第7章 系统总线
简述对计算机系统总线的理解

计算机系统总线是连接计算机内部各个部件的公共通道,也称为系统总线或主板总线。
它负责传输数据、地址和控制信号,是计算机系统中非常关键的部分之一。
计算机系统总线通常包含三种类型的线路:数据总线、地址总线和控制总线。
其中,数据总线用于传输数据,地址总线用于传输内存地址和I/O设备地址,控制总线用于传输控制信号,例如读写命令、中断请求等。
计算机系统总线的速度和带宽决定了计算机系统的性能。
随着计算机硬件的不断升级和更新,计算机系统总线的速度和带宽也在不断提升。
目前,计算机系统总线的标准包括PCI、AGP、USB、SATA、Ethernet等,它们分别用于不同类型的接口和设备。
除了速度和带宽之外,计算机系统总线还需要具备可靠性、兼容性和扩展性等特点。
因此,计算机系统总线的设计和开发需要综合考虑各种因素,以满足不同用户和应用场景的需求。
计算机组成原理第七章单元测试(含答案)

第七章、系统总线
系统总线测试
1、从信息流的传送效率来看,()工作效率最低。
A、三总线系统
B、单总线系统
C、双总线系统
D、多总线系统
2、系统总线地址的功能是()。
A、选择主存单元地址
B、选择进行信息传输的设备
C、选择外存地址
D、指定主存和I / O设备接口电路的地址
3、计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时()。
A、减少了信息传输量
B、提高了信息传输的速度
C、减少了信息传输线的条数
D、加重了CPU的工作量
4、IEEE1394的高速特性适合于新型高速硬盘和多媒体数据传送,它的数据传输率最高可以达到()。
A、100 Mb/秒
B、200 Mb/秒
C、400 Mb/秒
D、300 Mb/秒
5、异步控制常用于()作为其主要控制方式。
A、在单总线结构计算机中访问主存与外围设备时
B、微型机的CPU中
C、硬布线控制器中
D、微程序控制器中
6、当采用()对设备进行编址情况下,不需要专门的I/O指令。
A、统一编址法
B、单独编址法
C、两者都是
D、两者都不是
参考答案如下:
1。
总线结构概述范文

总线结构概述范文总线结构是计算机组成中的重要概念,它用于连接计算机的各个组件,包括CPU、内存、输入输出设备等,实现它们之间的信息传递和数据交换。
总线结构决定了计算机的性能、扩展能力和可靠性。
总线结构可以分为系统总线和外设总线。
系统总线是计算机内部各个组件之间传输数据和控制信号的通道,包括地址总线、数据总线和控制总线。
外设总线则是连接计算机与外部设备之间的接口,用于数据输入和输出。
在总线结构中,地址总线用于传输访问内存或外设所需的地址信息,它决定了计算机可以寻址的内存空间大小。
数据总线用于传输数据,它决定了计算机能够同时传输的数据位数。
控制总线用来控制各个设备的工作状态,包括读写控制、时序控制等,它决定了计算机的操作方式和数据传输的顺序。
总线结构可以分为单总线结构、双总线结构和多总线结构。
单总线结构是最简单的总线结构,所有的组件共享一条总线,这种结构简单、成本低,但是并发性能差。
双总线结构是在单总线结构的基础上增加了数据总线,将数据传输和控制传输分开,提高了并发性能。
多总线结构是在双总线结构的基础上增加了多条数据总线和控制总线,可以实现更复杂的数据交换和并行处理。
总线结构的选择取决于计算机的应用需求和性能要求。
在一般的个人计算机中,通常采用双总线结构或多总线结构,以提高计算机的运行速度和并发性能。
在服务器和超级计算机等大型计算机中,通常采用更复杂的多总线结构,以满足高性能计算的需求。
总线结构的设计需要考虑以下几个方面的因素。
首先是带宽,即总线能够传输的数据量,它决定了计算机的数据传输速度。
其次是传输的延迟,即数据从发出到接收的时间间隔,它决定了计算机的反应速度。
再次是可扩展性,即总线能够连接的设备数量和种类,它决定了计算机的可拓展性和灵活性。
最后是可靠性,即总线能够正常工作的稳定性和容错性,它决定了计算机的可靠性和持久性。
总的来说,总线结构是计算机组成的重要组成部分,它实现了计算机内部各个组件的连接和数据交换,决定了计算机的性能、扩展能力和可靠性。
计算机组成原理(第4版)课件第7章 总线(第4版)

7.4 总线标准
总线的标准制定通常有两种途径,一 种是由具有权威性的国际标准化组织制定 并推荐使用的,称为正式标准;另一种是 由某个或某几个在业界具有影响力的设备 制造商提出,而又被业内其他厂家认可并 广泛使用的标准,即所谓事实标准,这些 标准可能需要经过一段时间的使用,被厂 商提供给有关组织讨论之后才能成为正式 标准。
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2.总线事务
通常把在总线上一对设备之间的一次信
息交换过程称为一个“总线事务”,把发出
总线事务请求的部件称为主设备,与主设备
进行信息交换的对象称为从设备。例如CPU
要求读取存储器中某单元的数据,则CPU是
主设备,而存储器是从设备。总线事务类型
通常根据它的操作性质来定义,典型的总线
事务类型有“存储器读”、“存储器写”、
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7.4.1 系统总线标准
