第15章 总线.ppt

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1、微机原理微机原理第第1515章章 总线总线华中师范大学信息技术系本章重点本章重点 总线的分类和性能指标总线的分类和性能指标 PCIPCI总线的特点和系统结构总线的特点和系统结构PCIPCI的命令类型的命令类型PCIPCI的数据传输的数据传输USBUSB总线的特点总线的特点USBUSB的设备的设备USBUSB的传输类型及数据包的传输类型及数据包 微机原理总线()华中师范大学信息技术系关于总线关于总线总线是一组公用导线，一些数据源中的任何一个都可以利用它传送数据到另一个或多个目的。总线是分时复用的，在特定时间周期内，总线只能为一个源专用，从属于一个源。总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息总线是

2、一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路，分时和共享是总线的两个特点。传送线路，分时和共享是总线的两个特点。微机原理总线()华中师范大学信息技术系总线结构带来的优点：总线结构带来的优点：支持模块化设计支持模块化设计 开放性和通用性开放性和通用性 灵活性好灵活性好 微机原理总线()华中师范大学信息技术系总线操作总线操作总线请求和仲裁（总线请求和仲裁（Bus request&ArbitrationBus request&Arbitration）使用总线的主模块提出申请使用总线的主模块提出申请总线仲裁机制确定把总线分配给请求模块总线仲裁机制确定把总线分配给请求模块寻址（寻址（AddressingA

3、ddressing）主模块发出将要访问的从模块地址信息以及有关命主模块发出将要访问的从模块地址信息以及有关命令，启动从模块令，启动从模块数据传送（数据传送（Data TransferData Transfer）源模块发出数据，经数据总线传送到目标模块源模块发出数据，经数据总线传送到目标模块结束（结束（EndingEnding）数据、地址、状态、命令信息均从总线上撤除，让数据、地址、状态、命令信息均从总线上撤除，让出总线出总线微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.1 15.1 总线的分类和性能指标总线的分类和性能指标 分类：分类：内部总线内部总线局部总线局部总线系统总线系统总线外部总线外部

4、总线性能：性能：总线宽度：总线宽度：总线频率：总线频率：传输率：传输率：微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.2 PCI15.2 PCI的特点和系统结构的特点和系统结构 15.2.1 PCI15.2.1 PCI的特点的特点高传输率高传输率 高效率高效率 即插即用即插即用 独立于独立于CPU CPU 负载能力强、易于扩展负载能力强、易于扩展 兼容各类总线兼容各类总线 微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.2 PCI15.2 PCI的特点和系统结构的特点和系统结构15.2.2 PCI15.2.2 PCI的层次化系统结构的层次化系统结构微型机系统中多层次的局部总线 微机原理总线()华中师

5、范大学信息技术系15.3 PCI15.3 PCI的信号的信号主设备：取得总线控制权的设备主设备：取得总线控制权的设备从设备：被主设备选中进行数据传输的设备从设备：被主设备选中进行数据传输的设备某一时刻，只能有一个主设备控制总线，某一时刻，只能有一个主设备控制总线，其他设备此时可以作为从设备其他设备此时可以作为从设备某一时刻，只能有一个设备向总线发送数据，某一时刻，只能有一个设备向总线发送数据，但可以有多个设备从总线接收数据但可以有多个设备从总线接收数据微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.3 PCI15.3 PCI的信号的信号微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.4 PCI15.4

6、 PCI的命令类型的命令类型中断识别和响应命令中断识别和响应命令特殊周期命令特殊周期命令I/OI/O可读命令和可读命令和I/OI/O写命令写命令读存储器命令和写存储器命令读存储器命令和写存储器命令读配置空间命令读配置空间命令写配置空间命令写配置空间命令CacheCache多行读命令多行读命令双地址期命令双地址期命令读一行读一行CacheCache命令命令写写CacheCache命令命令微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.5 PCI15.5 PCI的数据传输的数据传输和数据传输相关的最主要信号和数据传输相关的最主要信号FRAMEFRAME：决定数据传输的开始和结束：决定数据传输的开始和结

