華中科技大學接口技術第1章

1、微機接口技術微機接口技術華中科技大學武漢光電國家實驗室計算機科學與技術學院主講主講: : 譚支鵬譚支鵬 博士、副教授博士、副教授聯(lián)系方式QQ：75159262 Mail: Mail: n課程學習要求課程學習要求 1.成績計算方法 平時成績30%（出勤+試驗+作業(yè)情況） 考試成績70% 2.課堂紀律 上課不要講話、吃東西 計算機本科必修課程計算機本科必修課程 偏重硬件，軟硬結合偏重硬件，軟硬結合, ,實用性強實用性強 數(shù)字電路、組成原理、匯編、數(shù)字電路、組成原理、匯編、C C語言等語言等1.1.現(xiàn)代微機系統(tǒng)與接口技術現(xiàn)代微機系統(tǒng)與接口技術周功業(yè)、黃文蘭等編著周功業(yè)、黃文

2、蘭等編著. .高教出版社高教出版社2.2.3232微型計算機接口技術及應用微型計算機接口技術及應用劉樂善劉樂善 周功業(yè)周功業(yè) 楊柳編著楊柳編著, ,華中科技大學出版社華中科技大學出版社 3.3.PC/PentiumPC/Pentium硬、軟件系統(tǒng)解析硬、軟件系統(tǒng)解析林章鈞編著林章鈞編著. .清華大學出版社清華大學出版社.1998.19984.4.微型計算機（微型計算機（XT.AT.386)XT.AT.386)與接口技術與接口技術唐棠等編著唐棠等編著. .南京大學出版社南京大學出版社主要參考書 難？難？ 認識這門課，你就會發(fā)現(xiàn)并不難認識這門課，你就會發(fā)現(xiàn)并不難 要實現(xiàn)接口要實現(xiàn)接口 硬件硬件 軟

3、件軟件n真正認識這門課真正認識這門課微機系統(tǒng)包括？微機系統(tǒng)包括？接口技術的重要性接口技術的重要性n微機系統(tǒng)你們的認識？n有關接口技術你的認識？n你能舉出那些例子？n你能說出不應用接口技術能方便我們的例子嗎？接口技術改變我們的生活藍牙藍牙, ,紅外紅外, ,USBUSB接口手機接口手機 PM3PM4U盤USB充電器USB數(shù)碼相機USB小家電接口技術方便了我們的學習和工作接口技術是外部設備的橋梁第第3 3、4 4、5 5、6 6、7 7、8 8、9 9章是重點章是重點全書學習重點全書學習重點第一章第一章 概論概論(4(4學時學時) )1.1.微計算機的發(fā)展微計算機的發(fā)展2.2.微機系統(tǒng)的基本體系結

4、構微機系統(tǒng)的基本體系結構 (1)80 x86 (1)80 x86體系結構體系結構;(2)Pentium;(2)Pentium體系結構體系結構;(3)Intel ;(3)Intel 815EP815EP芯片組芯片組3.3.微機總線與接口標準微機總線與接口標準 (1) (1)總線與接口的概念總線與接口的概念;(2)ISA;(2)ISA總線總線;(3)EISA;(3)EISA總總線線;(4)PCI;(4)PCI總線總線4.4.微機接口技術微機接口技術 (1) (1)接口的基本功能接口的基本功能;(2);(2)微機接口的類型微機接口的類型;(3);(3)微機微機接口技朮的發(fā)展趨勢接口技朮的發(fā)展趨勢教學

5、學時計劃第第1 1章章 概論概論1.1微機的發(fā)展概況19711973：4位位p:4004,8位位p: 8008,微機微機MCS-4（I代）代）19731975：高檔高檔8位位8080,8085,MC6800,Z-80,微機微機APPLE（II代）代）19781984：16位位8086/8088, 80286,微機微機 IBM PC/XT, IBM PC/AT （III代）代）19851989：32位位80386， 80486,微機微機COMPAQ 386,AST（IV代）代）1993 32位位Pentium,微機由不同廠家生產的奔騰系列（微機由不同廠家生產的奔騰系列（V代）代）1995： 32