通常,微机的系统总线都做成多个插 槽的形式,各插槽引脚通过总线连在一起。 总线接口引脚的定义、传输速率的设定、 驱动能力的限制、信号电平的规定、时序 的安排以及信息格式的约定等,都有统一 的标准。
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7.4.1 系统总线标准(续)
1.PC/XT总线
PC/XT总线是早期PC/XT微机所配备 的系统总线,是9位总线标准。
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7.1 总线概述
总线是一组能为多个部件分时共享的 公共信息传送线路。共享是指总线上可以 挂接多个部件,各个部件之间相互交换的 信息都可以通过这组公共线路传送;分时 是指同一时刻总线上只能传送一个部件发 送的信息。
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7.1 .1 总线的基本概念
总线采用分时共享技术,当总线空闲 (所有部件都以高阻状态连接在总线上) 时,如果有一个部件要与目的部件通信, 则发起通信的部件驱动总线,发出地址和 数据。其他以高阻状态连接在总线上的部 件如果收到与自己相符的地址信息后,即 接收总线上的数据。发送部件完成通信后, 将总线让出(输出变为高阻态)。
计算机控制系统第7章总线技术课件

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二、SPI总线的时序
在实际应用中,各I/O芯片只能在收到CPU发出的使能命令后,才能 向CPU传送数据或从CPU接收数据,并遵循“高位(MSB)在前,低位(LSB) 在后”的数据传输格式。
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三、SPI模式
CPHA=0时,SPI时序
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CPH=1时,SPI时序
现数字通信,属于模拟系统向数字系统转变过程中工业过程控制的过渡性
产品,因而在当前的过渡时期具有较强的市场竞争能力,得到了较好的发 展。
HART通信模型由3层组成 :物理层、数据链路层和应用层。物理层采
用FSK(Frequency Shift Keying)技术在4~20mA模拟信号上迭加一个
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二、OSI参考模型与现场总线通信模型
典型的现场总线协议模型
如图所示。它采用OSI模型中的
三个典型层:物理层、数据链
路层和应用层,并增加一个现
场总线访问子层,以取代OSI模
型中第3~6层的部分功能,以
满足工业现场应用的要求。它
是OSI模型的简化形式,其流量
与差错控制在数据链路层中进
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(2)根据总线的用途和应用环境,总线可以有如下3种类型
①局部总线
②系统总线
③外总线
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(3)根据总线传送信号的形式,总线又可分为2种
①并行总线 如果用若干根信号线同时传递信号,就构成了并行总线。并行总线 的特点是能以简单的硬件来运行高速的数据传输和处理。 ②串行总线 串行总线是按照信息逐位的顺序传送信号。其特点是可以用几根信 号线在远距离范围内传递数据或信息,主要用于数据通信。 显然,上面提到的总线和局部总线均属于并行总线范畴。而现场总 线(Fieldbus)则是连接工业过程现场仪表和控制系统之间的全数字化、 双向、多站点的串行通信网络。
第7章Avalon接口规范(一)

byteenable
2, 4, 6, 8, 16, 32, 64, In 128
字节使能信号。在对宽度大于8位的存储器进行写传输时,该信号用于选择特定的字节
No 段。
若使用了该信号,writedata信号页必须使用,writebyteenable信号不能使用。
Avalon端口分为主端口和从端口:主端口可以在 Avalon总线上发起数据传输,目标从端口在Avalon 总线上响应主端口发起的数据传输
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Avalon总线相关基本概念
主端口和从端口
Avalon主端口和从端口之间没有直接的连接,主、 从端口都连接到Avalon交换架构上,由交换架构来 完成信号的传递。 信号传输过程中,主端口和交换架构之间传递的信 号与交换架构和从端口之间传递的信号可能有很大 的不同。 在讨论Avalon传输时,必须区分主从端口。
主从端口对 周期
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Avalon总线相关基本概念 主从端口对
主从端口对:在数据传输过程中,通过Avalon交换 架构连接起来的主端口和从端口。
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Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon信号
主端口和从端口 传输
主从端口对 周期
