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第六章 总线技术

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总线技术

总线技术

所有的串口的核心是通用异步收发器（UART） 芯片，该芯片可以实现将计算机输出的并行数 据转换成串行格式，或者将串行数据转换成并 行格式送回计算机的过程。当通信对象远离主 机时，采用串行传送方式更经济，有效。RS232或RS-422等串行总线标准在计算机终端中 广泛采用。 并口一般用于将打印机等设备连接到计算机上。 并口之所以被称为并口，是因为它有8条数据 线，可以通过这8条数据线同时发送包含数据 的一个字节的所有数据位。
被提议的未来传输率
400Mb/s(50MB/s) 800Mb/s(100MB/s) 1Gb/s+(125MB/s+)
DV便携式摄像机 高分辨率数码相机 HDTV 机顶盒 高速驱动器 高分辨扫描仪 电子乐器
无
无
典型设备
键盘 鼠标 游戏杆 低分辨率数码相机 低速驱动器 调制解调器 打印机 低分辨率扫描仪
IEEE 1284标准定义了并口的物理特性，标准 中给出了5种不同的并口操做模式
并口模式 半字节（4位） 字节（8位） 兼容 EPP（增强型并口） ECP（扩充能力端口） 方向 输入 输入 输出 输入/输出 输入/输出 传输率/B/S 50K 150K 150K 500K~2M 500K~2M
2、串口与并口的替代品 ----USB和IEEE 1394
异步方式根据“请求”和“回答”信号的撤 销是否互锁有3中情况：
（1）不互锁
“请求”和“回答”信号都有一定的时间宽度，“请求”信 号的结束和“回答”信号的结束不互锁，如图所示。
（2）半互锁
“请求”信号的撤销取决于接受“回答”信号，而“回答” 信号的撤销由从设备自己决定，如同所示。
（3）全互锁
“请求”信号的撤销取决于“回答”信号的来到，而“请求” 信号的撤销又导致“回答”信号的撤销，如图所示。全互 锁方式给出了最高的灵活性和可靠性，当然也付出了增加 接口电路复杂性的代价。

总线技术与总线标准

总线技术与总线标准
总线技术与总线标准
汇报人：
单击输入目录标题 总线技术概述 总线标准类型 总线技术的性能指标 总线技术的优势与局限性 总线技术的应用案例
添加章节标题
总线技术概述
总线技术的定义
总线技术通常用于计算机系 统中的各个部件之间的通信
总线技术是一种用于连接和 传输数据的通信技术
总线技术可以包括多种不同 的协议和标准
单击此处添加标题
单位：比特率通常以bps（bits per second）或Kbps（kilobits per second）、Mbps（megabits per second）等表示
单击此处添加标题
性能评估：数据传输速率是总线技术的重要性能指标之一，它直接影响到 系统的整体性能和效率
传输距离
定义：传输距离 是指总线技术能 够传输信号的最 大距离
• CAN总线技术：CAN总线技术是一种广泛应用于汽车、航空航天、工业自动化等领域中的通信协 议。它具有高可靠性、实时性和灵活性等特点，可以实现设备之间的快速数据传输和实时监控。
• LIN总线技术：LIN总线技术是一种低成本的串行通信协议，被广泛应用于汽车、智能家居等领域 中。它具有简单、可靠、低成本等特点，可以实现设备之间的简单数据传输和通信。
传输速度快： 总线技术采用 高速传输协议， 因此具有较快 的传输速度。
灵活性好：总 线技术采用总 线控制方式， 因此具有较强 的灵活性和可
扩展性。
可靠性高：总 线技术采用差 分信号传输方 式，因此具有 较高的可靠性。
局限性
成本较高：总线 技术的硬件成本 相对较高，增加 了整个系统的成 本。
传输距离有限： 总线技术的传输 距离有限，限制 了其在大型系统 中的应用。
总线技术的应用领域

