計算機組成原理--第10章 輸入輸出接口

1、第第1010章章 計算機輸入輸出接口計算機輸入輸出接口I/OI/O接口的概念、功能、結(jié)構(gòu)與編址方式；接口的概念、功能、結(jié)構(gòu)與編址方式；主機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式；主機與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)傳送方式；中斷的概念、中斷響應(yīng)的條件與過程、中中斷的概念、中斷響應(yīng)的條件與過程、中斷系統(tǒng)的功能及中斷處理方法；斷系統(tǒng)的功能及中斷處理方法；總線標(biāo)準(zhǔn)及常見的微機總線?？偩€標(biāo)準(zhǔn)及常見的微機總線。本本 章章 要要 點：點：10.1 輸入輸出接口的基本知識輸入輸出接口的基本知識10.1.1 輸入輸出接口的概念及功能輸入輸出接口的概念及功能一、輸入輸出接口的引入一、輸入輸出接口的引入1 1、外設(shè)類型不同：、外設(shè)類型不同：機

2、械、電子、機電、電磁機械、電子、機電、電磁2 2、傳送信息類型：、傳送信息類型：數(shù)字量、模擬量數(shù)字量、模擬量3 3、傳送方式：、傳送方式：串行、并行串行、并行4 4、傳送速度、編碼方式不同、傳送速度、編碼方式不同功能功能1 1、能進(jìn)行地址譯碼和設(shè)、能進(jìn)行地址譯碼和設(shè)備選擇備選擇; ;2 2、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖和數(shù)、能實現(xiàn)數(shù)據(jù)緩沖和數(shù)據(jù)鎖存據(jù)鎖存; ;3 3、能完成信息格式和電、能完成信息格式和電平的轉(zhuǎn)換平的轉(zhuǎn)換; ;4 4、能保證數(shù)據(jù)傳送的定時、能保證數(shù)據(jù)傳送的定時與協(xié)調(diào)。與協(xié)調(diào)。3輸入輸出：輸入輸出： CPU或主存與外設(shè)（或主存與外設(shè)（I/O設(shè)備）交換信息的過程。設(shè)備）交換信息的過程。輸入輸出接

3、口：輸入輸出接口： 是計算機中協(xié)調(diào)、匹配外設(shè)與主機正常工作所是計算機中協(xié)調(diào)、匹配外設(shè)與主機正常工作所設(shè)置的邏輯部件，簡稱設(shè)置的邏輯部件，簡稱I/O口?？?。二、概念二、概念10.1.2 輸入輸出接口的基本結(jié)構(gòu)輸入輸出接口的基本結(jié)構(gòu)CPU和外設(shè)之間通常傳遞的信息：數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制和外設(shè)之間通常傳遞的信息：數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制一、組成一、組成寄存器組、控制邏輯電路、主機與接口和接口與寄存器組、控制邏輯電路、主機與接口和接口與I/O設(shè)備之設(shè)備之間的信號聯(lián)接線、地址線、數(shù)據(jù)線等信號線。間的信號聯(lián)接線、地址線、數(shù)據(jù)線等信號線。CPU控制電路控制電路DRSRCRI/O設(shè)備設(shè)備地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)IO/MRDWR數(shù)據(jù)

4、數(shù)據(jù)狀態(tài)狀態(tài)控制控制 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)寄存器寄存器 控制控制寄存器寄存器都由數(shù)據(jù)都由數(shù)據(jù)總線傳送總線傳送 狀態(tài)狀態(tài)寄存器寄存器接口電路中具有不同地址，可以由接口電路中具有不同地址，可以由CPU進(jìn)行讀進(jìn)行讀/寫操作的寄存寫操作的寄存器。通常有數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。器。通常有數(shù)據(jù)端口、狀態(tài)端口和控制端口。u（一）數(shù)據(jù)口（一）數(shù)據(jù)口u數(shù)據(jù)：外設(shè)輸入給數(shù)據(jù)：外設(shè)輸入給CPU或從或從CPU輸出給外設(shè)的各種數(shù)據(jù)信息。輸出給外設(shè)的各種數(shù)據(jù)信息。u數(shù)據(jù)口用于完成輸入與輸出數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)口用于完成輸入與輸出數(shù)據(jù)。u（二）狀態(tài)口（二）狀態(tài)口u狀態(tài)：反映外設(shè)當(dāng)前工作狀態(tài)的信息。狀態(tài)：反映外設(shè)當(dāng)前工作狀態(tài)的信息。如輸入設(shè)

5、備是否準(zhǔn)備好如輸入設(shè)備是否準(zhǔn)備好（READY）；）；輸出設(shè)備是否忙（輸出設(shè)備是否忙（BUSY）等。等。u狀態(tài)（狀態(tài)（輸入）口，用于使輸入）口，用于使CPU了解外設(shè)狀態(tài)。了解外設(shè)狀態(tài)。u（三）控制口（三）控制口u控制：控制：CPU發(fā)出的對外設(shè)或接口的控制信息。如外設(shè)的啟動或停止，接發(fā)出的對外設(shè)或接口的控制信息。如外設(shè)的啟動或停止，接口的工作模式設(shè)置等?？诘墓ぷ髂Ｊ皆O(shè)置等。u控制（輸出）口，用于完成控制（輸出）口，用于完成CPU的控制操作。的控制操作。u數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息都由數(shù)據(jù)線傳送，因此要通過不同的端數(shù)據(jù)信息、控制信息和狀態(tài)信息都由數(shù)據(jù)線傳送，因此要通過不同的端口來區(qū)分?？趤韰^(qū)分。二

6、、端口的概念二、端口的概念610.1.3 I/O接口分類接口分類n1、傳送方式、傳送方式n并行和串行并行和串行串行接口串行接口：接口與外設(shè)之間以：接口與外設(shè)之間以串行方式傳送數(shù)據(jù)，即每個字串行方式傳送數(shù)據(jù)，即每個字或字節(jié)逐位依次傳送?；蜃止?jié)逐位依次傳送。n3、協(xié)調(diào)配合方式協(xié)調(diào)配合方式n程序傳送、中斷傳送、程序傳送、中斷傳送、DMAn4、電路規(guī)模、電路規(guī)模n簡單接口、可編程接口、外設(shè)接口適配器簡單接口、可編程接口、外設(shè)接口適配器并行接口并行接口：接口與外設(shè)之：接口與外設(shè)之間以并行方式傳送數(shù)據(jù)，間以并行方式傳送數(shù)據(jù)，即各位數(shù)據(jù)同時傳送。即各位數(shù)據(jù)同時傳送。n2、收發(fā)配合方式收發(fā)配合方式n同步和異步

7、同步和異步傳送方式傳送方式10.1.4 輸入輸出接口的編址方式輸入輸出接口的編址方式n在接口電路中通常都具有多個可由在接口電路中通常都具有多個可由CPU進(jìn)行讀寫進(jìn)行讀寫操作的寄存器操作的寄存器端口。不同計算機對端口的編端口。不同計算機對端口的編址方式不同。址方式不同。l2、I/O端口獨立編址端口獨立編址給給I/O接口中的各端口提接口中的各端口提供與存儲器空間完全分供與存儲器空間完全分開、完全獨立的開、完全獨立的I/O地址地址空間?？臻g。l1、存儲器統(tǒng)一編址、存儲器統(tǒng)一編址將將I/O接口中的端口地接口中的端口地址與存儲單元統(tǒng)一編址與存儲單元統(tǒng)一編址。址。優(yōu)點優(yōu)點：訪存指令可訪問端口，：訪存指令可

