总线控制器

控制设备

总线控制器是总线系统的核心，它的任务概括地说是管理总线的使用，包括总线上设备的管理和设备使用总线的过程管理。从概述图中可以知道，总线控制器处于总线系统的核心。之所以称为逻辑概念上的总线控制器，是因为在总线控制器实现技术中，并不一定存在一个独立的控制器，它的功能可能分布到总线的各个部件或者各个设备上。

主要功能

从功能上看，总线控制器完成总线协议规定的任务，它有以下主要功能：

1、总线系统资源的管理

总线系统的资源主要有存储空间、设备端口空间、通道、中断等。总线控制器需要对资源进行分配，对资源冲突进行判定，需要对设备完成选择、启动、复位等功能。

2、总线系纯的定时

无论是同步总线还是异步总线，系统都必须有定时控制。所谓系统定时就是产生各种总线命令和标识信号，协调设备的工作过程，辅助总线仲裁器工作，控制设备占用总线的时间，产生各种定时信号等。

3、总线的仲裁

当总线中有若干个设备同时产生使用总线的请求时，需要对这些请求进行仲裁，以确定哪一个设备可以处于优先状态，从而获得总线使用权。

4、总线的连接

对于系统中存在多种总线，需要有总线控制器完成不同总线协议之间的转换；对于系统中有多条总线，总线控制器要完成这些总线之间的连接。

总线分类

微型计算机系统中采用的标准总线种类很多，但采用最多的是以下几种：

1、ISA总线

ISA(Industry Standard Architecture)即工业标准总线，是IBM公司为其生产的PC系列微型机制定的总线标准。1981年IBM推出PC/XT时，采用XT总线，数据宽度为8位，时钟频率为4.77MHz，所以ISA又称PC/XT总线。1984年又推出PC/AT时，在此基础上扩充为16位，6MHz的AT总线。AT的性能很好，被各种微型系统采用，所以就将AT和XT综合设计为工业标准总线ISA总线，时钟频率提高到8MHz。

2、MCA总线

ISA总线是开放式结构。IBM公司为了保护自身的利益，在1986年宣布PS/2机时，推出了一种相对封闭式的与ISA总线完全不同的全新的总线标准，称为微通道结构，即MCA(Micro Channel Architecture)。MCA总线是一种具有32位数据宽度的高性能总线标准，提供成组传送方式，即burst mode，又叫猝发式或迸发式。MCA被公认为是一种性能很好的总线，与ISA总线相比具有许多优点。但由于它的封闭性及其他一些原因没有发展起来，并且MCA与ISA不具有互换性。

3、EISA总线

1988年由COMPAQ、HP、AST、Epson、NEC等九家公司联合推出的EISA(ExtendedIndustrial Standard Architecture)是对ISA总线的扩展，是在ISA的基础上扩展成为高速的32位的总线体系结构。其主要特点是保证了与ISA总线的向下兼容，其意义在于保护了用户的投资。即ISA扩充和有关的软件的功能和特性都可以在EISA系统中保持有效，同时提供了较快的速度和较强的扩展能力，因而EISA总线一直被广泛应用。

4．PCI总线

PCI(Peripheral Component Interconnect)即外部设备互连总线，是时钟同步型输入/输出总线，用于连接微处理器和输入/输出设备。PCI总线是1992年6月由Intel公司提出的面向个人计算机的输入/输出总线。它不仅是为改善图形或图像的操作性能而设计，而是对整个系统提供了解决性能改进的方案。PCI总的设计思想是增加外设到CPU总线的数据传输量，与大量图形、图像处理相适应，并且又与传统兼容，使外设与CPU相对独立，便于标准化。

PCI总线不直接与CPU局部总线相连，它是通过PCI桥接器与CPU总线信号相连。PCI总线时钟为33MHz，与CPU时钟无关，总线的数据宽度为32位，并可扩展至64位，带宽可达132MB/S-264MB/S，提高了高速数据传输通路。对于不需要高速的传输设备，仍可以采用标准总线ISA，EISA，MCA连接。通过PCI总线的标准总线桥接器与PCI相连接，PCI总线的结构还可以扩充，从而可以增加外设的数量。

PCI总线支持并发工作。如CPU要访问PCI总线上的设备，它可以把一批数据快速写入桥接器的缓冲区，当这些数据从缓冲区不断写入PCI上的设备时，CPU可以同时执行其他操作。

设计使用

在总线系统设计和总线使用中．有几个必须注意的基本要素：

总线的宽度；

总线的类型；

总线的仲裁机制；

总线的定时方式；

总线的数据传送方式。

控制方法

不管是哪一种形式的总线控制器，都可以采用3种控制方法：优先权固定控制法、定时查询计数法以及独立请求控制法。

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