第六章 总线系统

第六章 总线系统

数据线 地址线
BG0 BR0
设备接口0 排队器
设备接口1
25
§ 6.4 总线的时序
◆ 总线的定时
同步定时： 总线操作的各个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 微处理器控制的总线时序采用同步时序 异步定时： 总线操作需要握手联络（应答）信号控制 数据传输的开始伴随有启动（选通或读写）信号 数据传输的结束有一个确认信号，进行应答 不需要统一的公共时钟信号，总线周期的长度可变。允许 快速和慢速的功能模块都能连接到同一总线上。
BS -总线忙 这种方式增加了设备地址线， BR-总线请求 数据线 但可以通过改变计数器的初值 来灵活地改变优先次序。 地址线
1 0
计数器
总 线 控 制 部 件
设备地址
BS BR
设备接口0
计算机组成原理
设备接口1
叶晓霞
…
设备接口n
24
③独立请求方式
总 线 控 制 部 件
BG-总线同意 BR-总线请求 优点：响应时间快， 对优先次序的控制灵活 BGn 缺点：线数多。 BRn BG1 当代总线标准普遍 BR1 采用独立请求方式
总线是构成计算机系统的互连机构，是多个系统功能 部件之间进行数据传送的公共通路。 其中系统总线构成包括：数据总线、地址
总线和控制总线。数据总线用来传送数据， 是双向的；地址总线用来传送主存与外设 一、总线的分类 的地址信息，是单向的；控制总线用来指 明数据传送的方向（存储器读／写、外设 单处理器系统中可分为内部总线、系统总线和 I/0总线。 读／写）、中断控制和定时控制等，控制 总线中的每一根是单向的。
计算机组成原理
叶晓霞

计算机组成原理习题 第六章总线系统知识分享

计算机组成原理习题 第六章总线系统知识分享

计算机组成原理习题第六章总线系统第六章总线系统一、填空题：1.PCI总线采用A.______仲裁方式，每一个PCI设备都有独立的总线请求和总线授权两条信号线与B.______相连。

2.SCSI是处于A.______和B.______之间的并行I/O接口，可允许连接C.______台不同类型的高速外围设备。

3.总线有A 特性、B 特性、C 特性、D 特性，因此必须E 。

4.微型计算机的标准总线从16位的A 总线发展到32位的B 总线和C 总线，又进一步发展到64位的D 总线。

二、选择题：1.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现技术化，同时______。

A. 减少信息传输量B. 提高信息传输速度C. 减少了信息传输线的条数D. 减少了存储器占用时间2.描述PCI总线基本概念中正确的句子是______。

A.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线C.PCI设备一定是主设备D.系统中允许只有一条PCI总线3.描述PCI总线中基本概念表述不正确的是______。

A.PCI设备不一定是主设备B.PCI总线是一个与处理器有关的高速外围总线C.PCI总线的基本传输机制是猝发式传送D.系统中允许有多条PCI总线4.并行I/O标准接口SCSI中，一块适配器可以连接______台具有SCSI接口的设备。

A. 6B. 7C. 8D. 95.下面对计算机总线的描述中，确切完备的概念是______。

A.地址信息、数据信息不能同时出现B.地址信息与控制信息不能同时出现C.数据信息与控制信息不能同时出现D.两种信息源的代码不能在总线中同时传送6.SCSI接口以菊花链形式最多可连接______台设备。

A．7台 B．8台 C．6台 D．10台7.微型机系统中外设通过适配器与主板的系统总线相连接，其功能是___。

A. 数据缓冲和数据格式转换B.监测外设的状态C.控制外设的操作D. 前三种功能的综合作用8.计算机使用总线结构的主要优点是便于实现积木化,同时___。

汽车总线及车载网络技术

汽车总线及车载网络技术

4
能够理解MOST总线的原理，熟悉MOST总 线在汽车中的应用
5
能够理解车载以太网的主要技术，熟悉车载 以太网的应用
01 •汽车总线
汽车总线技术的产生与分类
• 1.汽车总线技术的产生
• 请说说为什么要使用总线技术？
汽车总线技术的产生与分类
• 2.汽车总线的分类
• 美国汽车工程师学会（SAE）的汽车网络委员会按照系统的复杂程度、传输流量、传输速度、传输可靠性、 动作响应时间等参量，将汽车数据传输网络划分为A、B、C、D、E五类。
LIN总线
• 2. LIN总线系统的结构
• （1）LIN的网络结构 • LIN总线上的最大电控单元节点数为16个，系统中
两个电控单元节点之间的最大距离为40m。 • LIN总线网络由一个主节点一个或多个从节点组成。
所有节点都包含一个从任务（Slave Task），负责 消息的发送和接收；主节点还包含一个主任务 （Master Task），负责启动LIN总线网络中的通 信。
CAN总线
• CAN网络拓扑可以根据几何图形的形状分为五种类型：总线拓扑、环形拓扑、星型拓扑、网络拓扑和树型 拓扑，这些形状也可以混合形成混合拓扑。因为电动汽车的网络特性可以概括为通信距离短、网络复杂度要 求低、可扩展性要求高、实施可靠性要求高。
星形拓扑
网络拓扑
环形拓扑
树形拓扑
图 6-2 CAN 网络拓扑形式
LIN总线
• （2）LIN的节点结构 • 一个LIN节点主要由微控制器和LIN收发器组成，而微控制器通过UART/SCI接口与LIN收发器连接，几乎所
有微控制器都具备UART/SCI接口，并且LIN收发器（如TJA1020、MC33399等）的RXD、TXD引脚可与微 控制器的RXD、TXD引脚直接连接，无需电平转换。在LIN系统中，加入新节点时，不需要其他从节点作任 何软件或硬件的改动。LIN和CAN一样，传送的信息带有一个标识符，它给出的是这个信息的意义或特征， 而不是这个信息传送的地址。