6、位位Pentium Pro(高能高能),微機由不同廠家生產的高能奔騰系列（微機由不同廠家生產的高能奔騰系列（VI代）代）1997： 32位位MMX Pentium(多能多能) ,微機由不同廠家生產的多能奔騰系列微機由不同廠家生產的多能奔騰系列19971998：32位位Pentium II，微機為，微機為Pentium II各廠家名稱不同各廠家名稱不同1999： 32位位Pentium III,微機為微機為Pentium III各廠家名稱不同各廠家名稱不同20002005： 32位位Pentium 4,微機為微機為Pentium 4各廠家名稱不同各廠家名稱不同200： 64位位Itanium(安

7、騰安騰).2005-2006年：年：2006年年1月，英特爾發(fā)布了月，英特爾發(fā)布了Pentium D 9xx系列系列雙核雙核處理器處理器 目前早已進入多核時代目前早已進入多核時代1. 1. 4 4位位微處理器微處理器( (19711973 0.05MIPS) )nIntel4004Intel4004、Intel4040 Intel4040 4 4位位微處理器微處理器nIntel8008 Intel8008 低檔低檔8 8位微處理器位微處理器2. 8位位微處理器微處理器nIntel8080Intel8080、MC6800MC6800、65016501、6502 6502 8 8位位微處理器微處理

8、器nIntel8085Intel8085、Z80Z80、MC6809 MC6809 高檔高檔8 8位微處理器位微處理器n指令比較完善，有了中斷與指令比較完善，有了中斷與DMADMAn匯編、匯編、BASICBASIC，F(xiàn)ORTRANFORTRAN、PL/M PL/M n后期配備后期配備CP/MCP/M操作系統(tǒng)操作系統(tǒng)發(fā)展概況3. 1616位位微處理器微處理器(1978, 1MIPS, 8MHz)nIntel8086 Intel8086 、Z8000Z8000、MC68000 MC68000 1616位 -8086 -8086數(shù)據(jù)總線1616位、地址總線2020位nIntel8088 Intel8

9、088 準1616位(8086簡化版本簡化版本) - -外部數(shù)據(jù)總線8 8位，內部數(shù)據(jù)總線1616位 - -IBM PCIBM PC、IBM PC/XTIBM PC/XTnIntel80286Intel80286、MC68010 MC68010 高檔1616位（1982，130k, 12.5MHz) - -數(shù)據(jù)總線1616位，地址總線2424位 - -IBM PC/ATIBM PC/AT - -實地址模式、虛地址保護模式(protected mode) - -虛地址模式可尋址1616MBMB物理地址和1 1GBGB的虛擬地址空間發(fā)展概況4. 3232位位微處理器微處理器nIntel80386

10、Intel80386 3232位微處理器（1985，612MIPS, 20MHz) - -數(shù)據(jù)總線3232位，地址總線3232位 - -實地址模式、虛地址保護模式、虛擬80868086模式 - -虛地址模式可尋址4 4GB(2GB(23232) )物理地址和6464TB(2TB(24646) )的虛擬地址空間nIntel80486 Intel80486 3232位微處理器（1989，1.2M, 25MHz) -80386+80387+8 -80386+80387+8KBKB的CacheCache - -部分采用RISCRISC技術、突發(fā)總線技術 - -使用時鐘倍頻技術PentiumPentiu

11、m微處理器（微處理器（ 3232位位）（1993，100200MIPS, 60MHz)nPentiumPentium（奔騰）3232位微處理器-5-5級超標量結構、分支預測技術-64-64條數(shù)據(jù)線、3232條地址線- -常用指令硬件化，使用微程序設計nPentium MMX（多能奔騰）32位-增加了57條MMX(多媒體處理)指令-采用了SIMD(單指令多數(shù)據(jù)流)技術PentiumPentium微處理器微處理器 (3232位)（1995，300MIPS, 200MHz)nPentium ProPentium Pro（高能奔騰）（高能奔騰）3232位位-64-64條數(shù)據(jù)線、條數(shù)據(jù)線、3636條地址

12、線條地址線- -實現(xiàn)了動態(tài)執(zhí)行技術實現(xiàn)了動態(tài)執(zhí)行技術( (亂序執(zhí)行亂序執(zhí)行) )nPentium IIPentium II（奔騰（奔騰2 2）微處理器微處理器- -是是Pentium Pro + MMX Pentium Pro + MMX - -雙獨立總線結構雙獨立總線結構nPentium IIIPentium III（奔騰（奔騰3 3）3232位微處理器位微處理器- -增加了增加了7070條條SSESSE( (單指令多數(shù)據(jù)浮點計算、以及額外的單指令多數(shù)據(jù)浮點計算、以及額外的SIMDSIMD整數(shù)和高速緩存控制指令整數(shù)和高速緩存控制指令) )指令指令- -首次內置序列號首次內置序列號nPenti

