微机原理：第11章 总线技术与微机系统结构.ppt

《微机原理：第11章 总线技术与微机系统结构》 微机系统的设计通常采用模块化结构，其中总线起着至关重要的作用。总线是计算机硬件系统中不同模块间传递信息的公共通道，它可以传输地址、数据和控制信号。这种设计使得系统中的每个模块只需关注如何与总线接口，而无需关心其他模块的细节，极大地简化了系统设计和维护。 总线的分类主要有基于硬件级别的划分，如芯片内部总线、模块内部总线、模块间总线（如标准总线）以及微机和外设间的通信协议总线。此外，根据传输信息的类别，可以分为地址总线、数据总线和控制总线；根据信息的传输方向，又可分为单向和双向总线。随着技术的发展，出现了局部总线和系统总线，前者用于子系统内部，后者则连接不同的子系统。 总线的规范是确保不同制造商的模块可以兼容的关键。规范通常包括机械特性（如尺寸、接口和连接器）、电气特性（如信号线的逻辑电平和负载能力）、功能特性（定义每条线的功能，如数据、地址和控制信号）以及时间特性（描述信号的时间顺序）。这些特性定义了总线的性能指标，如总线宽度（数据传输的位数），总线传输率（数据传输的最大速率），同步或异步操作，多路复用与非多路复用，信号线数，负载能力，控制方式以及电源标准等。 总线通信的控制方式有两种主要类型：同步通信和异步通信。同步通信依赖于共同的时钟，所有模块在同一时刻工作，适合于总线长度短且模块存取时间相近的情况。然而，如果模块速度差异大或者总线过长，同步通信的效率会降低。相比之下，异步通信允许速度差异大的模块间进行可靠通信，但因为需要多次握手信号，其传输速度相对较慢。 在IBM PC/XT机的系统结构中，总线技术的应用尤为关键，这包括了ISA、PCI、AGP、PCI-E等不同类型的总线，它们各自适应不同的扩展需求和性能水平。随着技术的进步，现代高档微机的系统结构更为复杂，例如，引入了高速的PCI Express (PCIe) 总线，提供更高的带宽和更低的延迟，以支持高性能的图形卡、网络接口卡和存储设备。 理解总线技术与微机系统结构对于系统设计者和硬件工程师至关重要，它不仅影响到系统的性能，还决定了系统的可扩展性和可靠性。通过对总线特性的深入理解和合理选择，可以构建出高效、稳定的微机系统。