8、訪問端口，指令類型多；端口地址空間指令類型多；端口地址空間大。大。缺點缺點：占用存儲器空間；速：占用存儲器空間；速度慢。度慢。優(yōu)點優(yōu)點：專門的：專門的I/O指令，與訪指令，與訪存分開；執(zhí)行速度快；不占存分開；執(zhí)行速度快；不占內(nèi)存地址空間。內(nèi)存地址空間。缺點缺點：端口地址范圍小。：端口地址范圍小。10.2 主機與外設(shè)間的信息傳送方式主機與外設(shè)間的信息傳送方式 一、程序直接控制傳遞方式一、程序直接控制傳遞方式二、程序中斷控制方式二、程序中斷控制方式三、直接內(nèi)存訪問方式三、直接內(nèi)存訪問方式DMA四、輸入、輸出處理機方式四、輸入、輸出處理機方式10.2.1 程序直接控制傳送方式程序直接控制傳送方式優(yōu)點

9、：優(yōu)點：n較好協(xié)調(diào)主機與外設(shè)之間的時間差異；較好協(xié)調(diào)主機與外設(shè)之間的時間差異；n所用硬件少。所用硬件少。J缺點：缺點：n主機與外設(shè)只能串行工作，主機與外設(shè)只能串行工作，CPU效率低；效率低；n主機一個時間段只能與一個外設(shè)進(jìn)行通信主機一個時間段只能與一個外設(shè)進(jìn)行通信。讀外設(shè)狀態(tài)讀外設(shè)狀態(tài)就緒？就緒？讀讀/寫寫YN一、無條件傳送方式一、無條件傳送方式 無需了解外設(shè)狀態(tài)，但要求外設(shè)隨無需了解外設(shè)狀態(tài)，但要求外設(shè)隨時處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)。時處于準(zhǔn)備好的狀態(tài)。二、有條件傳送方式二、有條件傳送方式查詢式傳送查詢式傳送 外設(shè)工作情況無法預(yù)先知道或無外設(shè)工作情況無法預(yù)先知道或無規(guī)律時一般采用。規(guī)律時一般采用。 適

10、用于對主機速度要求不高，外適用于對主機速度要求不高，外設(shè)數(shù)量不多的場合。設(shè)數(shù)量不多的場合。10無條件傳輸方式11查詢式輸入的接口電路 RD10.2.2 中斷傳送方式中斷傳送方式n中斷中斷CPU暫時中止當(dāng)前程序運行，轉(zhuǎn)而處理意暫時中止當(dāng)前程序運行，轉(zhuǎn)而處理意外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后能外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后能自動恢復(fù)原程序的執(zhí)行。自動恢復(fù)原程序的執(zhí)行。n優(yōu)點優(yōu)點：主機可以與一個或多個外設(shè)并行工作，提高：主機可以與一個或多個外設(shè)并行工作，提高了了CPU的效率。的效率。n缺點缺點：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，保護斷點等工作占用：執(zhí)行中斷服務(wù)程序時，保護斷點等工作占用時間，

11、難以滿足成批快速交換數(shù)據(jù)的要求。時間，難以滿足成批快速交換數(shù)據(jù)的要求。13中斷傳輸方式10.2.3 直接存儲器訪問直接存儲器訪問DMA方式方式n 前兩種方式以前兩種方式以CPUCPU為中心，占用為中心，占用CPUCPU時間，時間，DMADMA方式以內(nèi)存為中心，由專門的方式以內(nèi)存為中心，由專門的 DMADMA控制器向控制器向CPUCPU請請求并接管總線的控制權(quán)，但需要利用系統(tǒng)的地址、求并接管總線的控制權(quán)，但需要利用系統(tǒng)的地址、數(shù)據(jù)和控制總線。數(shù)據(jù)和控制總線。一、一、 DMA方式的定義方式的定義 直接存儲器存取方式直接存儲器存取方式DMA（Direct Memory Access）方式，是一種沒有

12、方式，是一種沒有CPU參與的、在高速外參與的、在高速外設(shè)與存儲器之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞皆O(shè)與存儲器之間直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)目刂品绞?。二、特點：數(shù)據(jù)傳送速度快，是高速外設(shè)與主機之間二、特點：數(shù)據(jù)傳送速度快，是高速外設(shè)與主機之間成批交換數(shù)據(jù)的有效方式。但有局限性，適合外設(shè)成批交換數(shù)據(jù)的有效方式。但有局限性，適合外設(shè)不多的微小型計算機系統(tǒng)。不多的微小型計算機系統(tǒng)。DMA傳輸示意圖1610.2.4 輸入輸出處理機輸入輸出處理機(IOP)方式方式n 有單獨的存儲器和獨立的運算部件，可訪問有單獨的存儲器和獨立的運算部件，可訪問系統(tǒng)的內(nèi)部存儲器。系統(tǒng)的內(nèi)部存儲器。n功能：功能：除數(shù)據(jù)傳輸外，還應(yīng)能處理傳

13、送過程中出除數(shù)據(jù)傳輸外，還應(yīng)能處理傳送過程中出錯及異常情況，數(shù)據(jù)格式翻譯，數(shù)據(jù)塊校驗。錯及異常情況，數(shù)據(jù)格式翻譯，數(shù)據(jù)塊校驗。n特點：特點：由專門的輸入輸出處理機來管理外設(shè)，提由專門的輸入輸出處理機來管理外設(shè)，提高主機的工作效率。應(yīng)用于大、中型計算機系統(tǒng)高主機的工作效率。應(yīng)用于大、中型計算機系統(tǒng)或分布式計算機系統(tǒng)?；蚍植际接嬎銠C系統(tǒng)。10.3 中斷控制技術(shù)中斷控制技術(shù)10.3.1 中斷的概念中斷的概念一、基本概念一、基本概念中斷中斷： CPU暫時中止當(dāng)前程序運行，轉(zhuǎn)而處理意暫時中止當(dāng)前程序運行，轉(zhuǎn)而處理意外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后外出現(xiàn)的情況或有意安排的任務(wù)，在處理結(jié)束后能自動

14、恢復(fù)原程序的執(zhí)行。能自動恢復(fù)原程序的執(zhí)行。中斷請求中斷請求：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好后，向：當(dāng)外設(shè)準(zhǔn)備好后，向CPU發(fā)出要求傳送發(fā)出要求傳送數(shù)據(jù)的信號，稱為中斷請求。數(shù)據(jù)的信號，稱為中斷請求。禁止中斷禁止中斷：外設(shè)發(fā)出中斷請求后，由于某種條件的：外設(shè)發(fā)出中斷請求后，由于某種條件的存在，存在，CPU不能中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，稱為禁止不能中止現(xiàn)行程序的執(zhí)行，稱為禁止中斷。中斷。一般在一般在CPU內(nèi)部設(shè)有一個內(nèi)部設(shè)有一個“中斷允許中斷允許”觸發(fā)器，由軟件控觸發(fā)器，由軟件控制其狀態(tài)。只有該觸發(fā)器為制其狀態(tài)。只有該觸發(fā)器為“1”狀態(tài)時，才允許狀態(tài)時，才允許CPU響響應(yīng)中斷應(yīng)中斷允許中斷允許中斷，否則禁止中斷。，否則禁