总线技术

总线技术

背景
背景
从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4一20mA的模拟信号标准。20世纪70年代，数字 式计算机引人到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。20世纪80年代，微处理器在控制领域得 到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。
随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC代替常规电子线路，以微处理器为核心，实施信息采集、显示、 处理、传输及优化控制等功能的智能设备。一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其 本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报 告、趋势图等功能 通信技术的发展，促使传送数字化信息的络技术开始得到广泛应用。与此同时，基于质量分析 的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允 许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。 另外，从实际应用的角度出发，控制界也不 断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。由此，导致了现场总线的产生 。
演变
演变
总线技术无疑是从分布式流程提供简单交互手段的基本型消息总线演变过来的。随着时间的转移，越来越多 复杂的功能已经被添加进来，提供对信息的格式控制以及流程的注册。还有一种转变是从简单的总线方法，即每 个消息通常只有一个目的地，转变为可支持多个的代理结构，在很多情况下也提供发布和订购的灵活性。这一演 变引起了对何为消息系统的相当大的困惑，而这也是面向消息中间件的一般概念背后的一个驱动力 。
谢谢观看
定义
定义
总线的定义
总线，英文叫作“BUS”，即我们中文的“公共车”，这是非常形象的比如，公共车走的路线是一定的，我 们任何人都可以坐公共车去该条公共车路线的任意一个站点。如果把我们人比作是电子信号，这就是为什么英文 叫它为“BUS”而不是“CAR”的真正用意。当然，从专业上来说，总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式， 是一类信号线的集合，是子系统间传输信息的公共通道。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、 交换、共享和逻辑控制等功能。如在计算机系统中，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主 机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接 。

计算机总线技术

计算机总线技术

以太网：一种广泛使用的局域网技术适用于数据传输和网络通信 CN总线：一种用于汽车电子系统的现场总线技术具有高可靠性和实时性 USB总线：一种用于连接计算机和外部设备的通用串行总线技术支持热插拔和即插即用 以太网、CN总线、USB总线的特点和应用场景
DDR：第一代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为166MHz DDR2：第二代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为266MHz DDR3：第三代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为400MHz DDR4：第四代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为800MHz
汇报人：
,
汇报人：
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总线技术是一 种计算机硬件 技术用于连接 计算机的各个 部件实现数据 传输和通信。
总线技术包括 数据总线、地 址总线和控制 总线分别用于 传输数据、地 址和控制信号。
总线技术的主 要特点是共享 性、快速性和 可靠性可以提 高计算机系统 的性能和稳定
性。
总线技术广泛 应用于计算机、 通信、网络等 领域是计算机 硬件技术的重 要组成部分。
添加标题
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更智能化：总线技术将更加智能化 能够自动调整传输速率和带宽以适 应不同的应用需求。
更节能：总线技术将更加注重节能 采用低功耗设计降低能源消耗提高 能源利用效率。
主板总线类型： PCI Express、ST、 USB等
总线布局：主板 上各个接口的位 置和连接方式
总线性能：总线 的传输速率、延 迟等性能指标
更高速：随着技术的发展总线速度将不断提高以满足日益增长的数据传输需求。
更稳定：总线技术将更加注重稳定性提高系统的可靠性和可用性。

计算机组成原理第6版(白中英)第6章总线系统

计算机组成原理第6版(白中英)第6章总线系统
6
2. 系统总线的标准化
PC中，系统总线布设在主板上。
为什么主板能支持很多厂家的显卡……？ 原因是，系统总线是按标准制作的。
总线标准规定总线的物理特性、功能特性、电气特性 和时间特性。
微机中的标准总线：ISA总线 (16位，8MB/s)、 EISA (32 位 ， 33.3MB/s) 总 线 、 VESA 总 线 (32 位 ， 132MB/s) 、 PCI总线(64位，100MB/s) PCI-Express 1.0总线(250MB/s) 。
15
6.1.5 总线结构实例
南北桥芯片将CPU总线、PCI总 线、ISA总线连成整体。桥芯片 起到了信号速度缓冲、电平转换、
控制协议的转换作用。
16
CPU总线
• 也称CPU-存储器总线，它是一个64位数据线和32
位地址线的同步总线。
PCI总线
• 用于连接高速的I/O设备模块，如图形显示卡适配
7
总线的主要参数
1.总线的带宽 （MB/s）
• 一定时间内总线上可传送的数据量
2.总线的位宽
• 总线能同时传送的数据位数。
即我们常说的32位、64位等总线宽度的概念。
3.总线的工作时钟频率 （MHz）
• 总线的时钟频率
f
1 T
1 时钟周期
8
总线带宽
总线传输数据的速度。单位：MB/s
[例6.1]：(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假 设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则 总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线 时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?
4
1. 总线的特性(续) 电气特性

