钱晓捷,微机原理与接口技术第4版—基于IA-32处理器和32位汇编语言 第5章 微机总绲 5.1总线技术 5.28086的引脚信号 5.38086的总线时序 5.4奔腾处理器引脚和时序 5.5微机系统总线
钱晓捷，微机原理与接口技术·第4版——基于IA-32处理器和32位汇编语言 第 5 章 微机总线 5.1 总线技术 5.2 8086的引脚信号 5.3 8086的总线时序 5.4 奔腾处理器引脚和时序 5.5 微机系统总线
5.1总线技术 理微型计算机系统的总线结构 ●以总线作为信息传输的公共通道 果>总线结构的特点 第·通过总线相互连接、实现数据传输 ●组态灵活、易于扩展等 酸>广泛应用的总线都实现了标准化 出>便于在互连各个部件时遵循共同的总线规范
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 5.1 总线技术 ➢微型计算机系统的总线结构 以总线作为信息传输的公共通道 ➢总线结构的特点 通过总线相互连接、实现数据传输 组态灵活、易于扩展等 ➢广泛应用的总线都实现了标准化 ➢便于在互连各个部件时遵循共同的总线规范
5.1.1总线类型 理>芯片总线( Chip bus) 接 芯片级互连,大规模集成电路芯片内部,或系统中各种 不同器件连接在一起的总线 技 术 局部总线( Local bus),微处理器的引脚信号 第 片内总线,大规模集成电路芯片内部连接 4>内总线( Internal bus) 模板级互连,主机内部功能单元(模板)间连接的总线 机 械 ●板级总线、母板总线,或系统总线 业 系统总线( System Bus)是微机系统的主要总线 出 内部总线从一条变为多条,形成多总线结构 程>外总线( External bus) 设备级互连,微机与其外设或微机之间连接的总线 ●过去,指通信总线 现在,常延伸为外设总线 示意图
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 5.1.1 总线类型 ➢ 芯片总线（Chip Bus） 芯片级互连，大规模集成电路芯片内部，或系统中各种 不同器件连接在一起的总线 局部总线（Local Bus），微处理器的引脚信号 片内总线，大规模集成电路芯片内部连接 ➢ 内总线（Internal Bus） 模板级互连，主机内部功能单元（模板）间连接的总线 板级总线、母板总线，或系统总线 系统总线（System Bus）是微机系统的主要总线 内部总线从一条变为多条，形成多总线结构 ➢ 外总线（External Bus） 设备级互连，微机与其外设或微机之间连接的总线 过去，指通信总线 现在，常延伸为外设总线 示意图
5.1.2总线的数据传输 理>主设备 Master):控制总线完成数据传输 从设备( Slave):被动实现数据交换 术 某一时刻,只能有一个主设备控制总线, 其他设备此时可以作为从设备 出 某一时刻,只能有一个设备向总线发送数据, 但可以有多个设备从总线接收数据
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 5.1.2 总线的数据传输 ➢主设备(Master)：控制总线完成数据传输 ➢从设备(Slave)：被动实现数据交换 某一时刻，只能有一个主设备控制总线， 其他设备此时可以作为从设备 某一时刻，只能有一个设备向总线发送数据， 但可以有多个设备从总线接收数据
概1总线操作 理总线请求和仲裁( Bus request& Arbitration) ·使用总线的主模块提出申请 於·总线仲裁机制确定把总线分配给请求模块 第>寻址( Addressing) 版·主模块发出将要访问的从模块地址信息以及有 关命令,启动从模块 >数据传送( Data Transfer) 出 源模块发出数据,经数据总线传送到目标模块 社>结束( Ending) ●数据、地址、状态、命令信息均从总线上撤除, 让出总线
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 1. 总线操作 ➢ 总线请求和仲裁（Bus request & Arbitration） 使用总线的主模块提出申请 总线仲裁机制确定把总线分配给请求模块 ➢ 寻址（Addressing） 主模块发出将要访问的从模块地址信息以及有 关命令，启动从模块 ➢ 数据传送（Data Transfer） 源模块发出数据，经数据总线传送到目标模块 ➢ 结束（Ending） 数据、地址、状态、命令信息均从总线上撤除， 让出总线