15、止中斷。n中斷源中斷源：在機器中引起中斷產(chǎn)生的事件或發(fā)生：在機器中引起中斷產(chǎn)生的事件或發(fā)生中斷請求的來源統(tǒng)稱為中斷源。中斷請求的來源統(tǒng)稱為中斷源。u1、一般的輸入輸出設(shè)備：鍵盤，打印機，鼠標(biāo)等。、一般的輸入輸出設(shè)備：鍵盤，打印機，鼠標(biāo)等。u2、數(shù)據(jù)通道中斷源：軟盤，硬盤等。、數(shù)據(jù)通道中斷源：軟盤，硬盤等。u3、實時時鐘：用外部時鐘定時發(fā)出中斷信號，由、實時時鐘：用外部時鐘定時發(fā)出中斷信號，由CPU進(jìn)行進(jìn)行處理。處理。u4、故障源：電源掉電，內(nèi)存出錯，輸入輸出出錯等。、故障源：電源掉電，內(nèi)存出錯，輸入輸出出錯等。u5、測試程序設(shè)置的中斷源：如單步運行和斷點運行。、測試程序設(shè)置的中斷源：如單步運行

16、和斷點運行。內(nèi)部中斷內(nèi)部中斷:由機器內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。由機器內(nèi)部產(chǎn)生的中斷。l電源故障、主機設(shè)備故障、運算產(chǎn)生故障（溢出、電源故障、主機設(shè)備故障、運算產(chǎn)生故障（溢出、除數(shù)為零、非法格式等）、定時時鐘中斷等。除數(shù)為零、非法格式等）、定時時鐘中斷等。外部中斷：由外設(shè)引起的中斷。外部中斷：由外設(shè)引起的中斷。l可屏蔽中斷（可屏蔽中斷（INTR）和非屏蔽中斷（和非屏蔽中斷（NMI）。）。CPU主程序中斷請求中斷請求中斷響應(yīng)中斷返回中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序中斷服務(wù)程序：為處理意：為處理意外情況或有意安排的任務(wù)外情況或有意安排的任務(wù)而編寫的程序。而編寫的程序。中斷響應(yīng)中斷響應(yīng)：CPU接到中斷接到中斷請求信號，

17、若請求信號，若某種條件滿某種條件滿足（允許中斷），就保存足（允許中斷），就保存斷點，找到中斷服務(wù)程序斷點，找到中斷服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序入口，轉(zhuǎn)至中斷服務(wù)程序執(zhí)行，執(zhí)行，在中斷服務(wù)結(jié)束后在中斷服務(wù)結(jié)束后恢復(fù)斷點，繼續(xù)原程序的恢復(fù)斷點，繼續(xù)原程序的執(zhí)行（執(zhí)行（中斷返回中斷返回），這個），這個過程過程稱作中斷響應(yīng)。稱作中斷響應(yīng)。斷點二、二、CPU響應(yīng)可屏蔽中斷的條件及過程響應(yīng)可屏蔽中斷的條件及過程（一）條件（一）條件1、中斷源有中斷請求；、中斷源有中斷請求；2、CPU允許接受中斷請求；允許接受中斷請求；3、一般一條指令執(zhí)行完畢后、一般一條指令執(zhí)行完畢后CPU才能響應(yīng)中斷。才能響應(yīng)中斷。（二

18、）中斷響應(yīng)過程（二）中斷響應(yīng)過程1、關(guān)中斷；關(guān)中斷；2、保護斷點、保存現(xiàn)場；、保護斷點、保存現(xiàn)場；3、開中斷；、開中斷；4、執(zhí)行中斷服務(wù)程序；、執(zhí)行中斷服務(wù)程序；5、關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場、恢復(fù)斷點；、關(guān)中斷，恢復(fù)現(xiàn)場、恢復(fù)斷點；6、開中斷，返回斷點。、開中斷，返回斷點。取指令取指令執(zhí)行指令執(zhí)行指令中斷？中斷？響應(yīng)中斷響應(yīng)中斷關(guān)中斷、保護斷點、保存關(guān)中斷、保護斷點、保存現(xiàn)場、開中斷現(xiàn)場、開中斷執(zhí)行中斷服務(wù)程序執(zhí)行中斷服務(wù)程序Y關(guān)中斷、恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷關(guān)中斷、恢復(fù)現(xiàn)場、開中斷返回斷點返回斷點N例：對于例：對于8086， IF=1 時允許中斷申請時允許中斷申請(開中開中斷）斷）；IF=0 時禁止中斷申請

19、時禁止中斷申請(關(guān)中斷關(guān)中斷)。由指令。由指令STI和和CLI軟件設(shè)置。軟件設(shè)置。中斷系統(tǒng)就是完成一次中斷操作的全過程所需要中斷系統(tǒng)就是完成一次中斷操作的全過程所需要的各種部件及其相互關(guān)系。的各種部件及其相互關(guān)系。1、中斷請求的檢測與中斷響應(yīng)的控制、中斷請求的檢測與中斷響應(yīng)的控制CPU必須有識別中斷源的電路；必須有識別中斷源的電路；當(dāng)外部中斷源申請中斷時，當(dāng)外部中斷源申請中斷時，CPU是否響應(yīng)還是否響應(yīng)還要取決于其內(nèi)部的中斷允許設(shè)置要取決于其內(nèi)部的中斷允許設(shè)置。斷點：斷點：程序被中斷的地址。程序被中斷的地址。斷點需保存，以備恢復(fù)執(zhí)行斷點需保存，以備恢復(fù)執(zhí)行時使用，保存斷點的地方稱時使用，保存斷

20、點的地方稱為棧區(qū)。為棧區(qū)。CPU主程序中斷請求中斷響應(yīng)中斷返回中斷服務(wù)程序斷點中斷矢量2、斷點的保護、斷點的保護中斷矢量中斷矢量：實際上就是一個指：實際上就是一個指針，它指向中斷服務(wù)程序起始針，它指向中斷服務(wù)程序起始地址（入口地址）。地址（入口地址）。（1）多個中斷源申請中斷時，）多個中斷源申請中斷時，CPU根據(jù)預(yù)先根據(jù)預(yù)先設(shè)定的設(shè)定的中斷優(yōu)先級別進(jìn)行處理中斷優(yōu)先級別進(jìn)行處理，先為高優(yōu)先，先為高優(yōu)先級中斷服務(wù)，然后再為低優(yōu)先級中斷服務(wù)。級中斷服務(wù)，然后再為低優(yōu)先級中斷服務(wù)。（2）具有）具有多重中斷的能力多重中斷的能力。u多重中斷就是多重中斷就是CPU在執(zhí)行某一中斷服務(wù)程在執(zhí)行某一中斷服務(wù)程序后