第六章 总线技术

第六章 总线技术

令牌总线

不会出现总线冲突 只有获得令牌的设备才能够使用总线
设备1 设备2
令
设备4
设备3
冲突检测

允许出现总线冲突，但在冲突后补救
设备1
设备2
设备4
设备3
总线仲裁


允许出现总线争用（申请），但不允许 出现总线冲突（使用） 优先级仲裁和公平仲裁
设备1 仲裁器 设备2
设备4
设备3
总线仲裁技术
常用的计算机总线－PCI


PCI: Peripheral Component Interconnect， 外部设备互联总线 主频：33M/66MHz 传输速率：133MBps/266MBps
常用的计算机总线－USB

Universal Serial Bus，通用串行总线 P&P,即插即用 速率从几K 到480Mbps
常用的计算机总线－AGP

Accelerated Graphics Port加速图形端口
常用的计算机总线－ PCMCIA


PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 一般用于笔记本
作业

P276
1/2/3/4/5/6/9/10/11
下一个总线周期
异步总线协定
发送方

半互锁方式
一个总线周期
1. READY=1
接收方 2.接收数据
3. ACK=1 4. READY=0 5. ACK=0
1. READY=1
下一个总线周期
异步总线协定
发送方

非互锁方式

总线技术介绍

总线技术介绍

主
ACK
从
6.1.4 总线传输和传输控制
3．半同步方式 wait/ready信号是单 信号是单 向的，不是互锁的。 向的，不是互锁的。 4． 4．分离方式 clk 总线读周期 读周期分成两个子周期 总线读周期分成两个子周期 address • 寻址子周期 data • 数据传送子周期 在两子周期之间，退出总线，从设备准备数据。 在两子周期之间，退出总线，从设备准备数据。 clk
靠靠靠 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9..........A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31 E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9..........E25 E26 E27 E28 E29 E30 E31 F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9.......... F25 F26 F27 F28 F29 F30 F31 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9.......... B25 B26 B27 B28 B29 B30 B31 靠靠靠 C1 C2 C3 C4 C5 C6......C17 C18 G1 G2 G3 G4 G5 G6......G17 G18 G19 H1 H2 H3 H4 H5 H6. ...H17 H18 H19 D1 D2 D3 D4 D5 D6. ...D17 D18
总线带宽又称总线的数据传输率， 总线带宽又称总线的数据传输率，是指在一定时间内总线上可 传送的数据总量，用每秒钟最大传送数据量来衡量。 传送的数据总量，用每秒钟最大传送数据量来衡量。
总线带宽或数据传输率=(总线宽度/8位 总线带宽或数据传输率=(总线宽度/8位)×总线频率 =(总线宽度/8
单位为MB/S（总线频率以MHz为单位） 单位为MB/S（总线频率以MHz为单位） MB/S MHz为单位

第六章 总线系统

第六章 总线系统

总线结构——基本概念
CPU-CACHE 模块 存储器 模块 I/O 适配器 总线 控制器
数据传送总线（数据线、地址线、控制线）
仲裁总线
中断和同步总线 公用线
2016年11月14日1时24分 22
系统总线——总线接口
• 信息的传送方式 – 串行传送 在串行传送时，按顺序来传送表
示一个数码的所有二进制位(bit)的脉冲信号， 每次一位，被传送的数据需要在发送部件进行 并－－串变换，这称为拆卸，反之称为装配。 – 并行传送 对每个数据位都需要单独一条传 输线。信息有多少二进制位组成，就需要多少 条传输线，从而使得二进制数“0”或“1”在不 同的线上同时进行传送。
2016年11月14日1时24分
41
思考作业
• P235 • 1-20
2016年11月14日1时24分
42
I/O (Input-Output)总线与扩展槽
总线是计算机中的传输数据信号的通道，按并行方式传输信息。
微处理器 存储器 接口电路 外部设备
扩展槽的作用
I/O总线
输入/输出：
数据总线 控制总线 地址总线
主存 外设 256 64K
主存->存储总线-> AB=16->64K 外设->系统总线->AB=8 ->256字节
2016年11月14日1时24分 15
• 指令系统： • CPU访问主存、外设的指令由于总线的结 构不同而不同。 • 例：单总线：主存-外设统一编址 • 所以只有一条指令，如： • MOV A，0000H； A<-主存 • MOV A，FFE0H；A<-外设
2016年11月14日1时24分 31
系统总线——总线的仲裁、定时和数据传送模式

