第三章──总线

定义

总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路
即系统之间,模块之间,芯片内部用来传递的信号线集合
进行地址运算不属于系统总线接口功能!
并行快于串行,但是成本高
同步快于异步,但是固定时钟频率

共享

总线可以连接多个部件,相互交换信息可用总线

分时

同一时刻只能传送一个部件信息

标准 性能指标

分类**

片内总线

连接集成电路芯片内部各功能单元的信息通路

片总线

连接印刷电路板上各芯片公共通路

内部总线

又叫系统总线,系统内各模块之间的通信

外部总线

又叫通信总线,微机系统与系统、其他仪器仪表或设备间的连接,既有并行又有串行
notion image
  • 并行总线成本高,速度快

采用标准总线的优点

  • 简化系统软硬件设计
  • 简化了系统结构,提高系统可靠性
  • 便于系统的扩充
  • 便于系统的更新

总线的操作过程

系统总线上的数据传输是在总线主模块的控制下与从模块之间进行的
主模块指有总线控制能力的模块或部件

总线通信方式

同步通信方式

也称为无应答通信
  • 信息传输时都是在统一时钟信号控制下步调一致地进行
  • 发送和接收都由统一时钟管理
  • 适合距离短、工作速度接近的场合
  • 总线称为同步总线

异步通信方式

也称为应答方式
  • 收到目的部件确认信号后才通信
  • 数据传输效率低于同步通信,但对收发时钟要求不高

总线仲裁

也称为总线控制
当系统总线挂接多个总线主模块,同一时刻又两个或两个以上的主模块申请使用总线,必须有一个仲裁机构对总线的使用进行控制和管理。

总线控制方式

分为集中控制方式(将总线仲裁逻辑集中在一处)和分布式控制方式(总线仲裁)

常见总线仲裁

常用的总线仲裁有串行仲裁、并行仲裁和循环优先权判别

系统总线

ISA总线**

  • 64KB I/O 地址空间 0100H~03FFH
  • 24位地址线可直接寻址的内存容量位16MB
  • 8/16位数据线
  • 62+36引脚
  • 最高时钟频率 8MHz
  • 最大稳态传输率 16MB/s
  • 中断功能
  • DMA通道功能
  • 开放式总线结构,允许多个CPU共享系统资源

定义

ISA是8位和8/16位兼容的总线,插槽有8位和16位两种类型,8位扩展I/O插槽由62的引脚组成,用于8位插线板;还有一个36线的连接器,这种扩展插槽既可以支持8位插线板,也可以支持16位的插线板。

引脚

地址信号线、数据信号线、控制信号线、中断信号线、DMA信号线、电源线和地线

PCI局部总线**

  • 32位数据宽度可升级为64位
  • 与处理器/存储器子系统完全并行操作
  • 最高时钟频率33MHz或升级为66MHz
  • 中央式集中仲裁逻辑
  • 采用地址/数据线服用计数以降低成本
  • 独立与处理器,与CPU更新换代无关
  • 完全的主控设备占用总线能力
  • 最大的特点是高速与低延迟,最高工作速度下为66MHz时钟,每个时钟传送一个数据,每个数据64位,达到528MB/s的峰值传输率

总线信号

  • 系统控制信号
  • 传输控制信号
  • 地址与数据总线信号
  • 仲裁信号
  • 错误报告信号
PCI-X 接口是并连的PCI总线
PCI Express 采用串行方式传输数据

外部总线

USB总线

  • USB1.0 速度达到 1.5Mbit/s
  • USB1.1 提供高速 12Mbit/s
  • USB2.0 达到480Mbit/s
  • USB3.0 达到 5Gbit/s
  • USB设备分为Hub设备和功能设备两种
  • USB系统包括硬件和软件两部分
    • USB软件部分包括USB设备驱动程序,USB驱动程序和主控制器驱动程序
  • USB有4种基本的传输类型
    • 控制传输
    • 批量传输
    • 中断传输
    • 同步传输

错误点

  • 一般问xxx总线属于什么总线,一般都不会属于片内总线,只有CPU芯片内的才属于片内总线
  • 几种总线的分类,比如RS-232C属于外部总线,IEEE也属于外部总线