21、，如果開中斷序后，如果開中斷，則則 CPU還可以接受較高還可以接受較高級的中斷申請，執(zhí)行其中斷服務(wù)程序，形成級的中斷申請，執(zhí)行其中斷服務(wù)程序，形成多重中斷（也稱為多重中斷（也稱為中斷嵌套中斷嵌套）。）。3、實現(xiàn)實現(xiàn)多重中斷判別的能力多重中斷判別的能力中斷的響應(yīng)和執(zhí)行251 1、總線作用、總線作用 多個部件之間公用的傳送信息的一組連線，多個部件之間公用的傳送信息的一組連線，負(fù)責(zé)計算機各部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、控制信號、負(fù)責(zé)計算機各部件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換、控制信號、地址信號的發(fā)送和接收。地址信號的發(fā)送和接收。2 2、總線組成、總線組成信號線、總線控制器、收發(fā)電路、轉(zhuǎn)換器等信號線、總線控制器、收發(fā)電路、轉(zhuǎn)換器等

22、3 3、總線分類、總線分類傳遞信息傳遞信息: :并行總線、串行總線并行總線、串行總線總線位置總線位置: :器件總線、內(nèi)部總線、外部總線器件總線、內(nèi)部總線、外部總線10.4.1 總線的作用與分類總線的作用與分類(1) (1) 并行總線：多條線同時傳遞所有的二進(jìn)制數(shù)位。并行總線：多條線同時傳遞所有的二進(jìn)制數(shù)位。l多位同時傳遞信息，速度快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。多位同時傳遞信息，速度快，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。l計算機部件之間大量采用。計算機部件之間大量采用。(2) (2) 串行總線串行總線: :多位二進(jìn)制信息公用一位信號線傳遞。多位二進(jìn)制信息公用一位信號線傳遞。l速度慢，但結(jié)構(gòu)簡單。速度慢，但結(jié)構(gòu)簡單。l部件間距離較遠(yuǎn)時部

23、件間距離較遠(yuǎn)時, ,采用串行總線可降低成本。采用串行總線可降低成本。4 4、總線功能、總線功能傳遞信息傳遞信息5 5、總線位置、總線位置(1)(1)器件總線器件總線: :大規(guī)模集成電路中采用的通信總線。大規(guī)模集成電路中采用的通信總線。(2)(2)內(nèi)部總線內(nèi)部總線: :計算機機箱內(nèi)各部件之間的總線。計算機機箱內(nèi)各部件之間的總線。(3)(3)外部總線外部總線: :主機與外部設(shè)備以及計算機與計算機之主機與外部設(shè)備以及計算機與計算機之間使用的總線。間使用的總線。l1、物理特性物理特性：指總線的物理連接方式，包括總線指總線的物理連接方式，包括總線條數(shù)、連線的插頭、和插座形狀、引腳排列方式和條數(shù)、連線的插

24、頭、和插座形狀、引腳排列方式和次序等。次序等。l2、功能特性功能特性：描述總線中每一條線的功能。如地描述總線中每一條線的功能。如地址總線址總線ABAB，數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線DBDB和控制總線和控制總線CBCB。 相同的指令系統(tǒng)，相同的功能，不同廠家生產(chǎn)的各功相同的指令系統(tǒng)，相同的功能，不同廠家生產(chǎn)的各功能部件在實現(xiàn)方法上幾乎沒有相同的，但各廠家生產(chǎn)的相同能部件在實現(xiàn)方法上幾乎沒有相同的，但各廠家生產(chǎn)的相同功能部件卻可以互換使用，其原因在于它們都遵守了相同的功能部件卻可以互換使用，其原因在于它們都遵守了相同的系統(tǒng)總線的要求，這就是系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)化問題。系統(tǒng)總線的要求，這就是系統(tǒng)總線的標(biāo)準(zhǔn)化問題。l3

25、、電氣特性電氣特性：每條線上的信號傳送方向、有效電每條線上的信號傳送方向、有效電平范圍。平范圍。l4、時間特性時間特性：每條線上的信號在什么時間上有效。每條線上的信號在什么時間上有效?？偩€帶寬是衡量總線性能的重要指標(biāo)，總線帶寬是衡量總線性能的重要指標(biāo)，單位：兆字節(jié)每秒單位：兆字節(jié)每秒(MB/s)?！纠坷?1)某總線在一個總線周期中并行傳送某總線在一個總線周期中并行傳送4個字節(jié)個字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線周期等于一個總線時鐘周期，的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線周期等于一個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為總線時鐘頻率為33MHz，則總線帶寬是多少則總線帶寬是多少? (2)如果一個總線周期中并行傳送如果一個總線

26、周期中并行傳送64位數(shù)據(jù)，總線時位數(shù)據(jù)，總線時鐘頻率升為鐘頻率升為66MHz，則總線帶寬是多少則總線帶寬是多少?解解(1)設(shè)總線帶寬用設(shè)總線帶寬用Dr表示，總線時鐘周期用表示，總線時鐘周期用T=1/f表表示，一個總線周期傳送的數(shù)據(jù)量用示，一個總線周期傳送的數(shù)據(jù)量用D表示，表示， 根據(jù)定義可得根據(jù)定義可得 ：Dr = D/T = D1/T = Df =4B33106/s=132MB/s(2)64位位=8B， Dr= Df =8B66 106/ s=528MB/s 總線帶寬總線帶寬：總線本身所能達(dá)到的最高傳輸速率?？偩€本身所能達(dá)到的最高傳輸速率。29 DCE是數(shù)據(jù)通信設(shè)備，又稱數(shù)據(jù)電路端接設(shè)備，如

27、自動呼叫設(shè)備、調(diào)制解調(diào)器及其他一些中間裝置的集合。其基本功能是沿傳輸介質(zhì)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。DTEDCEDCEDTEDTE/DCE接口DTE/DCE接口DTE/DCE接口框圖串行接口標(biāo)準(zhǔn)舉例30DTE與DCE的接口標(biāo)準(zhǔn) DTE與DCE之間要正常連接，需要遵循共同的接口標(biāo)準(zhǔn)，接口標(biāo)準(zhǔn)由4個接口特性來說明，分別是： 接口標(biāo)準(zhǔn)為完成實際通信提供了可靠的保證，使不同廠家的產(chǎn)品可以相互兼容，設(shè)備間可以有效的交換數(shù)據(jù)。 規(guī)程特性功能特性電氣特性機械特性31 （1） 機械特性 機械特性規(guī)定了與實際的物理連接，詳細(xì)說明了接插件的形狀、插頭的數(shù)目、排列方式以及插頭和插座的尺寸、電纜的長度以及所含導(dǎo)線的數(shù)目、鎖定裝置