总线技术与总线标准教材(PPT 56页)

总线技术与总线标准教材(PPT 56页)
(系统)外总线
如并口、串口
片间总线: 微机系统三总线
＋5V
CPU
MN/MX
INTA
8284 时钟
发生 器
RD
CLK
WR
READY M/IO
RESET
ALE
BHE
A19-A16
地 STB OE
8282 锁存器
A1 ~ A19
CB AB
RR EE SA ED
AD15-AD0 DEN DT/R
AD15
读写
分布式总线仲裁方式
一．总线上各个设备都有总线仲裁模块 二．当任何一个设备申请总线，置“总线忙”状态，以阻止其他
设备同时请求
总线请求 总线忙
+5V
仲裁线 IN OUT 主设备1
IN OUT 主设备2
IN OUT 主设备3
IN OUT 主设备4
IN OUT 主设备5
总线
26
4.1.3 总线操作与时序
四．单个主控制器系统，则只需要寻址和传数两个阶段
27
总线主控制器的作用
一．总线系统的资源分配与管理 二．提供总线定时信号脉冲 三．负责总线使用权的仲裁 四．不同总线协议的转换和不同总线间数据传输的缓冲
28
总线时序
一．总线时序是指总线事件的协调方式，以实现可靠的 寻址和数据传送
二．总线时序类型 1. 同步：所有设备都采用一个统一的时钟信号来协调 收发双方的定时关系 2. 异步：依靠传送双方互相制约的握手(handshake)信号 来实现定时控制 3. 半同步：具有同步总线的高速度和异步总线的适应 性
ALE
READY
AD15～ AD0 RD
D T /R
32

现代测试技术)第6章测控总线技术

现代测试技术)第6章测控总线技术

特点
IEEE 488标准定义了物理层、数据链 路层和应用层三层协议结构，支持多 主多从设备通信，具有高速、可靠、 灵活等特点。
SCPI命令集
定义
特点
SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments） 命令集是一种用于可编程仪器的 标准命令集。
SCPI命令集采用类似于自然语言 的语法结构，易于学习和使用； 同时支持多种数据类型和仪器功 能，具有通用性和可扩展性。
特点
GPIB总线具有高速、灵活、可靠的特点，支持多个设备之 间的通信和数据传输。它采用主从式结构，通过总线控制 器来控制多个设备之间的数据传输和通信。
应用领域
GPIB总线广泛应用于自动化测试系统、仪器仪表控制等领 域。
VXI总线
01
定义
VXI（VMEbus Extensions for Instrumentation，仪器用VME总线扩
并行传输与串行传输
并行传输是同时传输多个比特，而串行传输则是一个比特接一个比特地传输。测控总线中常采用串行传输方式，因其 传输线路简单、成本低。
同步传输与异步传输
同步传输依赖于精确的时钟信号进行数据同步，而异步传输则通过特定的起始和停止位来标识数据包的开始和结束。 测控总线中常采用异步传输方式，因其灵活性高、适应性强。
传输速率
数据传输速率是衡量总线性能的重要指标，通常以比特率（bps）或字节率（Bps）表示。测控总线的传 输速率因应用需求而异，一般要求高速、稳定的数据传输。
数据同步与异步处理
数据同步
在并行传输中，数据同步是确保多个比特同时正确传输的关键 。通过精确的时钟信号和数据锁存器，实现数据的同步传输。

计算机组成原理（第六章系统总线教学教材

计算机组成原理（第六章系统总线教学教材

计算机组成原理（第六章系统总线教学教材第六章系统总线第一节总线的基本概念一、总线的分类1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。

2．系统总线：连接计算机系统中各个功能模块或设备的总线，作为计算机硬件系统的主干。

3．内部总线：连接CPU内部各部件的总线。

4．总线的分类：①按传送格式分为：串行总线、并行总线；②按时序控制方式分为：同步总线、异步总线；③按功能分为：系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。

④按数据传输方向分为：单工总线和双工总线，双工总线又分为半双工总线和全双工总线。

历年真题1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。

（2001年）2．下列说法中正确的是（）。

（2003年）A．半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息B．半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息C．半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息D．半双工总线可以在两个方向上同时传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息【分析】根据总线上信号的传递方向，总线可分为单向传输（单工）总线和双向传输（双工）总线，而双工总线又可分为半双工总线和全双工总线。

