64位)。9.3总线信息传输方式，串行传输是比特传输，传输是数据线，接收是远距离传输的理想选择。发送方：并行转换、接收方：字符串和转换串行波特率指示器是每秒传输的二进制位数(波特率)。串行传输方法有异步模式和同步模式。串行传输、异步：使用一个字符作为传输单元，即帧

6、。帧信息通常以一个开始位(低级表示)和开始。然后是58位数据位，数据位从低位置向高顺序传输。然后，检查位可能存在，也可能不存在。最后，作为一帧的结束，有12个停止位(高水平)。同步方法：将多个字符传递到一个传输单元或一个数据块，在数据块的开头和结尾标记一个或多个同步字符。数据块中的每个字符不再具有开始和停止附加位。同步方法比异步方法快，但为了使发送端和接收端同步，需要时钟、接口的硬件复杂性。9.3总线信息传输方式，分时传输具有两种茄子意义。一种是总线复用，即在传输线中同时发送地址信息和数据信息，从而减少总线线路数。为此，需要对时间片进行分区，以便在同一总线上徐璐在不同的时间片上执行地址传输和资

7、料传输操作。二是使用分时总线，指向孔刘总线部件。总线是系统的公共资源，可能挂在很多部件牙齿总线上，但是一个小时的总线为交换一对徐璐信息的源设备和目标设备提供服务。因此，如果有多个设备需要使用总线，则总线控制器必须按时间片提供服务。9.4总线仲裁和计时，1，总线仲裁，总线上可以挂很多设备，但每次只能作为一个设备控制和使用总线(称为主设备)。多个设备同时提出总线使用请求时，总线控制器应根据预先确定的原则进行仲裁，并确定总线使用优先级，以确定哪个设备控制总线(称为总线仲裁)。除了CPU，I/O设备还可以发出总线请求。对多个主设备的占用总线请求通常使用优先级或公平策略进行仲裁。根据总线仲裁电路的位置，

8、总线仲裁方法可以分为：1、集中仲裁方法、总线访问控制逻辑成为一个控制器，集中所有总线请求，使用一个特定仲裁算法进行仲裁。牙齿总线控制器可以是处理器内的组件，也可以是独立的控制单元。系统中的每个设备至少有两条控制线连接到总线控制器，一条是发送到总线控制器的总线请求信号BR。另一个是总线控制器发送的总线批准信号BG。(如果可能)还存在发送到总线控制器的总线忙碌信号BS。常用的集中式总线仲裁方法很重要：链查询方法、柜台计时查询方法和独立请求方法。链式祖怀方式，优点：只需几条线就可以实现一定优先级的总线仲裁，链式结构具有设备易于扩展的优点。缺点：对查询链中的电路故障敏感，如果在第I设备界面上出现与该链

9、相关的电路故障，则该设备后面的设备将无法正常工作。查询链的优先级是固定的。如果高优先级设备发出正在使用的总线请求，低优先级设备可能长时间无法获得总线许可。柜台计时查询方法，为总线上的每个设备分配总线地址，为每个设备分配总线地址作为连续值，在总线控制器上设置柜台，如果设备数为N，则柜台数量级N必须满足。在总线请求信号BR和总线使用期间，信号BS与链查询一样连接到控制器。计算器计时查询方法的优先级设置更灵活，但需要添加额外的计数行。独立请求方法，优点：响应速度，即确定优先级响应所需的时间更少，无需按设备查看。此外，优先级控制非常灵活。总线控制器可以根据特定的仲裁算法为每个请求行授予固定优先级。也可

10、以通过编程设置动态优先级。此外，通过阻止(禁止)请求行，可能不会响应来自无效设备的请求。由于独立请求方式的这种优点，现代总线标准一般采用独立请求方式。2、分布式仲裁、分布式仲裁方法没有单独的总线控制器，总线上的每个主设备都有自己的总线仲裁逻辑。每个总线仲裁由每个设备的总线仲裁逻辑根据一定的仲裁算法决定自己是否占用总线。常用的分布式仲裁方法是，在自主式分布式仲裁、自主式分布式仲裁方法中，每个设备都有自己的总线请求线，需要总线请求的每个设备从该总线请求线发送请求信号，并接收来自其他设备的总线请求信号。如果没有收到优先级高于自己的设备的总线请求信号，并且牙齿时间点的“总线忙”信号无效，则设备将立即发

11、出总线使用和“总线忙”信号，从而阻止其他设备使用总线。当一个设备发送总线请求信号时，如果检测到另一个优先级较高的设备也请求使用总线，则该设备将放弃此总线请求。在使用总线的过程中，信号是多个设备共享的信号。自举分布式仲裁方法的缺点是需要更多的连接。每个设备不仅要有发送总线请求的线路，还要有接收其他设备的总线请求行。冲突检测分布式仲裁方式，主要是网络通信总线。每个设备可以独立提出总线请求，在一个设备上执行总线操作时，首先检测另一个设备是否正在使用总线，否则，启用总线使用中，然后使用总线。同时检测多个设备未在总线使用中，如果在总线并发使用中发生冲突，则检测到冲突，并根据特定策略选择冲突各方将接受总线