28、等。 （2） 電氣特性 電氣特性規(guī)定了數(shù)據(jù)交換信號以及有關(guān)電路的特性。包括最大數(shù)據(jù)傳輸率、表示信號狀態(tài)的電壓和電流的識別，電路特性的說明和與互連電纜相關(guān)的規(guī)定。32 （3） 功能特性 功能特性規(guī)定了信號所具有的特定功能，即和之間各信號線的信號含義。通常信號可分為4類：數(shù)據(jù)線、控制線、定時線、地線。 （4） 規(guī)程特性 指和為完成物理層功能在各線路上的動作序列或動作規(guī)則，即為實現(xiàn)建立、維持、釋放線路連接等過程中，所要求的各控制信號變化的協(xié)調(diào)關(guān)系。33常用的串行總線標(biāo)準(zhǔn) 著名的串行總線標(biāo)準(zhǔn)有：RS232C/CCITT V.24和X.21。1、 RS232C標(biāo)準(zhǔn) RS232C是美國電子工業(yè)協(xié)會EIA制

29、定的串行總線標(biāo)準(zhǔn)，是DTE與DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)，適用于模擬信道上的數(shù)據(jù)傳輸。 （1） 機械特性 RS232C使用25根引腳的DB25插頭和插座，如下圖所示：3413125 25 14 14131 25腳D型插座 25腳D型插頭DB25型連接器外形35 （2） 電氣特性 RS232C采用負(fù)邏輯，即： 當(dāng)電纜線長度不超過15M時，允許數(shù)據(jù)傳輸速率不超過20Kb/s。“傳號”或控制線斷開電壓，相當(dāng)于”：邏輯“?！翱仗枴被蚩刂凭€接通電壓，相當(dāng)于”：邏輯“V15V51V15V5036 （3） 功能特性37 在某些情況下，只用到其中的9個引腳，這樣可以使用DB9型插頭和插座。516 69 951 DB-

30、9插座 DB-9插頭38DB-25插頭和DB-9插座39DB-25插頭和DB-9插座40計算機主板上的DB9連接器兩個DB9插頭41DB9連接器的信號定義 （4） 規(guī)程特性開始DTR為“ON”DSR為ON？RTS為ONCTS為ON？開始發(fā)送數(shù)據(jù)DTR為ON？繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)超時？超時？YYYYYNNNNN43DTE與DCE的連接（DB25）DTE計算機或終端DCE調(diào)制解調(diào)器（1）保護地（2）發(fā) 送（3）接 收（4）請求發(fā)送（5）允許發(fā)送（6）DCE就緒（7）信號地（8）載波檢測（20）DTE就緒（22）振鈴指示44RS232C接口的非標(biāo)準(zhǔn)連接 在實際應(yīng)用中往往會遇到這樣的情況，兩臺相距不遠(yuǎn)的計算機

31、或終端之間要進(jìn)行通信，這涉及到兩個DTE設(shè)備之間的通信問題，這是不需要DCE介入的，如何連接？45 （1） 零MODEM方式的正規(guī)連接（DB25）2345678202223456782022TxDRxDRTSCTSDSRGNDDCDDTRRITxDRxDRTSCTSDSRGNDDCDDTRRI46 （2） 零MODEM方式的簡單連接（DB25）2345678202223456782022TxDRxDRTSCTSDSRGNDDCDDTRRITxDRxDRTSCTSDSRGNDDCDDTR RI47零調(diào)制解調(diào)器48DB9與DB25的轉(zhuǎn)接 DB9連接器 DB25連接器1234567898332076

32、4522DCDRxDTxDDTRGNDDSRRTSCTSRIDCDRxDTxDDTRGNDDSRRTSCTS RI49DB9 to DB25轉(zhuǎn)接器50系統(tǒng)級的PC通信 PC機具有兩個異步通信適配器UART，常見的UART是8250。所謂系統(tǒng)級的通信，即指直接對UART進(jìn)行編程實現(xiàn)的通信。518250簡介 8250的硬件邏輯528250的內(nèi)部寄存器組538250 UART內(nèi)部寄存器定義541、確定異步通信的數(shù)據(jù)格式 數(shù)據(jù)格式由線路控制寄存器各位定義： D7：置“1”對除數(shù)（波特率因子）鎖存，DLAB1 D6：置“1”允許間斷 D5D4D3：奇偶位保持空號：奇偶位保持傳號：偶校驗：奇校驗：無校驗1

33、1110101100100055 D2： D1D0： 例子：數(shù)據(jù)格式如下：7位數(shù)據(jù)位、1位停止位，采用偶校驗，如何設(shè)計編程代碼？位：停止位長度位：停止位長度2110位：數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位：數(shù)據(jù)位停止位）位（：數(shù)據(jù)8117106015 . 1500MOV AL, 1AHMOV DX, 3FBHOUT DX, AL562、確定雙方傳輸波特率57 例子：設(shè)置異步通信波特率為1200BPS，取波特率因子0060H，按低、高字節(jié)次序分兩次寫入到波特率因子寄存器（LSB、MSB），事先確保DLAB1，程序如下： MOV AL, 80H；設(shè)置DLAB1 MOV DX, 3FBH OUT DX, AL OUT A

34、L, 60H；波特率因子LSB MOV DX, 3F8H OUT DX, AL MOV AL, 00H；波特率因子MSB MOV DX, 3F9H OUT DX, AL58線路狀態(tài)寄存器定義 在查詢方式編程中，接收方可通過狀態(tài)檢測作出相應(yīng)處理，代碼序列如下：TESTIN:MOV DX,3FDH ；讀線路狀態(tài) IN AL,DX TEST AL,1EH ；是否有錯誤 JNZ ERROR ；有，轉(zhuǎn)錯誤處理 TEST AL,01H ；無，接收就緒？ JNZ RECE ；是，傳接收處理 JMP TESTIN ；無，循環(huán)等待59中斷允許寄存器 當(dāng)線路控制寄存器的DLAB0，允許對中斷允許寄存器的低4位進(jìn)行

35、寫入操作。中斷允許寄存器定義如下： D31，允許MODEM狀態(tài)變化中斷 D21，允許接收有錯或間斷條件中斷 D11，允許發(fā)送保持寄存器空中斷 D01，允許接收數(shù)據(jù)就緒中斷 例：禁止使用中斷方式 MOV AL，00H MOV DX，3F9H OUT DX,AL0000D3D2D1D060控制寄存器 通過對MODEM控制寄存器的寫入操作可確定芯片操作方式和控制MODEM。 MODEM控制寄存器各位定義如下： D41，芯片處于循環(huán)反饋操作 D31，OUT20 D21，OUT10 D11，DTR0 D01，RTS0000CYOUT2OUT1DTRRTS61查詢方式下通信發(fā)送流程62查詢方式下通信接收流

36、程63一個例子code segment mov al,03h assume cs:code mov dx,03fbhbegin: mov dx,03f8h out dx,al in al,dx mov al,00h mov al,80h mov dx,03f9h mov dx,03fbh out dx,al out dx,al mov al,03h mov al,0ch mov dx,03fch mov dx,03f8h out dx,al out dx,al mov al,00h mov dx,03f9h out dx,al 64send: mov dx,3fdhmov ah,4ch in

37、al,dxint 21h test al,20hcode ends jz sendend begin mov ah,01h int 21h mov dx,3f8h out dx,al cmp al,$ jnz send65code segment mov al,03h assume cs:code mov dx,03fbhbegin: mov dx,03f8h out dx,al in al,dx mov al,00h mov al,80h mov dx,03f9h mov dx,03fbh out dx,al out dx,al mov al,03h mov al,0ch mov dx,03