13、um 4 32位微處理器位微處理器(非非P6核心結構核心結構)- -超級管道技術超級管道技術- -增加了增加了144144條條SSE2SSE2指令指令- -簡單簡單ALUALU運行在運行在2 2倍的處理器核心頻率下倍的處理器核心頻率下5. 64位 微處理器微處理器nItanium 64位微處理器 - -采用RISCRISC( (精簡指令集精簡指令集) )技術和CISCCISC( (復雜指令系統(tǒng)復雜指令系統(tǒng)) )技術 - -具有顯示并行功能 - -具有斷定執(zhí)行功能 - -具有數(shù)據(jù)預裝的功能 - -采用三級高速緩存CISC：復雜指令集計算機體系。復雜指令集計算機體系。特點：特點：1 1）復雜指令）

14、復雜指令 2 2）多種）多種尋址方式尋址方式 3 3）微程序結構）微程序結構RISC：精簡指令集計算機體系。精簡指令集計算機體系。特點：特點：1 1）固定指令長度）固定指令長度 2 2）指令）指令流水線處理流水線處理 3 3）簡化內存管理）簡化內存管理4 4）硬件控制簡單硬件控制簡單 5 5）單周期執(zhí)行）單周期執(zhí)行 6 6）復雜度存于編譯程序）復雜度存于編譯程序20052005年年4 4月，英特爾第一款雙核處理器的問世月，英特爾第一款雙核處理器的問世標志標志著一個新時代來臨。著一個新時代來臨。雙核和多核處理器設計用于在雙核和多核處理器設計用于在一枚處理器中集成兩個或多個完整執(zhí)行內核，以支一枚處

15、理器中集成兩個或多個完整執(zhí)行內核，以支持同時管理多項活動。英特爾超線程（持同時管理多項活動。英特爾超線程（HTHT）技術能）技術能夠使一個執(zhí)行內核發(fā)揮兩枚邏輯處理器的作用，同夠使一個執(zhí)行內核發(fā)揮兩枚邏輯處理器的作用，同時處理四個時處理四個軟件軟件線程。線程。5 5月，帶有月，帶有兩個處理內核的英特爾奔騰兩個處理內核的英特爾奔騰D D處理器處理器隨英隨英特爾特爾945945高速芯片組家族一同推出，高速芯片組家族一同推出，20062006年年1 1月，英月，英特爾發(fā)布了特爾發(fā)布了Pentium D 9xxPentium D 9xx系列處理器，包括了支系列處理器，包括了支持持VTVT虛擬化技術的虛擬

16、化技術的Pentium D 960(3.60GHz)Pentium D 960(3.60GHz)、950(3.40GHz)950(3.40GHz) 。20062006年，年，IntelIntel發(fā)布至強發(fā)布至強53005300酷?？犷X6700QX6700系列處理系列處理器器 ，由，由IntelIntel公司主導的公司主導的多核心多線程多核心多線程計算機處理計算機處理器發(fā)展路線步入了器發(fā)展路線步入了四核心時代四核心時代。6.雙核處理器（2005-2007年）年）我的中國芯我的中國芯_“龍芯”項目大事記 n2000年11月： 中科院計算所正式啟動CPU設計項目，系統(tǒng)結構設計，確定指令系統(tǒng)以及流

17、水線結構； n2002年6月： 完成“龍芯-1號”可測性設計、邏輯綜合、物理設計和后仿真，并形成GDS-版圖，交付流片； n2002年8月： 經(jīng)過封裝的首批芯片進行CPU子卡焊接，聯(lián)機調試，加電后一次運行成功； n2002年9月22日： 在北京召開了“龍芯1號”成果的技術鑒定會“龍芯”的性能n“龍芯龍芯1 1號號” ” :最高主頻為266MHz，定點字長32位，浮點字長64位，片內含8KB指令Cache和8KB數(shù)據(jù)Cache；采用動態(tài)流水線結構，支持亂序執(zhí)行和精確中斷處理; 定點和浮點最高運算速度均超過每秒2億次；在200MHz主頻、Linux環(huán)境下功耗為0.4W。 該芯片支持Linux、Vx

