計(jì)算機(jī)組成與系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 完整課件第6章

第六章系統(tǒng)總線第一節(jié)基本概念第二節(jié)總線控制第三節(jié)總線接口第四節(jié)總線標(biāo)準(zhǔn)第一節(jié)基本概念一、總線的分類物理特性電纜式、主板式、背板式功能特性芯片級(jí)、板級(jí)、系統(tǒng)級(jí)電氣特性單端方式與差分方式二、信息傳輸方式1.串行傳輸波特率與比特率同步與異步2.并行傳輸猝發(fā)式3.復(fù)合傳輸（總線復(fù)用）4.消息傳輸（如RamLink,PCI,SCSI）三、同步方式1.同步通信 串行同步：信號(hào)編碼 并行同步：專用時(shí)鐘信號(hào)線 優(yōu)點(diǎn)：時(shí)序關(guān)系簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單。 缺點(diǎn)：在設(shè)備速度不一致時(shí)按最壞情況確定，不能太長(zhǎng)（時(shí)鐘相移）。 實(shí)例：EIDE硬盤接口2.異步通信串行異步通信：起始檢測(cè)并行異步通信：握手信號(hào)非互鎖：2.異步通信(續(xù))全互鎖：（四邊沿協(xié)議）2.異步通信(續(xù))3.半同步方式例對(duì)于具有圖示的操作時(shí)序的總線，試計(jì)算總線的數(shù)據(jù)傳輸速率，假設(shè)總線上傳輸?shù)拿總€(gè)字為32位，總線時(shí)鐘頻率為50MHz。解：從圖中可見，該總線在5個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)傳輸了一個(gè)數(shù)據(jù)字。總線的數(shù)據(jù)傳輸帶寬為:1/5=0.2(字/時(shí)鐘周期)或者50×106×4×0.2=40×106(字節(jié)/秒)第二節(jié)總線控制主模塊與從模塊總線事務(wù)請(qǐng)求裁決地址數(shù)據(jù)釋放。一、總線請(qǐng)求和裁決1.集中式裁決 鏈?zhǔn)讲樵円?、總線請(qǐng)求和裁決1.集中式裁決計(jì)數(shù)器定時(shí)一、總線請(qǐng)求和裁決1.集中式裁決獨(dú)立請(qǐng)求一、總線請(qǐng)求和裁決2.分布式裁決二、控制算法裁決算法： 1.靜態(tài)優(yōu)先級(jí)：如從0計(jì)數(shù) 2.平等算法：如連續(xù)計(jì)數(shù) 3.動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)：如LRU 4.先來(lái)先服務(wù)：FIFO釋放算法： 1.用完時(shí)釋放 2.申請(qǐng)時(shí)釋放 3.搶占時(shí)釋放第三節(jié)總線接口為什么要用總線接口？一、串行總線接口通用異步接收器/發(fā)送器(UART)：串行接收方式1.起始位檢測(cè)：m倍取樣2.數(shù)據(jù)位取樣：隔m個(gè)采樣周期后取樣一次，共n次3.停止位檢測(cè)：隔m個(gè)采樣周期后取樣并檢測(cè)接口結(jié)構(gòu)出錯(cuò)標(biāo)志 1.奇偶錯(cuò)誤 2.幀錯(cuò)誤 3.溢出(丟失)錯(cuò)誤(overrunerror)串行接口實(shí)例：EIA-232二、并行總線接口功能部件。 1.系統(tǒng)時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器。 2.電壓控制模塊。 3.總線主設(shè)備。 4.總線從設(shè)備。 5.總線請(qǐng)求部件。 6.中斷處理部件。 7.總線仲裁器。 8.中斷部件。第四節(jié)總線標(biāo)準(zhǔn)

——PCI總線

（peripheralComponentInterfaceBus)1.主要特點(diǎn) 采用猝發(fā)傳輸方式 速度較高 64可擴(kuò)展 隱含式裁決 可靠性高（對(duì)地址、命令和數(shù)據(jù)都進(jìn)行檢查） 三個(gè)地址空間（內(nèi)存、I/O和配置） 自動(dòng)配置2.信號(hào)定義

AD[31:0] 地址/數(shù)據(jù)

C/BE[3:0] 命令/字節(jié)許可

PAR 校驗(yàn)

FRAME# 成幀

TRDY# 目標(biāo)就緒

IRDY# 始發(fā)就緒

STOP# 目標(biāo)設(shè)備請(qǐng)求停止

DEVSEL# 設(shè)備選擇

IDSEL 始發(fā)設(shè)備選擇

REQ# 總線請(qǐng)求

GNT# 總線許可

CLK 系統(tǒng)時(shí)鐘

RST# 系統(tǒng)復(fù)位

D[63:32] 數(shù)據(jù)

BE#[7:4] 字節(jié)允許

PAR64 高字校驗(yàn)

REQ64# 請(qǐng)求64位傳輸

ACK64# 確認(rèn)64位傳輸

LOCK# 資源封鎖（設(shè)備獨(dú)占）

PERR# 校驗(yàn)錯(cuò)

SERR# 系統(tǒng)錯(cuò)

SBO# 偵測(cè)退出(snoopbackoff)，

命中了一個(gè)修改過的塊

SDONE 偵測(cè)完成，探測(cè)結(jié)果為“干凈”

TDI 測(cè)試輸入

TDO 測(cè)試輸出

TCK 測(cè)試時(shí)鐘

TMS 測(cè)試模式選擇

TRST# 測(cè)試復(fù)位

INTA# 中斷請(qǐng)求3.命令定義4.傳輸操作時(shí)序5.PCI的發(fā)展（1）66MHz時(shí)鐘。在PCI2.1中允許總線以最高66MHz的時(shí)鐘工作。PCI規(guī)范2.1版定義了66MHz速度下的操作。在64位的66MHz總線中，可達(dá)到的最大數(shù)據(jù)流量是8B×66M/s=528MB/s（2）CompactPCI。CompactPCI是PCI工業(yè)