其中单工总线只能向一个方向传递信号，半双工总线可以在两个方向上轮流传递信号，全双工总线可以在两个方向上同时传递信号。

二、总线的信息传输方式1．串行传输：是指数据的传输在一条线路上按位进行。

（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）。

在串行传输时，被传输的数据在发送设备中进行并行到串行的变换，在接收设备中进行串行到并行的变换。

2．并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。

3．复合传输：又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。

《总线技术》课件

《总线技术》课件
总线技术将趋向于集成化和模块化设计，提 高系统的可靠性和可维护性。
定制化解决方案
针对不同行业和领域的需求，未来总线技术 将提供定制化的解决方案。
跨界融合与协同创新
总线技术将与其他领域的技术进行跨界融合 和协同创新，推动相关产业的发展。
THANKS
感谢观看
仲裁技术
总线通信协议的仲裁技术用于解决多个节点同时访问总线时可能出现的数据冲突问题。常见的仲裁技术包括令牌 传递、轮询和竞争等。
流量控制
总线通信协议的流量控制用于防止接收方来不及接收数据而造成的数据丢失问题。常见的流量控制方法包括停止 -等待、滑动窗口和缓冲区交换等。
03
总线标准与规范
IEEE标准
总线的分类与特点
总线分类
根据传输方式，总线可分为并行总线 和串行总线；根据连接的部件类型， 总线可分为内部总线和外部总线。
总线特点
总线具有规范性、共享性、互操作性 等特点，它规定了数据传输的规范和 标准，允许多个部件共享总线资源， 实现了各部件之间的互操作。
总线技术的发展历程
01
早期总线技术
在计算机发展的早期阶段，总线技术尚未形成规范和标准，各部件之间
传输方式
总线通信协议的传输方式包括单工、半双工和全双工三种。单工只能实现单向 通信，半双工可以同时实现双向通信，而全双工则可以实现同时双向通信。
数据格式
总线通信协议的数据格式包括二进制数据和ASCII码数据两种。二进制数据以高 低电平表示0和1，而ASCII码数据则使用可打印字符表示数据。
总线通信协议的仲裁技术与流量控制
的连接和通信较为混乱。
02 03
标准总线技术的出现
随着计算机技术的不断发展，出现了多种标准总线技术，如ISA、EISA 、PCI等，这些技术规范了数据传输的标准和规范，推动了计算机技术 的发展。

微机原理与接口技术第6章_IO接口和总线

微机原理与接口技术第6章_IO接口和总线
在微型计算机系统中，CPU通过接口和外设交换数据时，只有输 入（IN）和输出（OUT）两种指令，所以只能把状态信息和命 令信息当作数据来传送，并且将状态信息作为输入数据，控制信 息作为输出数据，于是三种信息都可以通过数据总线来传送了。 这三种信息被送入三种不同端口的寄存器，因而能实施不同的功 能。
6.1、 I/O接口
查询式输入代码片段
6.1、 I/O接口
查询式输出
6.1、 I/O接口
查询式输出时，状态寄存器的状态指示输出设备是否空 闲。
外设
数据线
状态线
6.1、 I/O接口
查询式输出工作过程
当输出设备将数据输出后，会发出一个ACK信号，使D触 发器翻转为0。
CPU查询到这个状态信息后，便知道外设空闲，可以执行 输出指令，将新的输出数据发送到数据总线上，同时 把数据口地址发送到地址总线上。
由地址译码器产生的译码信号和WR相“与”后，发出选 通信号，将输出数据送至8位锁存器。同时，将D触发 器置为1，并通知外设进行数据输出操作。
6.1、 I/O接口 查询式输出流程图
6.1、 I/O接口
常用的状态线有empty，busy 功能： 1、输出设备空闲，BUSY无效； 2、CPU写数据端口，输出设备输出数据，
缓冲器74LS244和74LS245 锁存器74LS373
6.1、 I/O接口 二、简单的输入输出接口芯片 1. 缓冲器74LS244和74LS245
连接在总线上的缓冲器都具有三态输出能力。 在CPU或I/O接口电路需要输入输出数据时，在它 的使能控制端EN（或G）作用一个低电平脉冲，使它的 内部的各缓冲单元接通，即处在输出0或1的透明状态。 数据被送上总线。 当使能脉冲撤除后，它处于高阻态。这时，各缓冲单元 像一个断开的开关，等于将它所连接的电路从总线脱开。 74LS244和74LS245就是最常用的数据缓冲。除缓冲作用 外，它们还能提高总线的驱动能力。