18、Works等主流操作系統(tǒng)，能直接支持軟解壓下的流媒體應用，可用于網(wǎng)絡終端機(NC)、工控機等嵌入式設備.n龍芯龍芯2 2號號:最高頻率為300MHz，功耗1W-2W，成品率約為80%左右。通過使用相關測試對龍芯2號的性能分析表明，相同主頻下龍芯2號的性能已經(jīng)明顯超過PII，達到PIII的水平,.性能可與1GHz以上的PIII或PIV的性能相當。評價系統(tǒng)主要指標 一臺計算機的功能強弱與系統(tǒng)結構、硬件組成、指令系統(tǒng)、軟件配置等多方面的因素有關。 處理器字長處理器字長(8,16,32,64(8,16,32,64bit)bit) 運算速度（主頻）運算速度（主頻）( (1.3GHz,1.8G,2.4G.

19、)1.3GHz,1.8G,2.4G.) MIPS(million instruction per second)MIPS(million instruction per second) 存儲容量（存儲容量（CacheCache、內存和外存）、內存和外存）(128(128M,256M,512M)M,256M,512M) 總線數(shù)傳率（如總線數(shù)傳率（如: :33.3Mhz33.3Mhz* *32bit/8=133MB/s)32bit/8=133MB/s) 外部設備（顯示器及顯示適配器等）外部設備（顯示器及顯示適配器等） 軟件配置軟件配置1.2 1.2 微機的體系結構微機的體系結構n80 x8680

20、x86系列體系結構系列體系結構nPentium Pentium 系列的南北橋結構系列的南北橋結構nPentium Pentium 系列的中心結構系列的中心結構1. PC/XT總線的體系結構（數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線為8位，地址總線地址總線為20位，可支持8級硬件中斷和4個DMA通道）微處理器8088ROM BIOS8253定時/計數(shù)器8259中斷控制器8250串行通信控制器8255并行接口擴展總線緩沖8237DMA控制器DRAM控制器DMA頁面寄存器RAM協(xié)處理器8087 8個8位62位引腳擴展插槽1.2.1 80 x861.2.1 80 x86系列微機的體系結構系列微機的體系結構2. 80386/8

21、0486（ISA總線）微機的基本結構總線）微機的基本結構（數(shù)據(jù)總線為16位，地址總線為24位，15級硬件中斷和7個DMA通道）微處理器微處理器80386/80486協(xié)處理器協(xié)處理器80387集成外圍集成外圍控制器控制器總線控制器總線控制器85c320Cache控制器控制器85c310擴展總線擴展總線控制器控制器82c206Cache 主存主存實時時鐘實時時鐘/日歷日歷CMOS RAM特點: n分別利用了分別利用了IntelIntel公司的公司的8038680386和和8048680486微處理器微處理器, ,而且都而且都具有高速緩沖存儲器（具有高速緩沖存儲器（CacheCache）n采用了一組

22、多功能芯片來代替原來的單功能的接口控制采用了一組多功能芯片來代替原來的單功能的接口控制芯片。芯片。n與與PC/XTPC/XT機相比較，微機廣泛采用了機相比較，微機廣泛采用了ISAISA總線替代了原來總線替代了原來的的PCPC總線。總線。ISAISA總線在性能上兼容總線在性能上兼容PC/ATPC/AT總線，總線，n它支持它支持2424位地址線、位地址線、1616位數(shù)據(jù)線、位數(shù)據(jù)線、1515級硬件中斷和級硬件中斷和7 7個個DMADMA通道。通道?，F(xiàn)代微機采用現(xiàn)代微機采用PentiumPentium系列微處理器，其基本結構發(fā)生系列微處理器，其基本結構發(fā)生了革命性的變化，最主要的表現(xiàn)是改變了主板總線

23、結構。了革命性的變化，最主要的表現(xiàn)是改變了主板總線結構。1.南北橋結構的Pentium II微機三級總線三級總線: : CPU Bus PCI Bus ISA BusCPU Bus PCI Bus ISA Bus兩片橋接芯片兩片橋接芯片: : 北橋北橋: :CPUCPU總線總線-PCI-PCI橋片（橋片（Host BridgeHost Bridge） 南橋南橋: :PCI-ISAPCI-ISA橋片橋片。最大特點最大特點: :將局部總線將局部總線PCIPCI直接作為高速的外圍總線，直接作為高速的外圍總線，適應了當前高速外設和微處理器之間高速通信的需求。適應了當前高速外設和微處理器之間高速通信的需