12、控制的设备。不同的系统可以徐璐有不同的冲突解决策略。例如，在以太网上，当总线并发访问方案发生时，设备可以检测到“冲突”，多个冲突设备停止传输，经过随机延迟时间后，重新抢占总线抢占，直到抢占总线传输数据成功。这样解决了冲突，这就是以太网的不确定性特征，是不可预测的仲裁方案。并行竞争仲裁方式，每个主设备都有自己的仲裁号码和控制器。设备有总线请求时，将相应的仲裁号码发送到孔刘仲裁线。每个设备的控制器将从仲裁线接收的号码与自己的仲裁号码进行比较。大于自己的仲裁号码的，从仲裁线撤回自己的仲裁号码。最后，竞争优胜者的仲裁号码保留在仲裁线上。显然，在这种方案中，仲裁号码越大，优先级越高。并行竞争分散仲裁比自

13、主分散仲裁所需的电缆少。因为在并行竞争分散仲裁中，N根仲裁线可以表示优先级。例如，在并行竞争分布式仲裁中，8个仲裁线共可表示256个优先级，仲裁号码255的设备优先级最高，仲裁号码0的设备优先级最低。在引导分布式仲裁中，请求线为8条，只能仲裁8个优先级，即8个设备。第二，可以分为总线定时、总线信息传输过程、大约五个阶段：请求总线阶段；总线仲裁阶段寻址阶段信息传输阶段结束。为了同步主方、宗方的操作，必须制定时限协议。计时：事件出现在总线上的计时关系。资料传输过程有两种茄子计时方法。同步计时、同步计时、总线上设备公用的时钟信号线、总线上每个信号的出现时间由总线时钟信号确定。同步定时传输频率高。适用

14、于总线长度短、每个功能模块的访问时间相对接近的情况。每个功能模块的访问时间相差很大，会大大降低总线效率。基于异步计时、响应式或联锁机制。不需要统一的公共时钟信号。总线周期的长度是可变的。异步计时的优点是，快速功能模块和慢功能模块可以连接到同一总线。异步定时传输的可靠性高。缺点：总线复杂性和成本增加。9.5实用程序总线标准，ISA总线，一，EISA总线，2，PCI Express总线，3，PCI总线，4，RS-22主要特性包括：默认记忆体位址寻址空间为16mb，I/o寻址空间为64KB是。支持8位或16位数据可访问性15级硬件中断，7级DMA通道。支持8茄子总线事务类型，包括存储读取、存储写入、

15、I/o读取、I/o写入、中断响应、DMA响应、存储更新和总线仲裁。独立时钟，频率8MHZ，最大大数据传输速率16MB/S:信号线共98条，是简单的多主总线之一。除CPU外，DMA控制器、DRAM刷新控制器、处理器智能介面卡等都可以是总线主设备。2、EISA总线、EISA总线、基于ISA总线的扩展开放总线标准、总线控制从CPU分离、多总线主突发传输方式支持。时钟频率8.33MHz。基于原始ISA总线98条线扩展100条线，与原始ISA总线完全兼容。具有32位宽度的单独数据缆线和地址线，8位、16位和32位资料传输，最大大数据传输速率为33 MB/秒。地址线为32位，因此寻址空间为4GB。3、PC

16、I总线、个人组件互连(PCI)总线是英特尔公司牙齿建议的部分总线标准，用于连接硬盘控制器、高速网卡和图形卡等高速外围设备接口。PCI设备可以是主设备或从属设备。连接到PCI总线的设备可以与CPU同时工作。PCI桥接器会使CPI总线(CPU)独立于CPU，并提供资料缓冲功能。3、PCI总线、3、PCI总线、PCI总线主要性能：总线频率33.33/66.66MHz，与CPU时钟频率无关。数据线的宽度为32/64位，最大资料传输速度为132533mb/s。地址线宽度为32/64位。采用同步传输方式和集中式仲裁策略，具有自动配置功能。地址线和数据线的分时多路复用支持无限制的突发数据传输。在牙齿模式下，

17、PCI可以在很短的时间内传输大量数据。PCI显示器支持随插即用技术，配置PCI适配器时，如果配置具有随插即用功能的BIOS，软件()将自动识别卡。PCI总线信号线图表、4、PCI Express总线、PCI Express和PCI实现并行到串行传输方法。PCI Express可以使用点到点串行连接，与以前的并行通道有很大不同，从而建立独立于每个设备的资料传输通道。不再需要向整个系统请求带宽，因此很容易达到高带宽要求。1、PCI Express总线结构和PCI Express系统的主要组件如下：根complex:将CPU和主存储连接到PCI Express线路结构(结构)的设备。在根复合内部，虚拟PCI总线、总线编号始终为0，并且可以连接多个PCI Express通信端口