《微机原理与接口技术》 第8章总线接口 教案 作者:李芷 2002.12.10
第 8 章 总线接口 教 案 作者：李芷 2002.12.10 《微机原理与接口技术》
第8章总接口 8.1总线技术 o8.2系统总线 8.3高速局部总线及其体系结构 ⊙8.4常用的串行总线
第8章 总线接口 8.1 总线技术 8.2 系统总线 8.3 高速局部总线及其体系结构 8.4 常用的串行总线
8.1总线技米 计算机系统是一个信息处理系统,各部件之间存在着 大量的信息流动。因此,计算机的系统与系统之间, 插件与插件之间,以及插件上的芯片之间需要设置公 共通信线路,实现共享总线式的信息传输。 o8.1.1总线和总线结构 ⊙81.2总线类型和总线标准 ⊙8.1.3总线技术
8.1 总线技术 计算机系统是一个信息处理系统，各部件之间存在着 大量的信息流动。因此，计算机的系统与系统之间， 插件与插件之间，以及插件上的芯片之间需要设置公 共通信线路，实现共享总线式的信息传输。 8.1.1 总线和总线结构 8.1.2 总线类型和总线标准 8.1.3 总线技术
8.1.1总线和总线结构 ◆总线是计算机中各模块传输信息的一组公共信号线集合。它为计 算机各个模块之间,或者各个设备之间,甚至模块的各部件之间 提供公共的、标准化的信息通路 ◆总线的特点在于其公用性,即它可以同时挂接多个模块或设备 作为所有挂接模块或设备公共使用的信号载体或通路。总线在同 时刻,只能允许一对模块或设备进行信息交换。当有多个模块 或设备需要同时使用总线进行信息传输时,总线只能采用分时方 式,并且要对总线使用的优先权进行仲裁管理 总线结构包括两部分:传输信息的传输线路和总线控制逻辑。 ◆微机系统采用总线结构有以下优点: (1)简化了系统结构。 (2)优化了硬件和软件设计 (3)便于系统的扩充和更新
8.1.1 总线和总线结构 ◆ 总线是计算机中各模块传输信息的一组公共信号线集合。它为计 算机各个模块之间，或者各个设备之间，甚至模块的各部件之间 提供公共的、标准化的信息通路。 ◆ 总线的特点在于其公用性，即它可以同时挂接多个模块或设备， 作为所有挂接模块或设备公共使用的信号载体或通路。总线在同 一时刻，只能允许一对模块或设备进行信息交换。当有多个模块 或设备需要同时使用总线进行信息传输时，总线只能采用分时方 式，并且要对总线使用的优先权进行仲裁管理。 ◆ 总线结构包括两部分：传输信息的传输线路和总线控制逻辑。 ◆ 微机系统采用总线结构有以下优点： ⑴ 简化了系统结构。 ⑵ 优化了硬件和软件设计。 ⑶ 便于系统的扩充和更新
8.12总线类型和总线标准 1.总线分类 按功能层次可以把总线分成三类 ◆局部总线:局部总线是部件(插件板)内各芯片之间互连的总 线,又称片级总线。它是以微处理器为核心的中央处理器模块或 个很小系统所用的总线 ◆系统总线:系统总线是计算机系统内各功能部件之间相互连接 的总线,又称板级总线或内总线。通常所说的微机总线就是指系 统总线。 ◆通信总线:通信总线是计算机系统之间,或者计算机系统与其 他通信设备之间的通信总线,又称外总线。这种总线不是计算机 所专有的,通常是借用电子工业或其他领域已有的总线并加以应 用而形成的。 微机系统一般采用多级总线结构(例图)
8.1.2 总线类型和总线标准 1. 总线分类 按功能层次可以把总线分成三类： ◆ 局部总线:局部总线是部件（插件板）内各芯片之间互连的总 线，又称片级总线。它是以微处理器为核心的中央处理器模块或 一个很小系统所用的总线。 ◆ 系统总线:系统总线是计算机系统内各功能部件之间相互连接 的总线，又称板级总线或内总线。通常所说的微机总线就是指系 统总线。 ◆ 通信总线:通信总线是计算机系统之间，或者计算机系统与其 他通信设备之间的通信总线，又称外总线。这种总线不是计算机 所专有的，通常是借用电子工业或其他领域已有的总线并加以应 用而形成的。 微机系统一般采用多级总线结构（例图）
微机系统的三级总绲结构 RAM ROM 8255 8253 CPU 局部总线 总线控制逻辑 CPU系统板 系统总线 总线「存储器「打印机丨「显示器|「磁盘 扩展板」扩展板」接口板」接口板」接口板 通信 总线
微机系统的三级总线结构 RAM ······ 总线控制逻辑 CPU系统板 CPU 局部总线 ROM 8255 8253 系统总线 通信 总线 总 线 扩展板 存储器 扩展板 打印机 接口板 显示器 接口板 磁 盘 接口板 ······