24、求。1.2.2 1.2.2 PentiumPentium系列的體系結構系列的體系結構Pentium II處理器處理器Pentium II處理器處理器2CPU總線總線 圖形設備圖形設備2AGP總線總線82443BX（北橋）（北橋）66/100MHz 主存主存支持支持SDRAMPCI總線總線PCI插槽（高速外設）插槽（高速外設）82371EB（PIIX4E）（南橋）（南橋）2個個USB接口接口2個個IDE接口接口I/OAPICISA總線總線ISA插槽（低速外設）插槽（低速外設） 系統(tǒng)系統(tǒng)BIOSPentium II 微機的南北橋結構微機的南北橋結構:處理器處理器處理器處理器AGP圖形控制器圖形控制

25、器8XX系列系列存儲控制中心存儲控制中心主存儲器主存儲器CPU總線總線I/O控制中心控制中心中心高速接口中心高速接口PCI總線總線PCI槽槽LPC I/FSuper I/O固件中心固件中心IDE驅動器驅動器USB端口端口AC97編碼編碼LAN連接連接 中心結構的微機基本結構中心結構的微機基本結構2. 中心結構的 Pentium3微機3.中心結構(HUB)的特點:n存儲控制中心用于提供高速AGP接口、動態(tài)顯示管理、電源管理和內存管理功能。nI0控制中心提供了音頻編碼和調制解調器編碼接口、IDE控制器、USB接口、局域網(wǎng)絡接口，并與PCI總線及其插槽連接在一起。n固件中心包含了主板BIOS、顯示B

26、IOS和可用于數(shù)字加密、安全認證等領域的硬件隨機數(shù)產生器。n中心結構拋棄了南北橋結構，即南北橋芯片之間需頻繁進行交換的大量數(shù)據(jù)不再通過PCI總線信息通道進行傳送，而是直接在橋路芯片組內部的兩塊控制芯片之間進行交換。n主要有810系列、815系列、820系列、850系列和860系列等。 1.總線、接口的概念總線：總線：是在模塊和模塊之間或設備與設備之間的一是在模塊和模塊之間或設備與設備之間的一組進行互連和傳輸信息的信號線，信息包括指令、數(shù)組進行互連和傳輸信息的信號線，信息包括指令、數(shù)據(jù)和地址。據(jù)和地址。 總線標準總線標準: : 指指芯片之間、擴展卡之間以及系統(tǒng)之間芯片之間、擴展卡之間以及系統(tǒng)之間

27、，通過總線進行連接和傳輸信息時，應該遵守的一些協(xié)通過總線進行連接和傳輸信息時，應該遵守的一些協(xié)議與規(guī)范。議與規(guī)范。 接口標準接口標準: : 外設接口外設接口的規(guī)范，涉及接口信號線定義、的規(guī)范，涉及接口信號線定義、信號傳輸速率、傳輸方向和拓撲結構，以及電氣特性信號傳輸速率、傳輸方向和拓撲結構，以及電氣特性和機械特性等多個方面。和機械特性等多個方面。1.3 1.3 總線與接口標準總線與接口標準面向總線的結構有如下面向總線的結構有如下優(yōu)點優(yōu)點: : 便于采用模塊結構設計;標準總線可得到多個廠商的廣泛支持;模塊結構便于擴充和升級;便于故障診斷和維修;降低了成本為什么要采用總線技術?2.總線的分類(1)

28、 按總線功能或信號類型劃分為：數(shù)據(jù)總線：雙向三態(tài)邏輯，線寬表示了線數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪芰?。地址總線：單向三態(tài)邏輯，線寬決定了系統(tǒng)的尋址能力?？刂瓶偩€：就某根來說是單向或雙向?？刂瓶偩€最能體現(xiàn)總線特點，決定總線功能的強弱和適應性。(2) 按總線的層次結構分為：CPU總線：總線：微機系統(tǒng)中速度最快的總線，主要在CPUCPU內部，連接CPUCPU內部部件，在CPUCPU周圍的小范圍內也分布該總線，提供系統(tǒng)原始的控制和命令。局部總線：局部總線：在系統(tǒng)總線和CPUCPU總線之間的一級總線，提供外設到CPUCPU之間的快速信息通道。系統(tǒng)總線：系統(tǒng)總線：也稱為I/OI/O總線，是傳統(tǒng)的通過總線擴展卡連接外部設備的總

