计算机分类与总线概念ppt课件.ppt

Email:hybi@主讲主讲 毕宏彦毕宏彦第 2 讲嵌入式系统及其电路嵌入式系统及其电路嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦2第第 2 讲讲l从运用角度对计算机分类及所分两从运用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点类计算机的特点l微型计算机系统构造微型计算机系统构造l计算机的位数和总线计算机的位数和总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦3本讲内容本讲内容l从运用角度对计算机分类及所分两从运用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点类计算机的特点l微型计算机系统构造微型计算机系统构造l计算机的位数和总线计算机的位数和总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦4计算机按用途分类及各类的特点计算机按用途分类及各类的特点用于控制的计算机用于控制的计算机又被称之为嵌入式系统，嵌入式系统以又被称之为嵌入式系统，嵌入式系统以测控为目的，构造复杂，种类繁多这测控为目的，构造复杂，种类繁多这类计算机追求的是多功能、高速度、高类计算机追求的是多功能、高速度、高可靠性是以运用为中心，以计算机技可靠性是以运用为中心，以计算机技术为根底，并且软硬件可裁剪，适用于术为根底，并且软硬件可裁剪，适用于运用系统对功能、可靠性、本钱、体积、运用系统对功能、可靠性、本钱、体积、功耗有严厉要求的公用计算机系统。

它功耗有严厉要求的公用计算机系统它普通由嵌入式微处置器、外围硬件设备、普通由嵌入式微处置器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的运用程序等嵌入式操作系统以及用户的运用程序等四个部分组成，用于实现对其他设备的四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能控制、监视或管理等功能用于数值计算的计算机用于数值计算的计算机这类计算机以计算和文这类计算机以计算和文档管理、数据库管理、档管理、数据库管理、进展各种设计、分析计进展各种设计、分析计算以及良好的网络功能算以及良好的网络功能为目的，要求运转速度为目的，要求运转速度越高越好分为大、中、越高越好分为大、中、小、微小、微4 4种系列，开展种系列，开展最快的是微型机最快的是微型机计算机按用途分为两大类：如下计算机按用途分为两大类：如下嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦5本讲内容本讲内容l从运用角度对计算机分类及所分两从运用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点类计算机的特点l微型计算机系统构造微型计算机系统构造l计算机的位数和总线计算机的位数和总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦6微型计算机系统的层次构造运算器运算器 控制器控制器 存放器组存放器组 内存储器内存储器 总线总线输入输出输入输出接口电路接口电路外部存储器、外部设备外部存储器、外部设备 、软件、软件微处置器微处置器微型微型微型微型计计算机算机算机算机微型计算机微型计算机系统系统嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦7微机运用系统层次微机运用系统层次硬件BIOSOS运用程序用户程序嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦8微机系统组成微机系统组成硬硬 件件软软 件件微微 型型计算机计算机系系 统统 微微 型型 计算机计算机〔主机〕〔主机〕外外 设设运算器运算器 〔〔ALUALU〕〕控制器〔控制器〔CUCU〕〕存放器阵列存放器阵列键盘、鼠标键盘、鼠标显示器、打印机显示器、打印机软驱、硬盘、光驱软驱、硬盘、光驱 扫描仪、扫描仪、微处置器微处置器内存储器〔内存储器〔ROM ,RAMROM ,RAM〕〕输入输入/ /输出接口〔输出接口〔I/O I/O 〕〕 系统软件运用〔用户〕软件嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦9明确明确3 3个概念、个概念、3 3个层次个层次l微处置器〔微处置器〔MicroprocessorMicroprocessor〕〕l一个大规模集成电路芯片的一个大规模集成电路芯片的CPUCPUl内含控制器、运算器和存放器等内含控制器、运算器和存放器等l微机中的中心芯片微机中的中心芯片l微型计算机〔微型计算机〔MicrocomputerMicrocomputer〕〕l通常指主机部分：微处置器通常指主机部分：微处置器+ +内存内存+ I/O+ I/O接口接口l还有普通的说法：微机、微型机、还有普通的说法：微机、微型机、l微型计算机系统〔微型计算机系统〔Microcomputer systemMicrocomputer system〕〕l指由硬件〔主机及外设〕和软件共同组成的完好的计算机指由硬件〔主机及外设〕和软件共同组成的完好的计算机系统，真正可投入运用的计算机。