7、束IRDYIRDY：由主设备驱动：由主设备驱动 TRDYTRDY：由从设备驱动：由从设备驱动从设备的选择从设备的选择PCIPCI的突发传输的突发传输总线的空闲状态总线的空闲状态转换期转换期微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.6 15.6 通用串行总线通用串行总线USB USB PCPC机原有多种接口等连接外设机原有多种接口等连接外设互相不通用、不支持带电拔插互相不通用、不支持带电拔插性能不能满足新型外部设备的需要性能不能满足新型外部设备的需要USBUSB总线（总线（Universal Serial BusUniversal Serial Bus）标准化通用接口标准化通用接口简化简化PC

8、PC与外设之间的互连与外设之间的互连获得硬件厂商和软件公司的强有力支持获得硬件厂商和软件公司的强有力支持在微型机和各种数码设备上都得到广泛应用在微型机和各种数码设备上都得到广泛应用微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.6 15.6 通用串行总线通用串行总线USBUSBUSBUSB的特点的特点（1 1）使用方便、扩充能力强）使用方便、扩充能力强USBUSB设备无需用户设置，可实现设备无需用户设置，可实现“即插即用即插即用”可在正常工作状态插入或拔出（即动态热拔插）可在正常工作状态插入或拔出（即动态热拔插）通过集线器理论上可以连接多达通过集线器理论上可以连接多达127127个个USBUSB设

9、备设备（2 2）支持多种传输速度、适用面广）支持多种传输速度、适用面广多个传输速率满足不同工作速度的外部设备多个传输速率满足不同工作速度的外部设备3 3种传输速率：低速的种传输速率：低速的1.5Mb/s1.5Mb/s、全速的、全速的12Mb/s12Mb/s和高速的和高速的480Mb/s480Mb/s（3 3）低功耗、低成本、占用系统资源少）低功耗、低成本、占用系统资源少可以为可以为USBUSB设备提供基本的供电设备提供基本的供电组件和电缆都不贵，不会给主机和设备增加很高成本组件和电缆都不贵，不会给主机和设备增加很高成本只占用相当于一个传统外设所需的资源只占用相当于一个传统外设所需的资源微机原理

10、总线()华中师范大学信息技术系15.6 15.6 通用串行总线通用串行总线USBUSBUSBUSB的设备的设备只能有一个主机（只能有一个主机（HostHost）通过主控制器与通过主控制器与USBUSB设备接口设备接口集成有根集线器提供多个接入点、连接集成有根集线器提供多个接入点、连接USBUSB设备设备集线器（集线器（HubHub）专门用于提供额外专门用于提供额外USBUSB接入点的接入点的USBUSB设备设备功能设备（功能设备（FunctionFunction）向系统提供特定功能的向系统提供特定功能的USBUSB设备设备USBUSB接口的鼠标器、键盘、打印机、接口的鼠标器、键盘、打印机、U

11、U盘、盘、MP3MP3播放播放器、摄像头等器、摄像头等示意图示意图微机原理总线()华中师范大学信息技术系15.6 15.6 通用串行总线通用串行总线USBUSBUSBUSB的传输类型的传输类型控制传输：在控制传输：在USBUSB设备初次安装时，设备初次安装时，USBUSB系统软件使系统软件使用控制传输方式设置用控制传输方式设置USBUSB设备参数、发送控制指令、设备参数、发送控制指令、查询状态等。查询状态等。批量传输：大量数据的传输。如打印机、扫描仪等。批量传输：大量数据的传输。如打印机、扫描仪等。中断传输：少量数据的传输，但需要及进处理的数中断传输：少量数据的传输，但需要及进处理的数据，如键

12、盘、鼠标等。据，如键盘、鼠标等。实时传输：以稳定的速率发送和接收信息，保证数实时传输：以稳定的速率发送和接收信息，保证数据的连续和及时，用于数据传输正确性要求不高而据的连续和及时，用于数据传输正确性要求不高而对实时性要求较高的外设对实时性要求较高的外设微机原理总线()华中师范大学信息技术系USBUSB的信息包（帧）的信息包（帧）令牌包（令牌包（TokenToken）：所有的信息交换都以令牌包为首）：所有的信息交换都以令牌包为首部，标志着传输操作的开始，由主机发出。部，标志着传输操作的开始，由主机发出。数据包（数据包（DataData）：主机与设备之间以数据包形式传）：主机与设备之间以数据包形式传输数据。输数据。联络包（联络包（HandshakeHandshake）：设备使用联络包报告数据交）：设备使用联络包报告数据交换的状态。换的状态。15.6 15.6 通用串行总线通用串行总线USBUSB微机原理总线()本章学习内容到此结束本章学习内容到此结束!