29、線。由于速度慢，其功能已經(jīng)被局部總線替代。通信總線：通信總線：也稱為外設總線，是微機與微機，微機與外設之間進行通信的總線，是一種外設的接口標準。IDESATASASSCSIIEEE1394等。(3) 按相對于CPU位置來分為：片內總線：CPU內部.片外總線：CPU與內存和輸入輸出設備之間3.總線的主要性能參數(shù)總線頻率： MHz表示的工作頻率，是總線速率的一個總要參數(shù)，是協(xié)調總線上各種操作的時鐘信號頻率?？偩€寬度：總線同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)（16位、32位）總線的數(shù)據(jù)傳輸率(也叫帶寬)：總線單位時間可以傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。 總線的數(shù)據(jù)傳輸率=(=(總線寬度/8/8位) )總線頻率例：PCIPCI總線的總線

30、頻率為33.333.3MHzMHz，總線寬度為6464位的情況下，總線數(shù)據(jù)傳輸率為266266MB/s MB/s 。4.4.總線標準的特性總線標準的特性物理特性: : 總線物理連接方式，總線根數(shù)、插頭和插座形狀，引腳排列等。功能特性: : 描述一組總線中每一根線的功能。電器特性: : 定義每根線上信號的傳遞方向以及有效電平范圍。一般定義送入CPUCPU的信號為輸入信號，從CPUCPU中送出的信號是輸出信號。低電平有效的信號用信號名上一橫線或信號名后帶# #來表示。時間特性: :定義每一根線在什么時候有效，這和總線操作的時序有關。5. 總線操作和傳送總線操作的4 4個階段1 1總線請求和仲裁階段

31、：主模塊向總線仲裁機構提出總線使用申請，總線仲裁機構決定使用總線的主模塊。2 2尋址階段：擁有總線使用權的主模塊發(fā)出本次要訪問的從模塊的地址及有關命令，該從模塊被選中并啟動。3 3數(shù)據(jù)傳送階段：主模塊和從模塊間進行雙（單）向數(shù)據(jù)傳送。4 4結束階段：主、從模塊均撤出總線。二、總線的傳輸控制1 1同步方式優(yōu)點：電路簡單 適合高速設備的數(shù)據(jù)傳輸缺點：高速設備和低速設備間只能用低速設備的速度來傳輸數(shù)據(jù)2 2異步方式比同步方式慢總線頻帶窄總線傳輸周期長3 3半同步方式nwait/ready信號是單向的，不是互鎖的。4 4分離方式 總線讀周期分成兩個子周期(1)尋址子周期(2)數(shù)據(jù)傳送子周期在兩子周期之

32、間，退出總線，從設備準備數(shù)據(jù)。一、一、ISAISA總線總線（ Industry Standard Architecture）1、問題的提問：最早的PC總線是IBM公司于1981年推出的基于8位機PC/XT的總線，稱為PC總線。1984年IBM推出了16位PC機PC/AT，其總線稱為AT總線。然而，IBM從未公布過他們的AT總線規(guī)格。由Intel公司IEEE和EISA集團聯(lián)合開發(fā)了與IBM/AT原裝機總線意義接近的ISA總線，即8/16位的“工業(yè)標準結構”總線。1.3.3. 1.3.3. 常見的常見的系統(tǒng)總線2. ISA標準標準 工業(yè)標準體系結構，在PCPC總線基礎上發(fā)展而來，最高工作頻率為8

33、8MHzMHz，2424根地址線，1616位數(shù)據(jù)線，擁有大量接口卡，歷經(jīng)286286、386386、486486和PentiumPentium幾代微機。ISA擴展插槽(2)(2)、ISA總線擴展卡的設計總線擴展卡的設計ISA總線擴展卡的物理尺寸總線擴展卡的物理尺寸(3 ). ISA總線周期時序總線周期時序 ( (p16)p16)(1) ISA擴展I/O插槽n8位ISA擴展I/O插槽由62個引腳組成，用于8位的插卡。n8/16位ISA擴展槽 8位62線插槽 附加高8位36線插槽nISA總線擴展槽引腳及定義(P14 圖1.5、表1.2)6262線線1. 1.地址線地址線A A0 0A A19 19