2.总线仲裁 粤>总线仲裁:决定当前控制总线的主设备 集中仲裁 系统具有中央仲裁器(控制器) 负责主模块的总线请求和分配总线的使用 >分布仲裁 各个主模块都有自己的仲裁器和唯一的仲裁号 出 ●主模块请求总线时,发送其仲裁号 ●比较各个主设备仲裁号决定
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 2. 总线仲裁 ➢总线仲裁：决定当前控制总线的主设备 ➢集中仲裁 系统具有中央仲裁器（控制器） 负责主模块的总线请求和分配总线的使用 ➢分布仲裁 各个主模块都有自己的仲裁器和唯一的仲裁号 主模块请求总线时，发送其仲裁号 比较各个主设备仲裁号决定
3.同步方式 骂同步时序 ·总线操作过程由共用的总线时钟信号控制 术 适合速度相当的器件互连总线,否则需要准备 好信号让快速器件等待慢速器件(半同步) 版·处理器控制的总线时序采用同步时序 根>异步时序 总线操作需要握手联络(应答)信号控制 版·传输的开始伴随有启动(选通或读写)信号 传输的结束有一个确认信号,进行应答 ●操作周期可变、可以混合慢速和快速器件
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 3. 同步方式 ➢同步时序 总线操作过程由共用的总线时钟信号控制 适合速度相当的器件互连总线，否则需要准备 好信号让快速器件等待慢速器件（半同步） 处理器控制的总线时序采用同步时序 ➢异步时序 总线操作需要握手联络（应答）信号控制 传输的开始伴随有启动（选通或读写）信号 传输的结束有一个确认信号，进行应答 操作周期可变、可以混合慢速和快速器件
4.传输类型 粤>读数据传送:数据由从设备到主设备 长写数据传送:数据由主设备到从设备 米猝发传送(数据块传送) 第·给出起始地址,将固定块长的数据一个接一个 地从相邻地址读出或写入 机写后读(Read-Ater-Wrie) r·先写后读同一个地址单元,适用于校验 班>读修改写(Read- Modify- Write) 先读后写同一个地址单元,适用共享数据保护 广播( Broadcast) 个主设备对多个从设备的写入操作
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 4. 传输类型 ➢读数据传送：数据由从设备到主设备 ➢写数据传送：数据由主设备到从设备 ➢猝发传送（数据块传送） 给出起始地址，将固定块长的数据一个接一个 地从相邻地址读出或写入 ➢写后读（Read-After-Write） 先写后读同一个地址单元，适用于校验 ➢读修改写（Read-Modify-Write） 先读后写同一个地址单元，适用共享数据保护 ➢广播（Broadcast） 一个主设备对多个从设备的写入操作
5.性能指标 理>总线宽度 总线能够同时传送的数据位数 术 位数越多,一次能够传送的数据量越大 第>总线频率 总线信号的时钟频率 械·时钟频率越高,工作速度越快 出 总线带宽( Bandwidth) 单位时间传输的数据量 ●总线带宽越大,总线性能越高
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 5. 性能指标 ➢总线宽度 总线能够同时传送的数据位数 位数越多，一次能够传送的数据量越大 ➢总线频率 总线信号的时钟频率 时钟频率越高，工作速度越快 ➢总线带宽（Bandwidth） 单位时间传输的数据量 总线带宽越大，总线性能越高
微机原理与接一 总线带宽 理>总线带宽=总线传输速率=吞吐率 总线带宽=传输的数据量÷需要的时间 米>常用单位 第 每秒兆字节(MB/s) 4 版 每秒兆位(Mb/s)或每秒位(bps) 1M=106 机 举例 >5MHz的8086微处理器 业 出 16÷(4×0.2×106)bps=20×106bps=2.5MB/S 柱>6MHz的 PEntium,基本非流水线总线周期 64:2×66×106bps=264MB/S 66MHz的 Pentium,2-1-1-1猝发读周期 32÷5×66×106B/S=422.4MB/S
微 机 原 理 与 接 口 技 术 · 第 4 版 机 械 工 业 出 版 社 总线带宽 ➢ 总线带宽＝总线传输速率＝吞吐率 总线带宽＝传输的数据量÷需要的时间 ➢ 常用单位 每秒兆字节（MB/s） 每秒兆位（Mb/s）或每秒位（bps） ➢ 5MHz的8086微处理器 16÷（4×0.2×10-6）bps＝20×106 bps＝2.5 MB/S ➢ 66MHz的Pentium，基本非流水线总线周期 64÷2×66×106 bps＝264 MB/S ➢ 66MHz的Pentium，2-1-1-1猝发读周期 32÷5×66×106 B/S＝422.4 MB/S 举例 1M＝106