总线系统

总线系统

总线是构成计算机系统的互联机构,是多个系统部件之间进行数据传送的公共通道,并在争用资源的基础上进行工作。

总线有物理特性,功能特性,电器特性,机械特性,一次必须标准化。微型计算机系统的标准总线从ISA总线(16位,带宽8MB/s)发展到EISA总线(32位,带宽33.3MB/s)和VESA总线(32位,带宽132MB/s),又进一步发展到PCI总线(64位,带宽264MB/s).衡量总线性能的重要指标是总线带宽,它定义为总线本身所能达到的最高传输速率。

当代流行的标准总线追求与结构,CPU,技术无关的开发标准。其总线内部结构包含:1.数据传送总线(由地址线,数据线,控制线组成);2.仲裁总线;3.中断和同步总线;4公用线(电源,地线,时钟,复位等信号线)。

计算机系统中,根据应用条件和硬件资源不同,信息的传输方式可采用:1.并行传送。2.串行传送。3.复用传送。

各种外围设备必须通过“接口”与总线相连。接口是指CPU,主存,外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。接口部件在它动态连接的两个功能部件间起着缓存器和转换器的作用,以便实现彼此之间的信息传递。

总线仲裁是总线系统的核心问题之一。为了解决多个主设备同时竞争总线控制权的问题,必须具有总线仲裁部件。它通过采用优先级策略或公平策略,选择其中一个主设备作为总线的下一次主方,接管总线控制权。

按照总线仲裁电路的位置不同,总线仲裁分为集中式和分布式仲裁。集中式仲裁方式必有一个中央仲裁器,它受理所有功能模块的总线请求,按优先原则或公平原则进行排队,然后仅给一个功能模块发出授权信号。分布式仲裁不需要中央仲裁器,每个功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。通过分配优先级仲裁号,每个仲裁器将仲裁总线上得到的仲裁号与自己的仲裁号进行比较,从而获得总线控制权。

总线定时是总线的又一核心问题之一。为了同步主方,从方的操作,必须制定定时协议。通常采用同步定时与异步定时两种方式。在同步定时协议中,事件出现在总线上的时刻有总线时钟信号来确定,总线周期的长度是固定的。在异步定时协议中,后一事件出现在总线上的时刻取决于迁一事件的出现,即建立在应答式或互锁机制基础上,不需要同意的公共时钟信号。在异步定时中,总线周期的长度是可变的。

当代的总线标准大都能支持以下数据传送模式:1.读/写操作;2.块传送操作。3.写后读,读修改写操作;4.广播。广集操作。

PCI 总线是当前流行的总线,是一个高带宽且与处理器无关的标准总线,又是至关重要的层次总线。它采用同步定时协议和集中式仲裁策略,并具有自动配置能力。PCI适合于低成本的小系统,因此在微机系统中得到了广泛的应用。

正在发展的Futurebus+总线是迄今为止最复杂的总线标准,能支持64位地址空间,64位,128位,256位数据传输,为下一代的多处理机系统提供了一个稳定的平台。它可以满足各类高性能系统的需求,因此适合于高成本的较大规模计算机系统。