系统，真正可投入运用的计算机嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦10中心级——微处置器l中央处置器，简称中央处置器，简称CPU CPU 〔〔Central Processing Central Processing UnitUnit〕，是计算机的中心，计算机的速度和其他性〕，是计算机的中心，计算机的速度和其他性能首先取决于能首先取决于CPUCPU的性能CPUCPU主要包括：主要包括：l运算器运算器ALUALUl控制器控制器CUCUl存放器组存放器组RegistersRegisterslCPUCPU的内部总线的内部总线l实现运算功能和执行指令的控制功能实现运算功能和执行指令的控制功能嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦11本讲内容本讲内容l从运用角度对计算机分类及所分两从运用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点类计算机的特点l微型计算机系统构造微型计算机系统构造l计算机的位数和总线计算机的位数和总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦12计算机最重要的两个概念：位数和总线位数：位数指计算机内部数据总线的根数(又称为数据线宽度)，它表示计算机一次能传输的数据的最大位数。

嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦13计算机总线计算机总线l微机微机CPUCPU内部有多套总线，其外部也有多套总线内部有多套总线，其外部也有多套总线l总线是构成计算机系统的构架，是一台计算机的多个系统部总线是构成计算机系统的构架，是一台计算机的多个系统部件之间进展数据传输的公共通道借助总线衔接，计算机在件之间进展数据传输的公共通道借助总线衔接，计算机在各系统部件之间传送地址、数据和控制信息因此，总线是各系统部件之间传送地址、数据和控制信息因此，总线是多个模块电路或设备之间传送信息的一组公用信号线多个模块电路或设备之间传送信息的一组公用信号线l任何一套计算机总线都包含地址总线、数据总线、控制总线任何一套计算机总线都包含地址总线、数据总线、控制总线三种一个微机有多套这样的总线现代微机的处置器三种一个微机有多套这样的总线现代微机的处置器(CPU)(CPU)内也包含有多套总线，才干进展流水线作业，同时进展多种内也包含有多套总线，才干进展流水线作业，同时进展多种数据的传送数据的传送嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦14计算机总线类别计算机总线类别l1.2.1 微机的内部总线、系统总线、外部总线l1)内部总线 (又称为板级总线，主要用于主板上各元件之间的数据传送)l(1)I2C总线l(2)SPI总线(串行外围设备接口)l(3)SCI总线(串行通讯接口)l2)系统总线〔主要用于主板与插板之间的数据传送〕l(1)ISA总线l(2)EISA总线l(3)VESA总线l(4)PCI总线l(5)3GIO总线 l3)外部总线l(1) RS-232C总线〔串行总线〕l(2) RS-485总线〔串行总线〕l(3) USB总线〔串行总线〕l(4) CAN总线〔串行总线〕l(5) IEEE-488总线〔并行总线〕嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦15引见一款内部总线－引见一款内部总线－SCISCI总线总线•SCISCI总线，指的是计算机总线，指的是计算机CPUCPU所具有的全双工的以所具有的全双工的以CPUCPU电平输电平输入输出的串行通讯接口总线。

在入输出的串行通讯接口总线在CPUCPU与具有与具有SCISCI总线的其它总线的其它芯片之间进展数据传送时，可以直接运用芯片之间进展数据传送时，可以直接运用CPUCPU的的SCISCI端口衔端口衔接总线进展传送其构造如以下图所示：接总线进展传送其构造如以下图所示：CPU芯片2RXTX芯片1RXTX芯片NRXTXRXTXSCI总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦16引见一款系统总线－引见一款系统总线－PCIPCI总线总线lPCIPCI总线是一种高带宽、独立于处置器的总总线是一种高带宽、独立于处置器的总线它主要用于高速外设和主机相连，如磁线它主要用于高速外设和主机相连，如磁盘控制器、网络接口控制卡、图形显示适配盘控制器、网络接口控制卡、图形显示适配器等PCIPCI总线的任务速度与总线的任务速度与CPUCPU的时钟频率的时钟频率无关，而是采用本身无关，而是采用本身33MHz33MHz的总线频率，数的总线频率，数据总线宽度为据总线宽度为3232位，可扩展到位，可扩展到6464位，所以数位，所以数据传输速率可到达据传输速率可到达132MB/s-264MB/s132MB/s-264MB/s。

嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦17lPCI总线的特点如下：l①PCI总线支持无限突发传输方式l②PCI总线支持并发任务机制，即挂接在PCI总线上的外设能与CPU并发任务PCI总线作为CPU和外设之间的一个中间层，一个或多个PCI总线上的外设经过PCI控制器和CPU总线相连，所以PCI控制器在处置器和PCI总线之间提供了数据缓冲功能，使PCI总线独立于处置器例如当处置器要访问PCI总线上的外设时，CPU可以先把数据写到PCI控制器的数据缓冲器中，在PCI总线把这些数据写入设备的过程中，CPU可以处置其它操作l③PCI总线支持多总线的衔接方式PCI总线可以和其它系统总线相联接，例如在主板上和ISA、EISA或MCA相联接，这样一来，可将系统中的高速和低速设备分别挂接在不同的总线上，如将高速设备挂接在PCI总线上，而将低速设备挂接在ISA、EISA等低速总线上，高速总线和低速总线之间也可以经过PCI桥联接lPCI总线的信号线包括必备的和可选的两类，用这些信号线可以完成寻址、数据处置、接口控制、总线仲裁及其它系统功能PCI总线信号见图1.6引见一款系统总线－PCI总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦18必备的信号线有：①地址数据信号线 AD(31～0)，C/(3～0)，PAR；②接口控制线/FRAME，/TRDY，/IRDY，/STOP，/DEVSEL，IDSEL；③错误报告线 /PERR，/SERR；④仲裁线的/REQ，/GNT；⑤系统信号线的CLK，/RST。

可选的信号线有：①64位总线扩展线AD(63～32)，C/(7～4)，PAR64，/REQ64，/ACK64；②接口控制线 /LOCK；③中断线 /INTA，/INTB，/INTC，/INTD；④Cache支持线 /SBO，SDONE；⑤JTAG边境扫描信号线TDI，TDO，TCK，TMS，PCIPCI总线总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦19l通用串行总线通用串行总线USB(universal serial bus)USB(universal serial bus)是由是由IntelIntel、、CompaqCompaq、、DigitalDigital、、IBMIBM、、MicrosoftMicrosoft、、NECNEC、、Northern Northern TelecomTelecom等等7 7家世界著名的计算机和通讯公司共同推出的一家世界著名的计算机和通讯公司共同推出的一种接口规范它基于通用衔接技术，实现外设的简单快速种接口规范它基于通用衔接技术，实现外设的简单快速衔接，到达方便用户、降低本钱、扩展衔接，到达方便用户、降低本钱、扩展PCPC衔接外设范围的衔接外设范围的目的。

它可以为外设提供电源，而不像普通的运用串、并目的它可以为外设提供电源，而不像普通的运用串、并口的设备需求单独的供电系统另外，快速是口的设备需求单独的供电系统另外，快速是USBUSB技术的突技术的突出特点之一，出特点之一，USB1.0USB1.0的最高传输率可达的最高传输率可达12Mb/s12Mb/s，比串口快，比串口快100100倍，比并口快近倍，比并口快近1010倍，倍，USB2.0USB2.0的最高传输率可达的最高传输率可达480Mb/s480Mb/s，最新研制的，最新研制的USB3.0USB3.0的最高传输率可达的最高传输率可达480MB/s480MB/s，，而且而且USBUSB还能支持多媒体还能支持多媒体l关于关于USBUSB通讯的详细技术，将在本书计算机通讯一章学习通讯的详细技术，将在本书计算机通讯一章学习 引见一款外部总线－引见一款外部总线－USBUSB总线总线嵌入式系统设计嵌入式系统设计主讲教师：毕宏彦20本讲内容小结本讲内容小结l从运用角度对计算机分类及所分两从运用角度对计算机分类及所分两类计算机的特点类计算机的特点l微型计算机系统构造微型计算机系统构造l计算机的位数和总线计算机的位数和总线。