38、fch mov dx,03f8h out dx,al out dx,al mov al,00h mov dx,03f9h out dx,al66rece: mov dx,3fdh mov ah,4ch in al,dx int 21h test al,01h code ends jz rece end begin mov dx,3f8h in al,dx mov dl,al mov ah,02h int 21h cmp dl,$ jnz rece8251簡介TEC2主板配有2個Intel 8251串行接口芯片，可接個人計算機或者終端。TEC2中，2個串行口的地址分別是80、81H，82、83H

39、。在TEC2中，發(fā)送和接收時鐘頻率為153.6KHz。結(jié)構(gòu)8251的方式指令字8251的命令指令字8251的狀態(tài)字8251的工作流程8251的應(yīng)用在TEC2中的初始化MOV R0, 4EHOUT PORT1COUT PORT2CMOV R0, 37HOUT PORT1COUT PORT2C可編程并行接口8255 82558255是是IntelIntel公司為其公司為其8080系列微處理器生產(chǎn)系列微處理器生產(chǎn)的的8 8位通用可編程并行輸入輸出接口芯片。它具位通用可編程并行輸入輸出接口芯片。它具有很強的功能，在使用中可利用軟件編程來指有很強的功能，在使用中可利用軟件編程來指定它將要完成的功能。因此

40、，定它將要完成的功能。因此，82558255獲得了廣泛獲得了廣泛的應(yīng)用。的應(yīng)用。數(shù) 據(jù)總 線緩沖器讀/寫控制邏輯A組端口A(8) A 組端口C上半部 (4) B組端口C下半部 (4)B組端口B(8)A組控制B組控制8位內(nèi)部數(shù)據(jù)總線內(nèi)部邏輯外設(shè)接口DBRDWRA0A1RESETCSI/O PA7 PA0I/O PC7 PC4I/O PC3 PC0I/O PB7 PB0CPU接口8255的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 76543210控制C 口低4 位1 輸入0 輸出控制B 口8 位1 輸入0 輸出方式選擇0 方式01 方式1控制C 口高4 位1 輸入0 輸出控制A口8 位1 輸入0 輸出方式選擇00 方式001

41、 方式11 方式2功能控制0：位操作1：方式選擇A組控制B 組控制8255的方式選擇控制字格式 D7D6D5D4D3D2D1D0無關(guān)0置/復(fù)位0 復(fù)位1 置位C 口 的 位 選 擇D3D2D1選 擇0 0 0PC00 0 1PC10 1 0PC20 1 1PC31 0 0PC41 0 1PC51 1 0PC61 1 1PC7C口的按位操作控制字格式 8255PA0PA1PA7PC6PC1系統(tǒng)總線D0D1D7BUSYSTROBE打印機8255與打印機的連接 80 多數(shù)計算機采用了分層次的多總線結(jié)構(gòu)。在多數(shù)計算機采用了分層次的多總線結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)中，速度差異大的設(shè)備使用不同速度的這種結(jié)構(gòu)中，速度

42、差異大的設(shè)備使用不同速度的總線。總線。 Pentium 計算機主板就是一個三層次的多計算機主板就是一個三層次的多總線結(jié)構(gòu)，即有總線結(jié)構(gòu)，即有CPU總線、總線、PCI總線和總線和ISA總線?？偩€。 CPU總線總線：也稱：也稱CPU存儲器總線，它是一個存儲器總線，它是一個64位數(shù)據(jù)線和位數(shù)據(jù)線和32位地址線的同步總線。總線時鐘位地址線的同步總線?？偩€時鐘頻率為頻率為66MHZ、100MHZ等，等，CPU內(nèi)部時鐘是此內(nèi)部時鐘是此時鐘頻率的倍頻。可以把時鐘頻率的倍頻。可以把CPU總線看成是總線看成是CPU引引腳信號的延伸。腳信號的延伸。數(shù)據(jù)寬度數(shù)據(jù)寬度16位位/8位，工作頻率位，工作頻率8MHz，傳輸

43、速率傳輸速率8MB/s，24位地址線。位地址線。適合速度要求不太高的板卡和外設(shè)。適合速度要求不太高的板卡和外設(shè)。分兩組，長的一組用于插分兩組，長的一組用于插8位的與位的與ISA兼容的板卡。兼容的板卡。該總線支持該總線支持7個個DMA通道和通道和15級可屏蔽硬件中斷。級可屏蔽硬件中斷。另外還與主板上的實時鐘另外還與主板上的實時鐘/日歷、鍵盤控制器等相日歷、鍵盤控制器等相接。接。98線黑色插槽。線黑色插槽。80286處理器處理器主存儲器主存儲器顯示器顯示器外存儲器外存儲器外通信號外通信號16位總線位總線 8MHz1、ISA總線總線（Industry Standard Architecture）2、

44、PCI總線總線（Peripheral Component Interconnect） PCI總線控制器在總線控制器在CPU和外設(shè)之間插入一個復(fù)雜的和外設(shè)之間插入一個復(fù)雜的管理層協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸。用于連接高速的管理層協(xié)調(diào)數(shù)據(jù)傳輸。用于連接高速的I/O設(shè)備模設(shè)備模塊，如顯卡、網(wǎng)卡、硬盤控制器等。通過塊，如顯卡、網(wǎng)卡、硬盤控制器等。通過“北橋北橋”上面與上面與高速的高速的CPU-存儲器總線相連，通過存儲器總線相連，通過“南橋南橋”下面與下面與低速的低速的ISA總線相連。總線相連。PCI總線是一個同步總線，總線是一個同步總線，32位（或位（或64位）數(shù)據(jù)位）數(shù)據(jù)/地址線是分時復(fù)用的同一組線。地址線是分時復(fù)

45、用的同一組線。PCI總線有專用的總線有專用的PCI控制器，它不依賴控制器，它不依賴CPU；提供數(shù)據(jù)緩沖，能支提供數(shù)據(jù)緩沖，能支持持10種外設(shè)；工作頻率種外設(shè)；工作頻率33MHz，最大傳輸速率最大傳輸速率132MB/s；120線白色插槽，提供即插即用（線白色插槽，提供即插即用（PnP)功能。功能。（1 1）PCIPCI總線的由來總線的由來 1991 1991年下半年，年下半年，IntelIntel公司首先提出公司首先提出PCIPCI總線的概總線的概念，并成立了念，并成立了PCIPCI集團，這一集團包括集團，這一集團包括IBMIBM、COMPAQCOMPAQ、APPLEAPPLE、DECDEC等計

46、算機著名生產(chǎn)廠商。等計算機著名生產(chǎn)廠商。 1992 1992年年6 6月月2222日推出日推出PCI 1.0PCI 1.0版本，版本，3232位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)/ /地地址線；工作頻率址線；工作頻率33MHz33MHz，最大傳輸速率，最大傳輸速率132MB/s132MB/s。 1995 1995年年6 6月月1 1日推出支持日推出支持6464位數(shù)據(jù)通路，工作頻率位數(shù)據(jù)通路，工作頻率66MHz66MHz的的PCI 2.1PCI 2.1版本，最大傳輸速率版本，最大傳輸速率528MB/s528MB/s。（2 2）PCIPCI總線的主要特點總線的主要特點突出的高性能：突出的高性能： 數(shù)據(jù)傳輸率較高，可以滿足