34、 2020條條2.2.數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線D D0 0D D7 7 8 8條條 3.3.控制線：控制線：2121條條4.4.狀態(tài)線：狀態(tài)線： 2 2條條 1. 1.地址線：地址線：4+4+3 3=7=7線線2.2.數(shù)據(jù)線：數(shù)據(jù)線：8 8線線3.3.其他控制線、地、電源等其他控制線、地、電源等3636線附加槽線附加槽3 3、主要性能指標、主要性能指標（1 1）64KB I/O64KB I/O地址空間地址空間(0000H-03FFH,0000H-(0000H-03FFH,0000H-00FFH,0100H-03FFH)00FFH,0100H-03FFH)（2 2）2424位地址線可直接尋址的內存空間為位地

35、址線可直接尋址的內存空間為1616MBMB（3 3）8/168/16位數(shù)據(jù)線位數(shù)據(jù)線（4 4）引腳數(shù)：）引腳數(shù)：62+36=9862+36=98線線（5 5）最大任意）最大任意1616位（位（bitbit）（6 6）最高時鐘頻率）最高時鐘頻率8 8MHzMHz（7 7）最大傳輸率）最大傳輸率1616MB/sMB/s（8 8）1515級硬中斷功能級硬中斷功能（9 9）7 7級級DMADMA通道功能通道功能（1010）開放式總線結構，允許多個）開放式總線結構，允許多個CPUCPU共享系統(tǒng)資源。共享系統(tǒng)資源。4 4、ISAISA總線結構總線結構8088/386CPU總線緩沖器DRAM存儲器8087/

36、387FPU8/16 ISA BUS二、二、EISAEISA總線總線 ( (Extended Industry Standard Architecture ）1.EISA產生的背景ISA總線對286以下的PC機是方便的，但對于386DX以上的提及具有32位地址線和數(shù)據(jù)寬度的PC機來說，不能滿足要求。影響了32位微處理器的發(fā)揮。IBM推出了32位，采用MCA微通道總線技術，但由于IBM對MCA技術采用了嚴格的許可證制度，使得其他廠商不能采用。同時，MCA與PC/AT總線也不兼容，所以除了在PS/2計算機中采用，任其之兼容機中沒有得到一定推廣。因此，MCA技術是失敗的。 為了為了與與MCAMCA總

37、線技術抗衡，總線技術抗衡，CompaqCompaq、HPHP、ASTAST、EpsonEpson、NECNEC等等9 9家公司聯(lián)合起來在家公司聯(lián)合起來在ISAISA的基礎上的基礎上于于19881988年推出了年推出了3232位位PCPC機擴展工業(yè)標準結構機擴展工業(yè)標準結構（Extended Industry Standard Architecture Extended Industry Standard Architecture ）即即EISAEISA總線。總線?？偨Y：總結： EISAEISA在結構上與在結構上與ISAISA有良好的兼容性，保護了有良好的兼容性，保護了 廠商和用戶巨大的軟硬件投

38、資。廠商和用戶巨大的軟硬件投資。 同時又充分發(fā)揮和利用同時又充分發(fā)揮和利用3232位機的功能。位機的功能。 EISAEISA的推出打破了的推出打破了IBM MACIBM MAC結構對結構對PCPC機發(fā)展的機發(fā)展的壟斷。壟斷。2 2、EISAEISA主要特點：主要特點：n開放式結構，與開放式結構，與ISAISA卡完全兼容?？ㄍ耆嫒荨?內部被設計成為雙層引腳,ISA卡可插入EISA槽中。)n3232位數(shù)據(jù)線位數(shù)據(jù)線D D0 0-D-D3131n3232位地址直接尋址范圍為位地址直接尋址范圍為4 4GB.GB.n最大時鐘頻率最大時鐘頻率8.338.33MHzMHzn最大傳輸率最大傳輸率3333MH

39、z MHz (8.33(8.333232位位/8)/8)?？客饷婵客饷?靠里面靠里面 B1 B2 B3 B4 B5 B6 B7 B8 B9. B25 B26 B27 B28 B29 B30 B31A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9.A25 A26 A27 A28 A29 A30 A31C1 C2 C3 C4 C5 C6.C17 C18D1 D2 D3 D4 D5 D6. .D17 D18E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9.E25 E26 E27 E28 E29 E30 E31F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 F8 F9. F25 F26 F27 F2

