计算机组成原理计算机组成原理第六章总线系统计算机组成原理计算机组成原理6.1总线的概念和结构形态6.1.1总线的基本概念总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。一个单处理器系统中的总线，大致分为三类：(1)内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。(2)系统总线：CPU同计算机系统的其他高速功能部件，如存储器、通道等互相连接的总线。(3)I/O总线：中、低速I/O设备之间互相连接的总线。计算机组成原理计算机组成原理6.1.1总线的基本概念1.总线的特性物理特性：指总线的物理连接方式，包括总线的根数，总线的插头、插座的形状，引脚线的排列方式等。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方向及有效电平范围。时间特性:定义了每根线在什么时间有效。规定了总线上各信号有效的时序关系，CPU才能正确无误地使用。计算机组成原理计算机组成原理6.1.1总线的基本概念2.总线的标准化相同的指令系统，相同的功能，不同厂家生产的各功能部件在实现方法上几乎没有相同的，但各厂家生产的相同功能部件却可以互换使用，其原因在于它们都遵守了相同的系统总线的要求，这就是系统总线的标准化问题。计算机组成原理计算机组成原理微型计算机系统中采用的总线标准有：1.ISA总线，16位，带宽8MB/S；2.EISA总线，32位，带宽33.3MB/S；3.VESA总线，32位，带宽132MB/S；4.PCI总线，32/64位，带宽1GB/S；总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速率，是衡量总线性能的重要指标，单位兆字节每秒(MB/s)。计算机组成原理计算机组成原理【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?设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，根据定义可得Dr=D/T=D×1/T=D×f=4B×33×106/s=132MB/s计算机组成原理计算机组成原理(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?64位=8B，Dr=D×f=8B×66×106/s=528MB/s计算机组成原理计算机组成原理6.1.2总线的连接方式1.单总线结构在许多单处理器的计算机中，使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备，叫做单总线结构。如下图所示此时要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行，以便在某些设备需要使用总线时能迅速获得总线控制权；而当不再使用总线时，能迅速放弃总线控制权。计算机组成原理计算机组成原理单总线结构如下图所示计算机组成原理计算机组成原理2.多总线结构单总线结构中，由于所有的高速设备和低速设备都挂在同一总线上。且总线只能分时工作，即某一时间只能允许一对设备之间传送数据，这就使信息传送的效率和吞吐量受到极大限制。为此出现了多总线系统结构。多总线结构体现了高速、中速、低速设备连接到不同的总线上同时进行工作，以提高总线的效率和吞吐量，而且处理器结构的变化不影响高速总线。计算机组成原理计算机组成原理2.多总线结构计算机组成原理计算机组成原理6.1.4总线的内部结构早期总线的内部结构如图所示，它实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与I/O设备适配器的通道。这种简单的总线一般由50—100条线组成，这些线按其功能可分为三类：地址线、数据线和控制线。简单总线结构的不足之处在于：第一CPU是总线上的唯一主控者。第二总线信号是CPU引脚信号的延伸，故总线结构紧密与CPU相关，通用性较差。计算机组成原理计算机组成原理早期总线的内部结构计算机组成原理计算机组成原理当代总线的内部结构当代流行的总线内部结构，追求的目标是:与结构无关；与CPU无关；与技术无关；多主控者。总线控制器主要完成几个总线请求者之间的协调与仲裁。计算机组成原理计算机组成原理当代总线的内部结构计算机组成原理计算机组成原理整个总线分成如下四部分：1数据传送总线：由地址线、数据线、控制线组成。2仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线。3中断和同步总线：用于处理带优先级的中断操作，包括中断请求线和中断认可线。4公用线：包括时钟信号线、电源...
