六章总线系统.ppt
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1、1,第六章 总线系统,一、总线的概念和结构形态 二、总线接口 三、总线的仲裁 四、总线的定时和数据传送模式 五、HOST总线和PCI总线 六、InfiniBand标准,2,一、总线的概念和结构形态,(一)、总线的概念 总线的定义:计算机系统的互联机构,是多个功能部件之间进行数据传送的公共通路。 总线的分类: 内部总线:CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。 系统总线:CPU同计算机系统的其他高速功能部件互相连接的总线。 I/O总线:中、低速I/O设备之间互相连接的总线。 总线的特性 物理特性:指总线的物理连接方式。 功能特性:描述总线中每一根线的功能。 电气特性:定义每一根线上信号的传递
2、方向及有效电平范围。 时间特性:规定了总线上各信号有效的时序关系。,3,总线的标准化:对总线的特性和操作规则作相应定义。 总线带宽:总线本身所能达到的最高传输速率,单位:兆字节每秒(MB/s)。 设总线时钟频率为f,总线数据宽度为D字节,则总线带宽: Dr=Dxf 例1、(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据,假设一个总线周期等于一个总线时钟周期,总线时钟频率为33MHz,则总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据,总线时钟频率升为66MHz,则总线带宽是多少? 1) Dr = = Df =4B33M/s=132MB/s (2) Dr= Df =8B66M/s=
3、528MB/s,4,(二)、总线的连接方式 单总线结构(系统总线) 各部件分时占用。 主存与外设操作方式相同。 优点:设计简单,系统扩展容易。 缺点:速度慢,效率低。,接口,也叫适配器,是CPU和I/O设备之间传送信息而设的转换逻辑部件。,5,多总线结构 不同速度设备可同时工作。 不同总线通过桥连接。 桥:一种具有缓冲、转换、控制功能的逻辑电路。 系统的效率和吞吐量大。,6,(三)、总线的内部结构 简单总线组成:即处理器的芯片引脚 数据线(总线) 双向传输,用来传送数据。 数据线长度即数据通路宽度。,7,简单总线组成 地址线: 单向传输,用来传送主存与外设的地址。 地址线的数目与访存容量有关。
4、 控制信号: 单向传输,用来指明数据传送方向、中断控制和定时控制等。 总线的数目与系统功能有关。,8,标准总线结构(由总线控制器控制总线) 数据传送线:由地址线、数据线、控制线组成。 仲裁总线:由总线请求线和总线授权线组成。 中断和同步总线:由中断请求线和中断认可线组成。 公用线:由时钟信号、电源信号、系统复位线等组成。,9,例Pentium机主板总线结构:具有三个层次 CPU总线 PCI总线 ISA总线,10,总线结构对计算机系统性能的影响 最大存储容量 指令系统 吞吐量:指流入、处理和流出系统的信息速率。,11,二、总线接口,信息传送方式 串行传送:只有一根数据线,串行地逐位传送数据。 并
5、行传送:有多根数据线,同时可以传送多个二进制位的数据。 分时传送: 总线复用:数据和地址共用一套线路。 总线部件分时使用一套总线。,12,接口的定义:为CPU和主存、I/O设备之间传送信息而设的转换逻辑部件。 接口的功能: 控制设备操作功能; 数据缓冲、驱动功能; 传送外设工作状态功能; 数据类型、格式转换功能; 整理设置功能; 支持主机采取程序查询、中断、DMA等访问方式功能。,CPU,设 备 控 制 器,数据寄存器,状态寄存器,I/O地址译码 与控制,I/O接口,接口示意图,外设,地址,数据,控制,外设接口 逻辑,13,【例2】 利用串行方式传送字符,每秒钟传送的比特(bit)位数常称为波
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