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Avalon总线相关基本概念 Avalon外设
Avalon外设通过Avalon交换架构进行数据传输
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Avalon总线相关基本概念 Avalon外设 Avalon信号
主端口和从端口 传输
计算机组成原理第七篇课件

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计算机组成原理
⊙第七章系统总线
7.1.1 总线的基本概念 (5/5)
3.系统总线的组成
一个系统总线通常由一组控制线、一组数据线和 一组地址线构成。也有些总线没有单独的地址线, 地址信息通过数据线来传送,这种情况称为数据 线和地址线复用。
– 数据线用来承载在源部件和目的部件之问传输的信息, 这个信息可能是数据、命令、或地址(如果数据线和 地址线复用的话)。
CPU
I/O总线
存储总线 存储器
外设
(a)以CPU为中心
存储器
I/O总线
存储总线 CPU
外设
(b)以存储器为中心
存储总线
CPU
存储器
通道
I/O总线
外设 外设
(c)采用通道形式 图7-2 双总线的组成结构
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计算机组成原理
⊙第七章系统总线
7.1.2 总线的连接方式 (3/4)
1. 连接方式
(3)多总线结构
– 地址线用来给出源数据或目的数据所在的主存单元或 I/O端口的地址。
– 控制线用来控制对数据线和地址线的访问和使用。
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计算机组成原理
⊙第七章系统总线
计算机原理职教(中专)版 第7章 系统总线

7.2 总线结构与接口
7.2.1 总线结构
1. 总线结构及连接方式
系统总线的实体是一组传送线,但实际上还包括了 一系列相关的逻辑,如总线控制权的申请、批准 与转移、总线状态信号产生、总线传送操作的时 序控制、读/写操作控制等。这些逻辑或在CPU 中,或设置专门的总线控制器。在现代计算机系 统中,各大部件均以系统总线为基础进行互连, 系统总线的结构有多种,按照连接方式的不同, 计算机系统中采用的总线结构有单总线结构和多 总线结构
3. 控制总线CB(ControI Bus)
控制总线是专供各种控制信号和状态 信息使用的传递通道,总线操作各项 功能都是由控制总线完成的。它主要 用于传送各类控制/状态信号,控制总 线信号是总线信号中种类最多、变化 最大、功能最强的信号,也是最能体 现总线特色的信号。
。
4. 电源线
许多总线标准中都包含了电源线的定义, 主要有十5V逻辑电源;6ND逻辑电源 地;一5V辅助电源;土12V辅助电源; AGND辅助地线。
准同步总线:采用同步异步相结合的方式。 既有同步总线控制简单的优点,又具有异 步总线时间利用率高的优点。
7.1.3系统总线的组成
系统总线由数据总线、地址总线、控制 总线和电源线组成。
1. 数据总线DB(Data Bus)
数据总线用于设备之间的数据传送,一 般为双向传送。数据总线的一个重要 指标是宽度,根据数据总线的宽度可 将系统总线分为8位总线、16位总线、 32位总线、64位总线等。
·并行总线 并行总线中的数据线有多根, 可同时传送多个二进制位,通常将数据总 线上可同时传送的二进制位数称为数据通 路宽度。系统总线一般是并行总线,其数 据通路宽度多与CPU一致,并为字节(8位) 的整数倍。
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设备 n
一、总线请求和裁决
2. 分布式裁决
TR0 TR1 TR2 TR3 设备 1 数据线 设备 2 设备 3 设备 4
二、控制算法
裁决算法: 1. 静态优先级:如从0计数 2. 平等算法:如连续计数 3. 动态优先级:如LRU 4. 先来先服务:FIFO 释放算法: 1. 用完时释放 2. 申请时释放 3. 抢占时释放
3.微机总线
4) IEEE 1394串行接口标准 1994年9月成立了IEEE 1394行业协会,促 成了数字音频、视频设备基于IEEE 1394的家 庭网络标准。发表了确保IEEE 1394高品质和 互换性的标准书,并在IEEE 1394-1995的基础 上,开始研究和发展传输速率最高可达 3.2Gb/s的IEEE 1394b产品。
位时间 串行信号 采样时刻 起始位检测 起始位确定 第一数据位采样
接口结构
IO 读 IO 写 数据总线 片选 寄存器选 总线 接口 发送缓存寄存器 发送寄存器 串行输出 TxD 控制 逻辑 接收寄存器 接收缓存寄存器 串行输入 RxD
出错标志
1. 奇偶错误 2. 帧错误 3. 溢出(丢失)错误(overrun error)
3.微机总线
总线外设接口(续): IDE接口和SCSI接口是当前在微机、工作 站和服务器中广泛应用的接口,一般来讲,在 微机中用IDE接口,在工作站/服务器或小型机 中使用SCSI接口。
3.微机总线
总线外设接口(续): IDE和EIDE接口 IDE(integrated drive electronics)是从IBM PC/AT 上使用的ATA接口发展而来的.
