第六章 系统总线,第一节 基本概念 第二节 总线控制 第三节 总线接口 第四节 总线标准,第一节 基本概念,一、总线的分类 物理特性 电缆式、主板式、背板式 功能特性 芯片级、板级、系统级 电气特性 单端方式与差分方式,二、信息传输方式,1. 串行传输 波特率与比特率 同步与异步 2. 并行传输 猝发式 3. 复合传输（总线复用） 4. 消息传输（如RamLink, PCI, SCSI）,三、同步方式,1. 同步通信串行同步：信号编码并行同步：专用时钟信号线优点：时序关系简单，实现简单。缺点：在设备速度不一致时按最坏情况确定，不能太长（时钟相移）。实例：EIDE硬盘接口,2. 异步通信,串行异步通信：起始检测 并行异步通信：握手信号 非互锁：,2. 异步通信(续),全互锁：（四边沿协议）,2. 异步通信(续),3. 半同步方式,例 对于具有图示的操作时序的总线，试计算总线的数据传输速率，假设总线上传输的每个字为32位，总线时钟频率为50MHz。,解：从图中可见，该总线在5个时钟周期内传输了一个数据字。总线的数据传输带宽为: 1/5=0.2 (字/时钟周期) 或者 5010640.2=40106 (字节/秒),第二节 总线控制,主模块与从模块 总线事务 请求 裁决 地址 数据 释放。,一、总线请求和裁决,1. 集中式裁决链式查询,一、总线请求和裁决,1. 集中式裁决计数器定时,一、总线请求和裁决,1. 集中式裁决独立请求,一、总线请求和裁决,2. 分布式裁决,二、控制算法,裁决算法：1. 静态优先级：如从0计数2. 平等算法：如连续计数3. 动态优先级：如LRU4. 先来先服务：FIFO 释放算法：1. 用完时释放2. 申请时释放3. 抢占时释放,第三节 总线接口,为什么要用总线接口？,一、串行总线接口,通用异步接收器/发送器(UART)：,串行接收方式,1. 起始位检测：m倍取样 2. 数据位取样：隔m个采样周期后取样一次，共n次 3. 停止位检测：隔m个采样周期后取样并检测,接口结构,出错标志,1. 奇偶错误2. 帧错误3. 溢出(丢失)错误(overrun error) 串行接口实例：EIA-232,二、并行总线接口,功能部件。1. 系统时钟驱动器。2. 电压控制模块。3. 总线主设备。4. 总线从设备。5. 总线请求部件。6. 中断处理部件。7. 总线仲裁器。8. 中断部件。,第四节 总线标准 PCI总线 （peripheral Component Interface Bus),1. 主要特点采用猝发传输方式速度较高64可扩展隐含式裁决可靠性高（对地址、命令和数据都进行检查）三个地址空间（内存、I/O和配置）自动配置,2. 信号定义,AD31:0 地址/数据C/BE3:0 命令/字节许可PAR 校验FRAME# 成帧TRDY# 目标就绪IRDY# 始发就绪STOP# 目标设备请求停止DEVSEL# 设备选择IDSEL 始发设备选择REQ# 总线请求GNT# 总线许可CLK 系统时钟RST# 系统复位D63:32 数据BE#7:4 字节允许PAR64 高字校验REQ64# 请求64位传输ACK64# 确认64位传输LOCK# 资源封锁（设备独占）PERR# 校验错SERR# 系统错SBO# 侦测退出(snoop back off)，命中了一个修改过的块SDONE 侦测完成，探测结果为“干净”TDI 测试输入TDO 测试输出TCK 测试时钟TMS 测试模式选择TRST# 测试复位INTA# 中断请求,3. 命令定义,4. 传输操作时序,5. PCI的发展,（1）66MHz时钟。 在PCI 2.1中允许总线以最高66MHz的时钟工作。PCI规范2.1版定义了66MHz速度下的操作。 在64位的66MHz总线中，可达到的最大数据流量是8B66M/s=528MB/s （2）Compact PCI。 Compact PCI是PCI工业计算机制造商联盟制订的规范。它定义了更加坚固耐用的PCI总线，用于工业和嵌入式应用。在电气、逻辑和软件功能方面与PCI完全兼容，并采用紧固机构，具有良好的抗震性能，支持热插拔。 习题：7，9,