8.12总能类型和总线标准 2.总线标准 ◆总线标准是国际上计算机厂家和计算机用户公认的、按照某种约 定的总线互联标准 ◆总线标准一般包括三部分内容:机械结构规范、功能结构规范、 电气规范。 (1)功能结构规范:是总线标准的核心,确定引脚名称、功能及相互 作用的管理规则。包括:数据线、地址线、读/写控制逻辑线 时钟线、电源线和地线等;中断机制;总线主控仲裁;复位、自 启动、联络、休眠维护等应用逻辑 (2)机械结构规范:规定模块尺寸、总线插头、边沿联结器等规格 (3)电气规范:规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态转 换时间等
8.1.2 总线类型和总线标准 2. 总线标准 ◆ 总线标准是国际上计算机厂家和计算机用户公认的、按照某种约 定的总线互联标准。 ◆ 总线标准一般包括三部分内容：机械结构规范、功能结构规范、 电气规范。 ⑴ 功能结构规范：是总线标准的核心，确定引脚名称、功能及相互 作用的管理规则。包括：数据线、地址线、读/写控制逻辑线、 时钟线、电源线和地线等；中断机制；总线主控仲裁；复位、自 启动、联络、休眠维护等应用逻辑。 ⑵ 机械结构规范：规定模块尺寸、总线插头、边沿联结器等规格。 ⑶ 电气规范：规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态转 换时间等
8.1.3总线技术 总线技术包括两个方面:物理连接技术和信号连接技术 ◆总线的物理连接技术—总线的“硬”技术,包括电缆的 选择与连接;用于缓冲的驱动器、接收器的选择与连接; 酌情采用点对点的连接技术,把高速的内部总线与较长的 物理总线相隔离;传输线的屏蔽、接地和抗干扰等。 ◆总线的信号连接技术—总线的“软”技术,除了解决信 号传输的缓冲、匹配等基本连接外,主要指总线判决、总 线握手和中断控制等连接信号相互间的定时和逻辑控制技 术
8.1.3 总线技术 总线技术包括两个方面：物理连接技术和信号连接技术。 ◆总线的物理连接技术——总线的“硬”技术，包括电缆的 选择与连接；用于缓冲的驱动器、接收器的选择与连接； 酌情采用点对点的连接技术，把高速的内部总线与较长的 物理总线相隔离；传输线的屏蔽、接地和抗干扰等。 ◆总线的信号连接技术——总线的“软”技术，除了解决信 号传输的缓冲、匹配等基本连接外，主要指总线判决、总 线握手和中断控制等连接信号相互间的定时和逻辑控制技 术
8.1.3总线技术 1.总线传输周期 总线是模块与模块之间信息传输的公共通道,因此,总线最基本的 任务就是要保证信息能在总线上高速而可靠地传输。总线完成一个 传输周期,一般分成四个阶段 ◆总线请求和判决阶段 需要使用总线的主模块提出总线请求,由总线判决机构确定把下一个 传输周期的总线使用权分配给哪一个请求源 ◆寻址阶段 取得使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址和有 关命令,让参与本次传输的从模块开始启动。 ◆传数阶段 主模块和从模块进行数据传输,数据由源模块发岀,经数据总线传 输到目的模块。 ◆结束阶段 主、从模块的有关信息均从总线上撤除,让出总线
8.1.3 总线技术 1. 总线传输周期 总线是模块与模块之间信息传输的公共通道，因此，总线最基本的 任务就是要保证信息能在总线上高速而可靠地传输。总线完成一个 传输周期，一般分成四个阶段： ◆ 总线请求和判决阶段 需要使用总线的主模块提出总线请求，由总线判决机构确定把下一个 传输周期的总线使用权分配给哪一个请求源。 ◆ 寻址阶段 取得使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址和有 关命令，让参与本次传输的从模块开始启动。 ◆ 传数阶段 主模块和从模块进行数据传输，数据由源模块发出，经数据总线传 输到目的模块。 ◆ 结束阶段 主、从模块的有关信息均从总线上撤除，让出总线
8.1.3总线技术 2.总线判决技术 总线判决(总线仲裁)合理地控制和管理总线上需要占有总线的请求源, 确保任何时刻总线上最多只有一个模块发送信息,不允许产生总线冲 突。当多个源同时提出总线请求时,以一定的优先算法判决哪一个应 获得对总线的占用权。 总线判决方式通常有两种:串行判决和并行判决。 线 总线判 总线允许(BG)C八 总线请求(BR) 决总线忙(BB) 器 总线时钟(BLCK) 串行判决示意图
8.1.3 总线技术 2. 总线判决技术 总线判决（总线仲裁）合理地控制和管理总线上需要占有总线的请求源， 确保任何时刻总线上最多只有一个模块发送信息，不允许产生总线冲 突。当多个源同时提出总线请求时，以一定的优先算法判决哪一个应 获得对总线的占用权。 总线判决方式通常有两种：串行判决和并行判决。 总 线 总线允许(BG) 总 C1 C2 ······ Cn 线 判 决 器 总线请求(BR) 总线忙(BB) 总线时钟(BLCK) 串行判决示意图