47、相當(dāng)一段時期內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸率較高，可以滿足相當(dāng)一段時期內(nèi)PCPC機機數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨?，支持突發(fā)工作方式，改進(jìn)了圖形性數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨螅С滞话l(fā)工作方式，改進(jìn)了圖形性能，能夠真正實現(xiàn)寫處理器能，能夠真正實現(xiàn)寫處理器/ /存儲器子系統(tǒng)的安全并存儲器子系統(tǒng)的安全并發(fā)。發(fā)。良好的兼容性良好的兼容性 PCI PCI總線部件和插件接口相對于處理器是獨立的，總線部件和插件接口相對于處理器是獨立的，PCIPCI總線支持所有的目前和將來不同結(jié)構(gòu)的處理器，總線支持所有的目前和將來不同結(jié)構(gòu)的處理器，因此具有相對長的生命周期。因此具有相對長的生命周期。支持即插即用支持即插即用 PCI PCI設(shè)備中有存放設(shè)備具體信息的寄存器，

48、這些設(shè)備中有存放設(shè)備具體信息的寄存器，這些信息可以使系統(tǒng)信息可以使系統(tǒng)BIOSBIOS和操作系統(tǒng)層的軟件可以自動配和操作系統(tǒng)層的軟件可以自動配置置PCIPCI總線部件和插件，使系統(tǒng)的使用更加方便。總線部件和插件，使系統(tǒng)的使用更加方便。多主設(shè)備能力多主設(shè)備能力 支持多主設(shè)備系統(tǒng)，允許任何支持多主設(shè)備系統(tǒng)，允許任何PCIPCI主設(shè)備和從設(shè)主設(shè)備和從設(shè)備之間實現(xiàn)點到點對等存取，體現(xiàn)了高度的接納設(shè)備備之間實現(xiàn)點到點對等存取，體現(xiàn)了高度的接納設(shè)備的靈活性。的靈活性。保證了數(shù)據(jù)的完整性保證了數(shù)據(jù)的完整性 PCI PCI提供數(shù)據(jù)和地址的奇偶校驗功能，保證了數(shù)提供數(shù)據(jù)和地址的奇偶校驗功能，保證了數(shù)據(jù)的完整和準(zhǔn)

49、確。據(jù)的完整和準(zhǔn)確。優(yōu)良的軟件兼容性優(yōu)良的軟件兼容性 PCI PCI部件可完全兼容現(xiàn)有的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，部件可完全兼容現(xiàn)有的驅(qū)動程序和應(yīng)用程序，設(shè)備驅(qū)動程序可被移植到各類平臺上。設(shè)備驅(qū)動程序可被移植到各類平臺上。相對的低成本相對的低成本 采用優(yōu)化的芯片技術(shù)，多路復(fù)用體系結(jié)構(gòu)減少總采用優(yōu)化的芯片技術(shù)，多路復(fù)用體系結(jié)構(gòu)減少總線信號的引腳個數(shù)和線信號的引腳個數(shù)和PCIPCI部件數(shù)。部件數(shù)。PCIPCI到到ISA/EISAISA/EISA的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)換芯片由芯片廠商提供，減少了用戶的開發(fā)成本。換芯片由芯片廠商提供，減少了用戶的開發(fā)成本。 PCI PCI總線有著較好的應(yīng)用能力，一般的總線有著較好的應(yīng)用能

50、力，一般的PCPC機都采機都采用了用了PCIPCI總線結(jié)構(gòu)，對提升系統(tǒng)性能起到了至關(guān)重要總線結(jié)構(gòu)，對提升系統(tǒng)性能起到了至關(guān)重要的作用。的作用。PCI系統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)主CPU存儲器主橋標(biāo)準(zhǔn)總線橋PCI圖形卡PCI網(wǎng)卡PCI總線ISA總線（3 3）橋接器）橋接器 橋接器是一個總線轉(zhuǎn)換部件，其功能是連接兩條橋接器是一個總線轉(zhuǎn)換部件，其功能是連接兩條計算機總線，允許總線之間相互通信交往。計算機總線，允許總線之間相互通信交往。“橋橋”的的主要作用是把一條總線的地址空間映射到另一條總線主要作用是把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間，可以使系統(tǒng)中每一個總線主設(shè)備能看到的地址空間，可以使系統(tǒng)中每一個總

51、線主設(shè)備能看到同樣的一份地址表，從整個存儲系統(tǒng)來看，有了整體同樣的一份地址表，從整個存儲系統(tǒng)來看，有了整體性能統(tǒng)一的直接地址表，可以大大簡化編程模型。性能統(tǒng)一的直接地址表，可以大大簡化編程模型。 PCI PCI規(guī)范提出三種類型橋的設(shè)計：主規(guī)范提出三種類型橋的設(shè)計：主CPUCPU至至PCIPCI的的橋，橋，PCIPCI至標(biāo)準(zhǔn)總線的至標(biāo)準(zhǔn)總線的“標(biāo)準(zhǔn)總線橋標(biāo)準(zhǔn)總線橋”，以及在，以及在PCIPCI與與PCIPCI之間的橋。之間的橋。（4 4）配置空間）配置空間 PCI PCI提供三個互相獨立的物理地址空間：存儲器、提供三個互相獨立的物理地址空間：存儲器、I/OI/O與配置空間。與配置空間。 配置空間

52、是配置空間是PCIPCI所特有的一個物理上的地址空間，所特有的一個物理上的地址空間，所有所有PCIPCI設(shè)備必須提供配置空間，多功能設(shè)備則應(yīng)為每設(shè)備必須提供配置空間，多功能設(shè)備則應(yīng)為每一種實現(xiàn)的功能提供一個配置空間，主橋也必須至少一種實現(xiàn)的功能提供一個配置空間，主橋也必須至少支持一組配置空間寄存器。支持一組配置空間寄存器。 有了橋與配置空間的支持，有了橋與配置空間的支持，PCIPCI提供了功能強大而提供了功能強大而且靈活方便的配置能力，包括允許設(shè)備重定位，無需且靈活方便的配置能力，包括允許設(shè)備重定位，無需用戶干預(yù)的自動安裝配置等，而且對系統(tǒng)與設(shè)備的附用戶干預(yù)的自動安裝配置等，而且對系統(tǒng)與設(shè)備的

53、附加要求大大減少。加要求大大減少。（5 5）PCIPCI總線信號總線信號 地址數(shù)據(jù)信號地址數(shù)據(jù)信號 接口控制信號接口控制信號 錯誤報告信號錯誤報告信號 仲裁信號仲裁信號 系統(tǒng)信號系統(tǒng)信號 中斷請求信號中斷請求信號 64位擴展信號位擴展信號 Cache支持信號支持信號 邊界掃描測試信號邊界掃描測試信號3 3、AGPAGP總線（總線（Accelerated Graphic PortAccelerated Graphic Port） 圖形加速器與主存之間的通路。圖形加速器與主存之間的通路。 32 32位數(shù)據(jù)總線，工作頻率為位數(shù)據(jù)總線，工作頻率為66MHz66MHz，能以，能以133MHz133MHz

