微机原理及接口技术 教学课件 ppt 作者 胡 蔷 第5章 总线
47页1、1,第5章 总线,内容提要:本章主要介绍了微处理器总线的分类、组成、传输方式等基本概念,描述了几种常用的总线结构。 学习目标:重点掌握PCI总线、USB总线、IEEE 1394总线相关信号的定义、分配等常用信息和使用方法。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,2,第5章 总线,本章目录 5.1 总线概述 5.2 几种总线标准 小结,机械工业出版社 微机原理及接口技术,3,5.1 总线概述,为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路配置以适当的接口电路与各部件和外设连接,这组共用的连接线路被称为总线。 总线是用来连接各部件的各种信号线的集合,换言之,总线是一种在多于两个模块(设备或子系统)间传送数据、地址和控制信息的公共通道。为在各模块之间实现信息共享和交换,总线由传送信息的物理介质以及一套管理信息传输的协议所构成。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,4,1总线分类,在微机系统中,有各种各样的总线,这些总线可以从不同的层次和角度进行分类。 (1)按总线的功能分类 1) 地址总线; 2) 数据总线; 3) 控制总线。 通常所说的总线都包括上述三个组成部分:地址总线(AB)用来传送地
2、址信息,数据总线(DB)用来传送数据信息,控制总线(CB)用来传送各种控制信号。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,5,(2)按总线的层次结构分类 1)CPU总线:它包括地址线(CAB)、数据线(CDB)和控制线(CCB),用来连接CPU和控制芯片。 2)存储总线:它包括地址线(MAB)、数据线(MDB)和控制线(MCB),用来连接存储控制器和DRAM。 3)系统总线:它也称为I/O通道总线,包括地址线(SAB)、数据线(SDB)和控制线(SCB),用来连接扩充插槽上的各扩充板卡。系统总线有多种标准,以适用于各种系统。 4)外部总线:它用来连接外设控制芯片,如主机板上的I/O控制器和键盘控制器,包括地址线(XAB)、数据线(XDB)和控制线(XCB)。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,6,(3)按总线在微机系统中的位置分类 1)机内总线:上面介绍的各类总线都是机内总线。 2)机外总线:它是指与外部设备接口的总线,实际上 是一种外设的接口标准。 目前在PC上流行的接口标准有IDE, SCSI, USB和IEEE 1394四种。前两种主要是与硬盘、光驱等IDE设备接口,后面两种新型外
3、部总线可以用来连接多种外部设备。 (4)按总线的通信方式分类 计算机的通信方式可分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。 1)并行总线:并行总线通信速度快,实时性好,但由于占用的口线多,不适合小型化产品。 2)串行总线:串行总线通信速率虽低,但在数据通信量不很大的微处理器电路中,显得更加简易、方便、灵活。 (5)局部总线分类 局部总线可分为专用局部总线和PCI总线。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,7,2.总线特性,(1) 物理特性:指总线的物理连接方式,包括总线的根数、总线接头的形状、引脚排列形式及编号顺序等。 (2) 功能特性:指总线中每根线的作用,一般分为3种功能,即常用的三大总线-地址总线、数据总线、控制总线。 (3) 电气特性:指总线中每根线的有效电平范围、信号传送方向。一般规定进入CPU的信号称输入信号,从CPU发出的信号称输出信号。 (4) 时序特性:定义总线中每根线的时序,即每根线在哪个时钟周期有效。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,8,3.总线完成一次数据传输要经历四个阶段,(1) 申请(Arbitration)占用总线阶段:需要使用总
4、线的主控模块(如CPU或DMAC)向总线仲裁机构提出占有总线控制权的申请。由总线仲裁机构判别确定,把下一个总线传输周期的总线控制权授给申请者。 (2) 寻址(Addressing)阶段:获得总线控制权的主模块,通过地址总线发出本次打算访问的从属模块,如存储器或I/O接口的地址,通过译码使被访问的从属模块被选中,从而开始启动。 (3) 传数(Data Transfering)阶段:主模块和从属模块进行数据交换。数据由源模块发出经数据总线流入目的模块。对于读传送,源模块是存储器或I/O接口,而目的模块是总线主控者CPU;对于写传送,源模块是总线主控者,如CPU,而目的模块是存储器或I/O接口。 (4) 结束(Ending)阶段:主、从模块的有关信息均从总线上撤除,让出总线,以便其他模块能继续使用。,机械工业出版社 微机原理及接口技术,9,4. 实现总线传输的控制,(1)同步传输:同步传输是采用精确稳定的系统时钟,作为各模块动作的基准时间。模块间通过总线完成一次数据传输(即一个总线周期),时间是固定的,每次传输一旦开始,主、从模块都必须按严格的时间规定完成相应的动作。 (2)异步传输:同步传
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