王道计组第六章总线思维导图脑图

王道计组第六章总线思维导图脑图

第六章 总线总线概述基础概念总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果系统中有多个部件，则它们只能分时地向总线发送信息共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可以通过这组线路分时共享总线的特性1. 机械特性：尺寸、形状、管脚数、排列顺序2. 电气特性：传输方向和有效的电平范围3. 功能特性：每根传输线的功能（地址、数据、控制）4. 时间特性：信号的时序关系总线的分类按数据传输格式串行总线优点：只需要一条传输线，成本低廉，广泛应用于长距离传输；应用于计算机内部时，可以节省布线空间缺点：在数据发送和接收的时候要进行拆卸和装配，要考虑串行并行转换的问题并行总线优点：总线的逻辑时序比较简单，电路实现起来比较容易缺点：信号线数量多，占用更多的布线空间；远距离传输成本高昂按总线功能片内总线片内总线是芯片内部的总线它是CPU芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与ALU之间的公共连接线系统总线系统总线是计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间相互连接的总线按系统总线传输信息内容的不同数据总线（DB）用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数（根数）与机器字长、存储字长有关双向区分数据通路表示的是数据流经的路径数据总线是承载的媒介地址总线（AB）传输地址信息，包括主存单元或I/O接口的地址；位数（根数）与主存地址空间大小及设备数量有关单向控制总线（CB）一根控制线传输一个信号；有出：CPU送出的控制命令；有入：主存（或外设）返回CPU的反馈信号系统总线的结构单总线结构结构：CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都连接在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备和CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息优点：结构简单，成本低，易于接入新的设备缺点：带宽低、负载重，多个部件只能争用唯一的总线，且不支持并发传送操作双总线结构通道是具有特殊功能的处理器，能对I/O设备进行统一管理，通道程序放在主存中结构：双总线结构有两条总线，一条是主存总线，用于CPU、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/O总线，用于多个外部设备与通道之间进行数据传送优点：将较低速的I/O设备从单总线上分离出来，实现存储器总线和I/O总线分离缺点：需要增加通道等硬件设备支持突发（猝发）传送：送出一个地址，收到多个地址连续的数据三总线结构结构：三总线结构是在计算机系统各部件之间采用3条各自独立的总线来构成信息通路，这3条总线分别为主存总线、I/O总线和直接内存访问DMA总线。

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常用的计算机总线－AGP

Accelerated Graphics Port加速图形端口
常用的计算机总线－ PCMCIA


PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association) 一般用于笔记本
作业

P276
1/2/3/4/5/6/9/10/11

控制简单，便于设计，传送速率较高

缺点


设备速度不一样时，必须以响应速度最慢设备的速 度运行 设计完成后，不能更改
异步总线协定
发送方

全互锁方式 P239 图6.6
一个总线周期
1. READY=1
接收方 2.接收数据
3. ACK=1 4. READY=0 5. ACK=0
1. READY=1
下一个总线周期
异步总线协定
发送方

半互锁方式
一个总线周期
1. READY=1
接收方 2.接收数据
3. ACK=1 4. READY=0 5. ACK=0
1. READY=1
下一个总线周期
异步总线协定
发送方

非互锁方式
一个总线周期 4. READY=0
1. READY=1
接收方 2.接收数据
3. ACK=1
总线的优点




简化系统结构，便于系统的设计和制造 减少连线数目，便于机内布线，减小体 积，提高系统的可靠性 便于接口设计 便于系统的扩充 便于设备的软件设计 便于故障诊断和维修
总线上的信息传送方式


一般情况下，同一时刻，总线上最多只 能有一个模块发送信息 分时传送的机制，每个模块轮流使用 总线仲裁器 对比开会


总线的操作过程 总线使用权的分配 总线仲裁技术 总线传输握手技术

同步 异步 半同步 分离式
总线的操作过程

主设备


在获得总线控制权后，能启动数据的传输、发出地 址或读写控制命令并控制总线上的数据传送过程的 模块 CPU、DMA控制器、外围处理器 本身不具备总线控制能力，但能够对总线主设备提 出的数据请求做出响应，接受主设备发出的地址(并 进行译码)，和读写命令并执行相应的操作的模块 内存、I/O接口
第6章 总线技术
6.1概述



总线：是在模块与模块之间，或者设备 与设备之间，传递信息、相互通信的一 组公用信号线，是系统在总线主控器(模 块或设备)的控制下，将发送器发出的信 息准确地传送给接收器的信号载体或通 路。 总线的特点在于共用性，同时挂接多个 模块或设备 专线：某两个模块或设备之间专用的信 号连线
常用的计算机总线－PCI


