组成原理（二）：总线

目录

学习重点

  • 总线概念
  • 总线分类
  • 总线结构
    • 单总线
    • 双总线
    • 三总线
  • 总线控制
    • 判优控制（仲裁）
      • 集中式
      • 分布式
    • 通信控制
      • 同步
      • 异步
      • 半同步
      • 分离式

1.概念（BUS）

总线：信号的公共传输线（介质）

  • 串行：适合长距离传输
  • 并行：短距离传输

2.总线分类

  1. 片内总线
    芯片内部总线

  2. 系统总线

    • 数据总线
    • 地址总线
    • 控制总线

  3. 通信总线：

    • 串行总线
    • 并行总线

3.总线特性

  1. 机械特性：尺寸，形状，管脚数及排列顺序
  2. 电气特性：传输方向和有效电平范围
  3. 功能特性：每根传输线的功能（地址，数据，控制）
  4. 时间特性：信号与时序的关系

4.总线性能指标

  1. 总线宽度：总线根数
  2. 标准传输率：每秒传输最大字节数（MBps） 带宽
  3. 时钟同步/异步
  4. 总线复用
  5. 信号线数：地址线，数据线和控制线之和
  6. 总线控制方式：突发，自动，仲裁，逻辑，计数
  7. 其他指标：负载能力（I/O）

5.总线标准

PCI
USB
RS-232
...

6.总线结构

6.1 单总线


资源抢夺

6.2 双总线

1.面向CPU

外部设备与主存信息传输必须经过cpu

2.以存储器为中心

目前技术，两条总线无法同时工作

3.带通道(图片有误，第一个主存应为cpu)

6.3 三总线

  1. DMA方式

  2. 扩展总线（主存连接的为系统总线）

    • 局部总线
    • 系统总线
    • 扩展总线

7.总线控制

7.1 判优控制（仲裁）

系统中多个设备或模块可能同时申请对总线的使用权，为避免产生总线冲突，需由总线仲裁机构合理地控制和管理系统中需要占用总线的申请者

  1. 基本概念：
    • 主设备：对总线有控制权
    • 从设备：响应从主设备发出的总线命令
  2. 集中式
    仲裁器为CPU，有三种方式：
    • 链式查询
      • BR——>BG——>BS
      • IO通过BR提出占用请求
      • BG总线同意
      • 通过BS设置总线忙
    • 计数器定时查询
      • BR——>BS
      • IO通过BR提出总线占用请求
      • 从计数器初始值一直累加到n查询IO
      • IO通过BS设置总线忙
    • 独立请求方式
      • BR——>BG
      • n个设备需要2n条线
      • 内部需要有排队器(设备地址线)
  3. 分布式
    仲裁器为各个参与的主设备，比较权重大小，最终获胜的主设备获得BUS的使用权

7.2 通信控制

目的，协调通信双方协调配合问题

  1. 总线传输周期：

    • 主模块申请分配，总线仲裁（申请分配阶段）
    • 主模块给从模块发送地址和命令（寻址阶段）
    • 从模块准备数据，主从模块交换数据（传数阶段）
    • 主模块撤销申请（结束阶段）

  2. 主线通信四种方式：

    • 1.同步通信

      • 同步输入(读写低电平有效，其他高低都有效)

      • 同步输出

    • 2.异步通信

      • 不互锁
      • 半互锁
      • 全互锁
      • 示意图

    • 3.半同步通信（同步异步结合）

      • 同步：发送发用系统时钟前沿发信号，接收方用系统时钟后沿判断识别
      • 异步：运行不同速度的模块配合工作
      • 包含多个TW：WAIT为低电平则等待一个TW，还是TW则继续等待

    • 4.分离式通信

      • 从模块准备数据时主模块放弃总线占用
      • 从模块传送数据时再申请总线占用
      • 特点：
        • 各个模块都有权申请占用总线
        • 采用同步通信，不用对方应答
        • 数据准备时不占用总线
        • 总线被占用时无空闲
posted @ 2021-03-10 20:58  菜鸟kenshine  阅读(538)  评论(0)    收藏  举报