第03讲第3章系统总线(31-33)

计算机组成原理课程教案（第3次课）章节名称第3章系统总线（3.1~3.3）课时安排第2周2学时授课方式理论课教学环境及教具准备有投影仪的教室PPT多媒体教学课件教学目的让学生了解总线的基本概念，熟悉总线分类，了解计算机的结构从分散连接发展成总线连接的原因、方式，熟悉各种总线标准教学重点总线的分类；总线的标准教学难点无教学基本内容是否重、难点方法及手段3.1总线的基本概念3.2总线的分类3.2.1片内总线3.2.2系统总线3.2.3通信总线3.3总线特性及性能指标3.3.1总线特性3.3.2总线性能指标3.3.3总线标准了解重点重点了解了解了解重点多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解多媒体讲解举例讲解教学过程与设计复习旧课：计算机五大组成部件是怎样连接起来形成一个完整系统的呢？引入新课：计算机CPU的性能越来越高，是不是整机性能就一定高呢（可举高速公路跑高档车和普通马路跑高档车的例子）？3.1总线的基本概念计算机系统的五大部件之间的互连方式有两种，一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接；另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接。（1）系统连接为什么要用总线随着计算机应用领域的不断扩大，I/O设备的种类和数量也越来越多，为了方便增添或减撤设备，需要用总线连接方式。（2）什么是总线？总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。（3）总线上信息的传送分为串行传送和并行传送两种(FLASH动画演示串行和并行传送)。（4）总线结构的计算机举例面向CPU的双总线结构框图(动画演示P42图3.1)。单总线结构框图(动画演示P42图3.2)。以存储器为中心的双总线结构框图（动画演示P42图3.3）。3.2总线的分类（FLASH动画演示奔腾个人机主板）按数据传送方式可分为并行传输总线、串行传输总线；按总线的使用范围可分为计算机总线、测控总线、网络通信总线等；按连接部件不同可分为片内总线、系统总线、通信总线。3.2.1片内总线片内总线是指芯片内部的总线，如在CPU芯片内部，寄存器与寄存器之间、寄存器与算逻单元ALU之间都由片内总线连接。3.2.2系统总线系统总线是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。按系统总线传输信息的不同，又可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。（1）数据总线数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关。（2）地址总线地址总线主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址。地址总线上的代码是用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出，单向传输。地址线的位数与存储单元的个数有关。（3）控制总线控制总线是用来发出各种控制信号的传输线，双向传输。3.2.3通信总线通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间通信。按传输方式可分为两种：串行通信和并行通信。串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送；并行通信是指数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。典型例题：画一个具有双向传送功能的总线逻辑图。3.3总线特性及性能指标3.3.1总线特性从物理角度来看，总线由许多导线直接印刷在电路板上，延伸到各个部件。动画演示P45图3.4形象地表示了各个部件与总线之间的物理摆放位置。总线特性有以下几项：机械特性：是指尺寸、形状、管脚数及排列的顺序；电气特性：是指传输方向和有效的电平范围；功能特性：是指每根传输线的功能，例如：地址总线、数据总线、控制总线；时间特性：是指信号的时序关系，可用信号时序图来描述。3.3.2总线性能指标总线宽度：通常是指数据总线的根数，用bit（位）表示。总线带宽：单位时间内总线上传输数据的位数，通常用每秒传输信息的字节数来衡量，单位可用MBps（兆字节每秒）表示。时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线。总线复用：一条信号线上分时传送两种信号。信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和。总线控制方式：包括突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。其他指标：如负载能力、电源电压等。3.3.3总线标准总线标准可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面，这个界面对它两端的模块都是透明的。按总线标准设计的接口可视为通用接口。目前流行的总线标准有：ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线、AGP总线、RS-232C总线、USB总线、SCSI总线、IEEE1394总线等。实验内容本章无安排实验课内练习PPT多媒体教学课件后的课堂练习题课外作业P66~67页教材课后练习题3.3、3.10、3.12考核要求1.本章考试题型主要有：选择题、填空题、简答题、设计应用题2.本章主要考核总线分类、总线的仲裁、定时和数据传送模式；熟练掌握总线的概念和结构形态、总线接口等参考资料[1]白中英.计算机组成原理（第四版.立体化教材）.科学出版社,2012[2]唐朔飞.计算机组成原理学习指导与习题解答.高等教育出版社,2010[3]李淑芝.计算机组成原理考研指定教材习题解答.自编,2013[4]李淑芝,欧阳城添,等.计算机组成原理实验指导书(2013版),自编,2013教学后记通过主板多媒体讲解，学生更容易直观地理解各类总线及特性