PCI: Peripheral Component Interconnect， 外部设备互联总线 主频：33M/66MHz 传输速率：133MBps/266MBps
常用的计算机总线－USB

Universal Serial Bus，通用串行总线 P&P,即插即用 速率从几K 到480Mbps

从设备


总线的操作过程

总线数据传输周期


总线请求和仲裁阶段 寻址阶段 数据传输阶段

主－从 从－从

结束阶段
阶段一：总线请求和仲裁阶段 阶段二：寻址阶段 阶段三：数据传输阶段 阶段四：结束阶段
设备1 设备2
设备4
设备3
总线使用权的分配


处理多个部件同时要求使用总线时引起 的总线冲突 令牌总线 冲突检测 总线仲裁
Ready
T1 T2
T3
Tw
Tw
T4
T1
检查Ready信号,Ready=0时需要插入TW 状 态； Ready=1时结束TW 状态，进入T4状态
分离式总线协定
主设备 地址和命令 主设备 数据读入主设备 读出的数据 T 读出的数据 送上总线
从设备 读取数据
从设备
主设备占用总线的时间 从主控模块通过总线向从模块发出地址和读写命令开始，到整个传输 周期结束，总线完全是由该主控模块以及从模块占用。 但并非整个传输周期中总线都得到了充分利用。

总线宽度 总线定时协定：同步、异步、半同步、分离式 总线传输率

例如某总线上进行8位存储器存取(每次总线操作 传送一个字节)，一个存取周期最快为3个总线时 钟周期(BCLK)，则当BCLK为8.33MHz时，其总线 传输率约为 1/(3/8.33M)=2.78M B/s

总线频宽
6.2总线判决和握手技术
5. ACK=0
1. READY=1 下一个总线周期
异步总线协定

优点


不同速度的设备可以协同工作，适应性强 快－快：高速度 快－慢：低速度 握手过程复杂，总线周期较长 传输速度不固定，取决于模块的访问速度 死锁

缺点



半同步总线协定

使用WAIT或READY信号
＝0，表示存储器或I/O设备未准备就绪，需等待; ＝1，表示存储器或I/O设备已经就绪，可以传送数据

集中式仲裁（集中仲裁）

菊花链式 计数器定时查询 独立请求方式 二维判决方式

分散式仲裁（分布仲裁）
菊花链式查询方式
BG (Grant) BGI1 总线 仲裁器 C1 BR(Request) BB(Busy)
BGO1
BGI2 C2
BGO2
BGIn Cn
菊花链式查询方式
BG 总线 仲裁器
BGI1 C1
BGO1
BGI2 C2
BGO2
BGIn Cn
BR BB
菊花链式查询方式

优点

实现简单，三根控制线即可实现 便于增减总线上的设备：总线控制器的结构 与部件的数量无关 对电路故障敏感：串行线路 仲裁速度慢 优先级不能改变

缺点



其它几种查询方式

计数器定时查询方式（轮询判决） 独立请求方式(并行判决)

P237 图6.3 P237 图6.4

二维判决方式

总线传输握手技术


总线握手的作用是控制每个总线周期中 数据传输的开始和结束，以及整个总线 周期中的每个子周期的开始和结束。 四种定时协定：



同步总线协定 异步总线协定 半同步总线协定 分离式总线协定
同步总线协定


连接在总线上的所有部件均在统一的时钟信号 控制下进行数据的传递，各部件的传输周期固 定。 优点
总线的分类

按照传输信息的性质分类

数据总线 地址总线 控制总线 基本信息总线 数据握手总线 判决总线 定时信号总线 电源信号总线

按照信号线的功能分类



总线的分类

按照层次位置分类



片内总线 片总线 系统总线 设备总线 局部总线

P231 图6.1
总线的性能指标
令牌总线

不会出现总线冲突 只有获得令牌的设备才能够使用总线
设备1 设备2
令
设备4
设备3
冲突检测

允许出现总线冲突，但在冲突后补救
设备1
设备2
设备4
设备3
总线仲裁


允许出现总线争用（申请），但不允许 出现总线冲突（使用） 优先级仲裁和公平仲裁
设备1 仲裁器 设备2
设备4
设备3Biblioteka 总线仲裁技术分离式总线协定
主设备 从设备 读取数据期间， 交由其它设备使用 主设备 地址和命令 数据读入主设备 读出的数据 T
从设备
读出的数据 送上总线
主设备占用总线的时间
从设备占用总线的时间
常用的计算机总线－ISA

ISA: Industry Standard Architecture


8位/16位 62引脚/98引脚 主频：4.77M/6MHz