3.微机总线
2) 串行数据通信接口标准 几乎在所有计算机中都采用的串行接口 标准是 EIA RS-232C 标准。
3.微机总线
3)USB(通用串行总线)接口 USB是一种通用万能插口,可用USB端口: 显示器、键盘、鼠标、调制解调器、游戏杆、 打印机、扫描仪、视频相机等。还可将一些 USB外设进行串接,即一大串设备共用PC机上 一个端口。 .USB总线可提供电源。 .USB外设可以热插拔。
练习
4.PCI总线是一种() A.与CPU直接相连的系统总线 B.时钟同步输入/ 输出总线 C.高速的串行总线 D.局部总线 5.主机与I/O设备传送数据时,CPU的效率最低的 是() A.程序查询方式 B中断方式 C DMA方式 D通道方式 6.中断系统的实现是依靠()来实现的 A.硬件 B软硬结合 C软件 D操作员
1. 基本概念
1.同步通信 续) 同步通信(续 同步通信
总线时钟 地址 数据 t0 t1 t2 t3
同步总线的数据传输时序
1. 基本概念
2. 异步通信 串行异步通信:起始检测 并行异步通信:握手信号 非互锁:
地址与模式 就绪 应答
1. 基本概念
2. 异步通信(续) 全互锁:(四边沿协议)
地址与模式 就绪 应答
练习
1.根据传送信息的种类不同,系统总线可分为() A.地址线和数据线 B.地址线.数据线.控制线 C.地址线.数据线和响应线 D.数据线和控制线 练习 2.可以在两个方向同时传输信息的总线() A.单向总线 B.半双工总线 C.全双工总线 D. 单工总线 3.不同的信号公用同一条信号线分时传输,这种方式 () A.串行传输 B.并行传输 C.复合传输 D.消 息传输
二、并行总线接口
功能部件。 1. 系统时钟驱动器。 2. 电压控制模块。 3. 总线主设备。 4. 总线从设备。 5. 总线请求部件。 6. 中断处理部件。 7. 总线仲裁器。 8. 中断部件。
教学过程
1.总线的概念 2.总线控制与接口 3.总线微机标准
ห้องสมุดไป่ตู้
3.微机总线
3.微机总线
1. ISA 总线 ISA 为工业标准总线,是IBM公司为其生 产的PC系列微机制定的总线标准。ISA总线的 最大传输率为5MB/s。
3.微机总线
IEEE 1394有以下主要特点: 1) 高速率。IEEE 1394—1995中规定传输率为 200Mb/s到400Mb/s,IEEE 1394b中规定的传输 率为800Mb/s到3.2Gb/s,其实400Mb/s已能满 足应用要求。 2) 实时性。 3) 总线结构。 4) 热插拔。 5) 即插即用。
1. 基本概念
信息传输方式: 1. 串行传输 波特率与比特率 同步与异步 2. 并行传输 猝发式 3. 复合传输(总线复用) 4. 消息传输(如RamLink, PCI, SCSI)
1. 基本概念
通信方式: 通信方式: 1. 同步通信 .串行同步:信号编码 .并行同步:专用时钟信号线 优点:时序关系简单,实现简单。 缺点:在设备速度不一致时按最坏情况确定, 不能太长(时钟相移)。 实例:EIDE硬盘接口
一、总线请求和裁决
1. b)集中式裁决计数器定时
总线 控制 器
设备 1 BR BS Count 数据
设备 2
设备 n
BR: 总线请求 BS: 总线忙 Count: 计数
一、总线请求和裁决
1. c)集中式裁决独立请求
BR1 BG1 总线 控制 器 BR2 BG2 BRn BGn 数据 BRx: 总线请求 BGx: 总线允许 设备 1 设备 2
3.微机总线
4. PCI总线 外围部件互连(peripheral component interconnect,简称PCI)总线也为局部总线。 Intel公司于1992年6月和1995年6月颁布了 PCI V1.0和V2.1规范。PCI是一种同步且独立于 处理器的32位(V2.1支持64位)局部总线,实现 即插即用(P&P) 。
3.微机总线
PCI V1.0支持33MHz工作频率,最大传输 率为132MB/s;而工作在V2.1支持的66MHz频率 时,其传输率为264MB/s,或528MB/s。
