第5章总绕技术 本章主要教学内容 >总线的分类、特点和基本功能 >常用系统总线的内部结构及引脚特性 >常用局部总线的内部结构及引脚特性 >常用外部设备总线的结构和特点
本章主要教学内容 Ø 总线的分类、特点和基本功能 Ø 常用系统总线的内部结构及引脚特性 Ø 常用局部总线的内部结构及引脚特性 Ø 常用外部设备总线的结构和特点 第5章 总线技术
第5章总线技术 本章教学目的及要求 从总线的基本概念入手,分析常用的系统总 线和局部总线,熟悉各类总线的特点和功能 掌握系统总线、局部总线的应用 熟悉微机系统中采用的外部设备总线
第5章 总线技术 本章教学目的及要求 l 从总线的基本概念入手，分析常用的系统总 线和局部总线，熟悉各类总线的特点和功能 l 掌握系统总线、局部总线的应用 l 熟悉微机系统中采用的外部设备总线
5.1总线的基本概念 5.1.1总线概述 所谓总线,是指计算机中多个部件之间公用的 组连线,是若干互连信号线的集合,由它构成系统插 件间、插件的芯片间或系统间的标准信息通路。 在微型计算机系统中,总线是各个部件信息交换的 公共通道,各部件之间的联系都是通过总线实现的 总线在计算机中起着重要的作用。微型计算机广泛采 用总线技术,以便简化硬件、软件的系统设计
5.1 总线的基本概念 5.1.1 总线概述 所谓总线，是指计算机中多个部件之间公用的一 组连线，是若干互连信号线的集合，由它构成系统插 件间、插件的芯片间或系统间的标准信息通路。 在微型计算机系统中，总线是各个部件信息交换的 公共通道，各部件之间的联系都是通过总线实现的， 总线在计算机中起着重要的作用。微型计算机广泛采 用总线技术，以便简化硬件、软件的系统设计
随着微型计算机的发展,总线技术也在不断地 发展与完善,并且已经出现了一系列的标准化总线, 这些标准化总线的广泛使用,对微型计算机系统在 各个领域的普及和应用起到了积极的推动作用。为 了使微型计算机应用系统朝模块化、标准化的方向 发展,标准总线应具有以下特点 (1)可以简化计算机软件和硬件的设计; (2)可以简化系统的结构; (3)易于系统的扩展; (4)便于系统的更新 (5)便于系统的调试和维修
随着微型计算机的发展，总线技术也在不断地 发展与完善，并且已经出现了一系列的标准化总线， 这些标准化总线的广泛使用，对微型计算机系统在 各个领域的普及和应用起到了积极的推动作用。为 了使微型计算机应用系统朝模块化、标准化的方向 发展，标准总线应具有以下特点： （1）可以简化计算机软件和硬件的设计； （2）可以简化系统的结构； （3）易于系统的扩展； （4）便于系统的更新； （5）便于系统的调试和维修
5.1.2总线分类 在微型计算机系统中按照总线的规模、用途及应用场合,可 将总线分为以下三类 (1)微处理器芯片总线 也称为元件级总线,这是在构成一块CPU插件或用微处 理机芯片组成一个很小系统时常用的总线,常用于CPU芯片 存储器芯片、WO接口芯片等之间的信息传送。按所传送的信 息类别不同,可将芯片总线分为传送地址、传送数据和传送 控制信息等三组总线,分别简称为地址总线、数据总线和控 制总线
5.1.2 总线分类 在微型计算机系统中按照总线的规模、用途及应用场合，可 将总线分为以下三类。 （1）微处理器芯片总线 也称为元件级总线，这是在构成一块CPU插件或用微处 理机芯片组成一个很小系统时常用的总线，常用于CPU芯片、 存储器芯片、I/O接口芯片等之间的信息传送。按所传送的信 息类别不同，可将芯片总线分为传送地址、传送数据和传送 控制信息等三组总线，分别简称为地址总线、数据总线和控 制总线
2)内总线 也称为板极总线或系统总线,它是微型计算机系统 内连接各插件板的总线,用以实现微机系统与各种扩展插 件板之间的相互连接,是微机系统所特有的总线,一般用 于模板之间的连接。在微型计算机系统中,系统总线是主 板上微处理器和外部设备之间进行通讯时所采用的数据通 道 (3)外部总线 也称为通信总线,主要用于微机系统与微机系统之 间或微机与外部设备(如打印机、硬盘设备)、仪器仪表 之间的通信,常用于设备级的互连。这种总线的数据传输 可以是并行的,也可以是串行的,数据传输速率低于系统 内部的总线
