微機(jī)原理與應(yīng)用第13章總線與接口(已修改)
2025-06-07 08:12 本頁面
【正文】 《 微機(jī)原理與接口技術(shù) 》 輔助教學(xué)電子課件 易凡 第十三章 系統(tǒng)總線與接口 第十三章 系統(tǒng)總線與接口技術(shù) 教學(xué)重點(diǎn) 總線的概念和分類 ISA總線 PCI總線 USB接口 總線的概念和分類 總線： ? 一組導(dǎo)線的集合，是系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或系統(tǒng)內(nèi)部各部件之間進(jìn)行信息傳輸所必需的全部信號(hào)線的總和 例：內(nèi)部總線 8位隊(duì)列總線 總 線 控 制 邏 輯 內(nèi)部總線 16位 地址加法器 20位地址總線 16位數(shù)據(jù)總線 總線接口部件BIU 1 2 3 4 5 6 指令隊(duì)列 CS DS SS ES EU 控 制 器 ALU 暫 存 器 標(biāo)志寄存器 執(zhí)行部件EU 通用寄存器 AX AH AL BX BH BL CX CH CL DX DH DL SP BP DI SI 8088 8086 IP 暫存器 8086總線 例：系統(tǒng)總線 MPU RAM ROM I/O接口 外設(shè) AB DB CB 例： 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 中的總線 例：總線實(shí)體 PCI總線 外設(shè)接口總線 總線標(biāo)準(zhǔn) 總線標(biāo)準(zhǔn) : 是指芯片之間、插板之間及系統(tǒng)之間，通過總線進(jìn)行連接和傳輸信息時(shí)，應(yīng)遵守的一些協(xié)議與規(guī)范，包括硬件和軟件兩個(gè)方面。 ? 物理特性 ：指總線物理連接的方式 ? 功能特性 ：描述總線中每一根線的功能 ? 電氣特性 ：定義每一根線上信號(hào)的傳送方向、有效電平范圍 ? 時(shí)間特性 ：定義了每根線在什么時(shí)間有效，即每根線的時(shí)序 總線 同步并行總線 ? 高速、高效 ? 通信距離短 并行總線 串行總線 異步并行總線 半同步并行總線 同步串行總線 異步串行總線 ? 距離遠(yuǎn)、簡(jiǎn)單 ? 速度慢 總線的分類 按數(shù)據(jù)傳輸方式分類 ? 并行總線 將數(shù)據(jù)的各位同時(shí)在多根并行傳輸線上進(jìn)行傳輸，適于短距離、高速通信 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 目 的 D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 源 0 1 0 1 0 1 1 0 ? 串行總線 將數(shù)據(jù)的各位按時(shí)間順序依次在一根傳輸線上傳輸，適于長(zhǎng)距離、中低速通信 RxD 目 的 TxD 源 0 1 1 0 1 0 1 0 CPU 數(shù)據(jù)總線 地址 譯碼 讀出信號(hào) 寫入信號(hào) 復(fù)位 準(zhǔn)備好 中斷請(qǐng)求 地址 輸 入 設(shè) 備 輸 出 設(shè) 備 控制寄存器 輸入緩沖寄存器 輸出緩沖寄存器 狀態(tài)寄存器 片選 A 0 A 1 數(shù)據(jù)輸入準(zhǔn)備好 數(shù)據(jù)輸入 數(shù)據(jù)輸入回答 數(shù)據(jù)輸出 數(shù)據(jù)輸出準(zhǔn)備好 數(shù)據(jù)輸出回答 并行接口連接外設(shè)示意圖 ④ ④ (系統(tǒng) )外總線 如并口、串口 ③ ③ (系統(tǒng) )內(nèi)總線 如 ISA、 PCI ② ② 片 (間 )總線 三總線形式 ① ① 片內(nèi)總線 單總線形式 微 機(jī) 總 線 結(jié) 構(gòu) 運(yùn)算器 寄存器 控制器 CPU 存儲(chǔ)芯片 I/O芯片 主板 擴(kuò)展 接口板 擴(kuò)展 接口板 微機(jī)系統(tǒng) 其 他 微 機(jī) 系 統(tǒng) 其 他 儀 器 系 統(tǒng) 微機(jī)系統(tǒng)的四級(jí)總線示意圖 ? 片內(nèi)總線：主要由微處理器芯片內(nèi)部的總線，是連接各功能部件的信息通路 ? 系統(tǒng)總線：它是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部件（插板）之間進(jìn)行連接和傳輸信息的一組信號(hào)線 ? 主板局部總線：是介乎 CPU總線和系統(tǒng)總線之間的一級(jí)總線 ? 外部總線：是系統(tǒng)之間或微機(jī)系統(tǒng)與外部設(shè)備之間進(jìn)行通信的一組信號(hào)線，也稱為通信總線 按系統(tǒng)層次結(jié)構(gòu)分類 總線的操作過程 1． 總線請(qǐng)求和仲裁階段 需要使用總線的主模塊提出要求 ， 由總線使用的仲裁機(jī)構(gòu)確定 ， 把下一個(gè)傳輸周期的總線使用權(quán)分配給某個(gè)請(qǐng)求源 2． 尋址階段 取得使用權(quán)的主模塊 ， 通過地址總線發(fā)出本次要訪問的從模塊的存儲(chǔ)器地址 ， 或 I/O端口地址及有關(guān)命令 ， 讓參與本次傳輸?shù)膹哪K被選中并開始啟動(dòng) 。 總線的操作過程（續(xù)） 3． 傳輸階段 主模塊和從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換 ， 數(shù)據(jù)由源模塊出 ，經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳送到目的模塊 。 4． 結(jié)束階段 主 、 從模塊的有關(guān)信息均從總線上撤除 ， 讓出總線 ， 以便其他模塊能繼續(xù)使用 。 總線的性能指標(biāo) 1． 總線寬度 總線寬度又稱總線位寬 ， 指的是總線能同時(shí)傳送數(shù)據(jù)的位數(shù) 2． 總線頻率 總線工作頻率是總線工作速度的一個(gè)重要參數(shù) ，工作頻率越高 ， 速度越快 。 總線的性能指標(biāo)（續(xù)） 3. 總線帶寬 總線帶寬又稱總線的最大數(shù)據(jù)傳輸速率 ， 是指在一定時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)總量 ， 用每秒鐘最大傳送數(shù)據(jù)量來衡量 。 總線帶寬或最大數(shù)據(jù)傳輸率 ＝ （ 總線寬度 /8位 ） 總線頻率 單位為 MB/s(總線頻率以 MHz為單位 ) MPU RAM ROM I/O接口 外設(shè) AB DB CB 1. 并行總線的構(gòu)成 地址總線 AB、數(shù)據(jù)總線 DB、控制總線 CB 并行總線 同步并行總線時(shí)序 T 寫
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