40、8 F29 F30 F31H1 H2 H3 H4 H5 H6. .H17 H18 H19G1 G2 G3 G4 G5 G6.G17 G18 G19CPUCPUPCI橋接電路DRAM存儲器CacheCPU總線PCI總線ISA/EISA橋接電路SCSI卡硬盤卡網(wǎng)卡南橋打印機磁帶機掃描儀ISA總線3. 3. PCI PCI 總線總線PCIPCI總線結構連接方式總線結構連接方式1、PCI總線是一種PCI是一種先進的局部總線，已成為局部總線新標準。不依附于某個具體處理器的局部總線。2、從結構上，PCI是在CPU與原來的系統(tǒng)之間插入的一級總線，并由橋接電路實現(xiàn)管理，協(xié)調數(shù)據(jù)傳送。3、PCI總線支持總線主控

41、技術,允許智能設備取得總線控制權,以加速數(shù)據(jù)傳送.外內A1B1B49B52B62A49A52A6277.481.191.27單位：mmPCIPCI總線的特點總線的特點1) 1) 獨立于處理器獨立于處理器( (不依附于某個具體處理器不依附于某個具體處理器) )2) 2) 傳輸效率傳輸效率:133266:133266MB/SMB/S3) 3) 多總線共存多總線共存:(:(CPUCPU總線總線/ /ISA/EISA)ISA/EISA)4) 4) 支持突發(fā)傳輸支持突發(fā)傳輸( (順序讀順序讀/ /寫一批數(shù)據(jù)寫一批數(shù)據(jù)) )5) 5) 支持總線主控方式支持總線主控方式( (任何任何CPUCPU成為主控成為

42、主控) )6) 6) 采用同步操作采用同步操作7) 7) 支持兩種電壓下的擴展卡支持兩種電壓下的擴展卡(5(5V,3.3V)V,3.3V)8) 8) 具有即插即用功能具有即插即用功能( (自動選擇未使用中斷和地址自動選擇未使用中斷和地址) )9) 9) 合理的管腳安排合理的管腳安排10) 10) 預留擴展空間預留擴展空間PCI主要性能n支持支持1010臺外設臺外設n總線時鐘總線時鐘33.333.3MHz/66MMHz/66Mn最大數(shù)據(jù)率最大數(shù)據(jù)率133133MB/SMB/Sn時鐘同步方式時鐘同步方式n總線寬度總線寬度3232位（位（5 5V V）/64/64位（位（3.33.3V V）n能自動

43、識別外設能自動識別外設n支持支持6464位尋址位尋址n具有與處理器和存儲器子系統(tǒng)完全并列操作的具有與處理器和存儲器子系統(tǒng)完全并列操作的能力。能力。4、其它系統(tǒng)總線其它系統(tǒng)總線1. 1. PC-104總線(查資料總結)主要特點n采用超小尺寸插卡插采用超小尺寸插卡插卡均采用卡均采用PC-104PC-104標準標準的的9090mmmm96mm96mm尺寸。尺寸。n自疊總線結構自疊總線結構n總線驅動電流小，總線驅動電流小， 功耗低功耗低1.4 微機接口技術一一、接口（、接口（Interface） 就是就是CPUCPU與外界的連接電路與外界的連接電路, ,或者說是與外界進行或者說是與外界進行信息交換的界面信息交換的界面。CPU接口接口I/O設備設備I/O設備設備: 鍵盤、顯示器、打印機、硬盤、鍵盤、顯示器、打印機、硬盤、 光驅、控制設備、測量設備、光驅、控制設備、測量設備、 通訊設備通訊設備接口接口： 硬件硬件 支撐作用；支撐作用； 軟件軟件 驅動控制。驅動控制。什么叫接口技術？什么叫接口技術？ 采用硬件與軟件相結合的方法，研究微處理器如何與采用硬件與軟件相結合的方法，研究微處理器如何與外界進行最佳連接，實現(xiàn)高效可靠外界進行最佳連接，實現(xiàn)高效可靠的信息交換的一門技術的信息交換的一門技術。舉例:顯示卡接口總線接口串行接口并行接口USB接口鍵盤接口硬盤接口說明:n為