第4章總線技術與總線標準(文件)
【正文】 他設備同時請求 26 IN OUT 主設備 1 IN OUT 主設備 2 IN OUT 主設備 3 IN OUT 主設備 4 IN OUT 主設備 5 總線請求 總線忙 +5V 仲裁線 總線 27 總線操作與時序 一． 總線操作 ：計算機系統中，通過總線進行信息交換的過程稱為總線操作 二． 總線周期 ：總線設備完成一次完整信息交換的時間 1. 讀 /寫存儲器周期 2. 讀 /寫 IO口周期 3. DMA周期 4. 中斷周期 三． 多主控制器 系統，總線操作周期一般分為 四個階段 1. 總線請求及仲裁階段、尋址階段、傳數階段和結束階段 四． 單個主控制器系統，則只需要尋址和傳數兩個階段 總線主控制器的作用 一． 總線系統的資源分配與管理 二． 提供總線定時信號脈沖 三． 負責總線使用權的仲裁 四． 不同總線協議的轉換和不同總線間數據傳輸的緩沖 28 29 總線時序 一． 總線時序 是指總線事件的協調方式，以實現可靠的尋址和數據傳送 二． 總線時序類型 1. 同步 ：所有設備都采用一個統一的時鐘信號來協調收發(fā)雙方的定時關系 2. 異步 ：依靠傳送雙方互相制約的握手 (handshake)信號來實現定時控制 3. 半同步 ：具有同步總線的高速度和異步總線的適應性 30 同步并行總線時序 一． 特點 1. 系統使用 同一時鐘信號 控制各模塊完成數據傳輸 2. 一般一次讀寫操作可在一個時鐘周期內完成，時鐘前、后沿分別指明總線操作周期的開始和結束 3. 地址、數據及讀 /寫等控制信號可在時鐘沿處改變 二． 優(yōu)點： 電路設計簡單，總線帶寬大，數據傳輸速率快 三． 缺點： 時鐘以最慢速設備為準，高速設備性能將受到影響 同步時鐘 地址信號 數據信號 控制信號 延時 31 異步并行總線時序 一． 特點：系統中可以 沒有統一的時鐘源 ，模塊之間依靠各種聯絡（握手）信號進行通信，以確定下一步的動作 二． 優(yōu)點： 全互鎖方式可靠性高，適應性強 三． 缺點： 控制復雜，交互的聯絡過程會影響系統工作速度 地址信號 數據信號 主設備 聯絡信號 從設備 聯絡信號 ① ③ ② ① 準備好接收 （ M發(fā)送地址信號） ③ 已收到數據 （ M撤銷地址信號） ④ ④ 完成一次傳送 （ S撤銷數據信號） ② 已送出數據 （ S發(fā)送數據信號） 32 半同步并行總線時序 一． 特點：同時使用主模塊的 時鐘信號 和從模塊的 聯絡信號 二． 優(yōu)點： 兼有同步總線的速度和異步總線的可靠性與適應性 ?Ready信號可作為慢速設備的異步聯絡信號 ?CLK信號作為快速設備的同步時鐘信號 總線標準 一． 總線標準包括： 1. 邏輯規(guī)范：邏輯信號電平 2. 時序規(guī)范 3. 電氣規(guī)范 4. 機械規(guī)范 5. 通信協議 33 ATA（ Advanced Technology Attachment） SCSI （ Small Computer System Interface ） 16位的 PC/AT（ ISA）總線 32位的 PC386（ EISA）總線 32位或 64位的 PCI局部總線 VXI、 IEEE488(GPIB) 常用總線分類 一． 串行總線 二． 并行總線 RS23 USB、 139 SPI、現場總線 SATA、 SAS 系統外總線 系統內總線 常見總線分類 總線 類型 數據傳送格式 時序控制方式 支持 PnP (即插即用 ) 位置分類 PCI 并行 同步 PnP 系統內總線 ISA 并行 同步 不支持 系統內總線 USB 串行 同步或異步 PnP, 熱插拔 系統外總線 SPI 串行 同步 不支持 系統外總線 I2C 串行 同步 不支持 系統外總線 RS232 RS422 RS485 串行 異步 不支持 系統外總線 36 SoC的片內總線 一． 片上總線特點 1. 簡單高效 ① 結構簡單：占用較少的邏輯單元 ② 時序簡單：提供較高的速度 ③ 接口簡單：降低 IP核連接的復雜性 2. 靈活，具有可復用性 ① 地址 /數據寬度 可變、 互聯結構 可變、 仲裁機制 可變 3. 功耗低 ① 信號盡量不變、單向信號線功耗低、時序簡單
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