（2）内总线 也称为板极总线或系统总线，它是微型计算机系统 内连接各插件板的总线，用以实现微机系统与各种扩展插 件板之间的相互连接，是微机系统所特有的总线，一般用 于模板之间的连接。在微型计算机系统中，系统总线是主 板上微处理器和外部设备之间进行通讯时所采用的数据通 道。 （3）外部总线 也称为通信总线，主要用于微机系统与微机系统之 间或微机与外部设备（如打印机、硬盘设备）、仪器仪表 之间的通信，常用于设备级的互连。这种总线的数据传输 可以是并行的，也可以是串行的，数据传输速率低于系统 内部的总线
三类总线在微型计算机系统中的位置及相互关系如图5-1所示。 内总线 扩充存储器 外部总线 通信接口 计算机 CPU 片总线 片内 打印机接口 打印机 总线「ROM RAMI/0接口 仪表接口 智能仪表 主机板 网络接口 局域网络 图5-1微型计算机的总线层次结构
三类总线在微型计算机系统中的位置及相互关系如图5-1所示。 扩充存储器 打印机接口 通信接口 网络接口 仪表接口 计算机 打印机 智能仪表 局域网络 ROM RAM I/O接口 CPU 片内 总线 内总线 片总线 外部总线 主机板 图5-1微型计算机的总线层次结构
513总线的裁决 总线由多个部件共享,为了正确地实现各部件之间 的信息传送,必须对总线的使用进行合理的分配和管理 。当总线上的某个部件要与另一个部件进行通信时,首 先应该发出请求信号,有时会发生在同一时刻总线上有 多个部件发出总线请求信号的情况,这就要求根据一定 的总线裁决原则来确定占用总线的先后次序。只有获得 总线使用权的部件,才能在总线上传送信息,这就是所 谓的总线裁决问题。通常,有并联、串联和循环等三种 总线分配的优先级技术
5.1.3 总线的裁决 总线由多个部件共享，为了正确地实现各部件之间 的信息传送，必须对总线的使用进行合理的分配和管理 。当总线上的某个部件要与另一个部件进行通信时，首 先应该发出请求信号，有时会发生在同一时刻总线上有 多个部件发出总线请求信号的情况，这就要求根据一定 的总线裁决原则来确定占用总线的先后次序。只有获得 总线使用权的部件，才能在总线上传送信息，这就是所 谓的总线裁决问题。通常，有并联、串联和循环等三种 总线分配的优先级技术
1.并联优先权判别法 当采用并联优先权判别法时,优先级别是通过一个优 先权裁决电路进行判断的。共享总线的每个部件具有独立 的总线请求线,通过请求线将各部件的请求信号送往裁决 电路。裁决电路一般由一个优先权编码器和一个译码器组 成。该电路接收到某个部件或多个部件发来的请求信号后, 首先经优先权编码器进行编码,然后由译码器产生相应的 输出信号,发往请求总线部件中优先级最高的部件,允许 该部件尽快获得总线。但需注意,即使某个部件获得了最 先占有总线的特权,它也不一定能立即使用总线,而必须 在总线不忙时,即原占有总线部件传送结束后才能使用总 线
1. 并联优先权判别法 当采用并联优先权判别法时，优先级别是通过一个优 先权裁决电路进行判断的。共享总线的每个部件具有独立 的总线请求线，通过请求线将各部件的请求信号送往裁决 电路。裁决电路一般由一个优先权编码器和一个译码器组 成。该电路接收到某个部件或多个部件发来的请求信号后， 首先经优先权编码器进行编码，然后由译码器产生相应的 输出信号，发往请求总线部件中优先级最高的部件，允许 该部件尽快获得总线。但需注意，即使某个部件获得了最 先占有总线的特权，它也不一定能立即使用总线，而必须 在总线不忙时，即原占有总线部件传送结束后才能使用总 线
2.串联优先级判别法 串联优先级判别法不需要优先权编码器和译码器,它采 用链式结构,把共享总线的各个部件按规定的优先级别链接 在链路的不同位置上。在链式结构中位置越前面的部件,优 先级别越高。当前面的部件要使用总线时便发出信号,禁止 后面的部件使用总线。通过这种方式,就确定了请求总线各 部件中优先级最高的部件。显然,在这种方式中,当优先级 高的部件频繁请求时,优先级低的部件很可能很长时间都无 法获得总线使用权
2. 串联优先级判别法 串联优先级判别法不需要优先权编码器和译码器，它采 用链式结构，把共享总线的各个部件按规定的优先级别链接 在链路的不同位置上。在链式结构中位置越前面的部件，优 先级别越高。当前面的部件要使用总线时便发出信号，禁止 后面的部件使用总线。通过这种方式，就确定了请求总线各 部件中优先级最高的部件。显然，在这种方式中，当优先级 高的部件频繁请求时，优先级低的部件很可能很长时间都无 法获得总线使用权