3.微机总线
总线外设接口 计算机的外部设备,如磁盘驱动器、CDROM、鼠标器、键盘、显示器等,都是独立的 物理设备。与主机相连时,必须按照规定的物 理互连特性、电气特性等进行连接,这些特性 的技术规范,称为接口。
3.微机总线
3. VESA总线 VESA(Video Electronics Standards Association)总线是“视频电子标准协会”于 1991年推出的32位局部总线,显示卡、网络卡 等通过局部总线控制器与CPU总线相连,局部 总线时钟与CPU时钟同步。 总线时钟为33MHz,传输率最大为132MB/s。
计算机系统与结构
第7章 系统总线
教学目标
了解总线的基本概念 掌握总线的控制与接口 了解总线的标准
教学重点
了解总线的基本概念 掌握总线的控制与接口 了解总线的标准
教学过程
1.总线的概念 2.总线控制与接口 3.总线微机标准
1. 基本概念
一、总线的分类 .物理特性 电缆式、主板式、背板式 .功能特性 芯片级、板级、系统级 .电气特性 单端方式与差分方式
总线接口
为什么要用总线接口?
一、串行总线接口
通用异步接收器/发送器(UART):
校 验 位 结 束 位
空闲位
起 始 位 0
数据位
1
1/0 1/0 1/0 1/0 1/0 低 位
1/0 1/0 1/0 1/0 1 高 位
串行接收方式
1. 起始位检测:m倍取样 2. 数据位取样:隔m个采样周期后取样一次,共 n次 3. 停止位检测:隔m个采样周期后取样并检测
练习
7.在微机中,主机和高速硬盘进行数据交换一般 采用() A.程序控制方式 B.DMA方式 C.程序直接控制 D.IOP 8.通道程序主要是由()组成的 A.机器指令 B.I/O指令 C.通道指令 D.通道状态字 9.为允许多重中断,通常将现场及断点保存在() 中 A.ROM B.通用寄存器 C.中断向量表 D.堆栈
3.微机总线
SCSI接口 小型计算机系统接口(small computer system interface,简称SCSI)是当前最流行 的小型机和微型机的外部设备接口标准,1986 年美国国家标准局(ANSI) 制定出SCSI标准, 被国际标准化组织(ISO)确认为国际标准。
3.微机总线
3 其他外设接口 1) IEEE-488 总线标准 IEEE-488 总线,最初是为电子仪器设 计的并行接口总线,已在电子仪器厂家中广 泛应用,HP(惠普)公司除用于电子仪器,还 应用于计算机。
3.微机总线
IDE标准有三点限制: 1) 读写磁盘的数据传输率一般不超过15MB/s。 2) 最多可连接两个IDE设备(磁盘机或其他)。 3) 如果连接磁盘驱动器,每个磁盘驱动器容量不 超过528MB。
3.微机总线
EIDE标准改进: 1) 读写磁盘的数据传输率可达12MB/s~18MB/s。 2) 最多可连接4个IDE设备。 3) 每个磁盘驱动器的容量可超过528MB。
3.微机总线
2. EISA 总线 1989年,Compaq,HP,AST,Epson,NEC 等 九家计算机公司联合推出了一个32位总线标 准——扩充工业标准(Extended Industrial Standard Architecture,简称EISA)。 1) 总线支持 CPU,DMA 设备和总线主设备对存 储器的32位地址寻址,16位或32位数据传送宽 度。 2)总线时钟为8MHz。32位的 DMA 的传输率可达 33MB/s。
1. 基本概念
3. 半同步方式
t0 CLK 地址与模式 就绪 应答 t1 t2 t3 t4 t5
1. 基本概念
系统总线:
一个单处理器系统中的总线分为: 1)内部总线 内部总线:CPU内部连接各寄存器及运算部件 内部总线 之间的总线。 2)系统总线 系统总线:CPU同计算机系统的其他高速功能 系统总线 部件,如存储器、通道等互相连接的总线。 3) I/O总线 总线:中、低速I/O设备之间互相连接的总 总线 线。