54、工工作，最大傳輸速率作，最大傳輸速率533MB/s533MB/s。（1 1）AGPAGP的發(fā)展的發(fā)展 AGP AGP是在是在PCIPCI圖形接口的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。隨著圖形接口的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。隨著3D3D游戲的復(fù)雜度越來越高，游戲的復(fù)雜度越來越高，3D3D特效和紋理的使用量也特效和紋理的使用量也越來越大，使原來傳輸速率為越來越大，使原來傳輸速率為133MB/s133MB/s的的PCIPCI總線越來總線越來越不堪重負(fù)，籍此原因擁有高帶寬的越不堪重負(fù)，籍此原因擁有高帶寬的AGPAGP才得以發(fā)展。才得以發(fā)展。 這是一種與這是一種與PCIPCI總線迥然不同的圖形接口，它完全總線迥然不同的圖形接口，

55、它完全獨立于獨立于PCIPCI總線之外，直接把顯卡與主板控制芯片聯(lián)在總線之外，直接把顯卡與主板控制芯片聯(lián)在一起，使得一起，使得3D3D圖形數(shù)據(jù)省略了越過圖形數(shù)據(jù)省略了越過PCIPCI總線的過程，從總線的過程，從而很好地解決了低帶寬而很好地解決了低帶寬PCIPCI接口造成的系統(tǒng)瓶頸問題。接口造成的系統(tǒng)瓶頸問題。可以說，可以說，AGPAGP代替代替PCIPCI成為新的圖形端口是技術(shù)發(fā)展的成為新的圖形端口是技術(shù)發(fā)展的必然。必然。AGP傳輸示意圖 1996 1996年年7 7月月AGP 1.0 AGP 1.0 圖形標(biāo)準(zhǔn)問世，分為圖形標(biāo)準(zhǔn)問世，分為1 1和和2 2兩種模式，數(shù)據(jù)傳輸帶寬分別達(dá)到了兩種模式

56、，數(shù)據(jù)傳輸帶寬分別達(dá)到了266MB/s266MB/s和和533MB/s533MB/s這種圖形接口規(guī)范是在這種圖形接口規(guī)范是在66MHz PCI 2.166MHz PCI 2.1規(guī)范規(guī)范基礎(chǔ)上經(jīng)過擴充和加強而形成的，其工作頻率為基礎(chǔ)上經(jīng)過擴充和加強而形成的，其工作頻率為66MHz66MHz，工作電壓為，工作電壓為3.3v3.3v，在一段時間內(nèi)基本滿足了，在一段時間內(nèi)基本滿足了顯示設(shè)備與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的需要顯示設(shè)備與系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的需要 但顯示芯片的發(fā)展非常迅速，圖形卡單位時間內(nèi)但顯示芯片的發(fā)展非常迅速，圖形卡單位時間內(nèi)所能處理的數(shù)據(jù)呈幾何級數(shù)成倍增長，所能處理的數(shù)據(jù)呈幾何級數(shù)成倍增長，AGP 1.0

57、 AGP 1.0 圖形圖形標(biāo)準(zhǔn)越來越難以滿足技術(shù)的進(jìn)步了，由此標(biāo)準(zhǔn)越來越難以滿足技術(shù)的進(jìn)步了，由此AGP 2.0AGP 2.0便便應(yīng)運而生應(yīng)運而生19981998年年5 5月，月，AGP 2.0 AGP 2.0 規(guī)范正式發(fā)布，工規(guī)范正式發(fā)布，工作頻率依然是作頻率依然是66MHz66MHz，但工作電壓降低到了，但工作電壓降低到了1.5v1.5v，并，并且增加了且增加了4 4模式，這樣它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬達(dá)到了模式，這樣它的數(shù)據(jù)傳輸帶寬達(dá)到了1066MB/s1066MB/s，數(shù)據(jù)傳輸能力大大地增強了，數(shù)據(jù)傳輸能力大大地增強了 AGP 8 AGP 8作為新一代作為新一代AGPAGP并行接口總線，在數(shù)據(jù)傳

58、并行接口總線，在數(shù)據(jù)傳輸位寬上和輸位寬上和AGP 4AGP 4一樣都是一樣都是32bit32bit，但總線速度達(dá)到，但總線速度達(dá)到66MHz66MHz8=533MHz8=533MHz，在數(shù)據(jù)傳輸帶寬上也會達(dá)到，在數(shù)據(jù)傳輸帶寬上也會達(dá)到2.1GB/s2.1GB/s的高度的高度 它的推出正好適應(yīng)了現(xiàn)今它的推出正好適應(yīng)了現(xiàn)今CPUCPU和和GPUGPU（圖形工作站）（圖形工作站）的飛速發(fā)展，也可以說是的飛速發(fā)展，也可以說是CPUCPU和和GPUGPU的發(fā)展導(dǎo)致了這一的發(fā)展導(dǎo)致了這一新技術(shù)的應(yīng)用和推廣隨著新技術(shù)的應(yīng)用和推廣隨著CPUCPU主頻的逐步提升以及主頻的逐步提升以及GPUGPU性能的日新月異，

59、系統(tǒng)單位時間內(nèi)所要處理的性能的日新月異，系統(tǒng)單位時間內(nèi)所要處理的3D3D圖圖形和紋理越來越多，大量的數(shù)據(jù)要在極短的時間內(nèi)頻形和紋理越來越多，大量的數(shù)據(jù)要在極短的時間內(nèi)頻繁地在繁地在CPUCPU和和GPUGPU之間反復(fù)交換，這使得原來運行頻率之間反復(fù)交換，這使得原來運行頻率為為66MHz66MHz的的AGPAGP接口已經(jīng)無法跟上它們交換的速度，接口已經(jīng)無法跟上它們交換的速度，AGP AGP 8 8可解決這一矛盾可解決這一矛盾（2 2）AGPAGP特點特點 1 1模式下的模式下的AGPAGP，工作頻率達(dá)到，工作頻率達(dá)到PCIPCI總線的兩倍，總線的兩倍，即即66MHz66MHz，傳輸帶寬理論上可達(dá)

60、到，傳輸帶寬理論上可達(dá)到266MB/s266MB/s AGP 2 AGP 2工作頻率同樣為工作頻率同樣為66MHz66MHz，但是它使用了正，但是它使用了正負(fù)邊緣（一個時鐘周期的上升沿和下降沿）觸發(fā)的工負(fù)邊緣（一個時鐘周期的上升沿和下降沿）觸發(fā)的工作方式，這種觸發(fā)方式中在一個時鐘周期的上升沿和作方式，這種觸發(fā)方式中在一個時鐘周期的上升沿和下降沿各傳送一次數(shù)據(jù)，一個工作周期先后被觸發(fā)兩下降沿各傳送一次數(shù)據(jù)，一個工作周期先后被觸發(fā)兩次，使傳輸帶寬達(dá)到了加倍的目的，而這種觸發(fā)信號次，使傳輸帶寬達(dá)到了加倍的目的，而這種觸發(fā)信號的工作頻率為的工作頻率為133MHz133MHz，這樣，這樣AGP 2AGP