第12章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

1、1第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 主要內(nèi)容：主要內(nèi)容：1 1、概述、概述 2 2、系統(tǒng)總線、系統(tǒng)總線 3 3、PCI局部總線局部總線 4 4、通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)、通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)USB 5、高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)、高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)IEEE 1394 6、SCSI接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn) 7、IDE接口標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn) 8、AGP圖形加速端口圖形加速端口 9、傳統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn)、傳統(tǒng)的接口標(biāo)準(zhǔn) 10、IEEE 488總線及總線及VXI卡式儀器總線卡式儀器總線重點(diǎn)內(nèi)容：重點(diǎn)內(nèi)容： 總線和接口標(biāo)準(zhǔn)的含義、分類、組成、性能參數(shù)總線和接口標(biāo)準(zhǔn)的含義、分類、組成、性能參數(shù)2第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)

2、總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 11.1 11.1 總線的發(fā)展史總線的發(fā)展史1、從從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代末，年代末，DECDEC公司在公司在PDPPDP1111小型機(jī)小型機(jī) 使用面向總線的系統(tǒng)以來(lái)，尤其是世界首臺(tái)使用面向總線的系統(tǒng)以來(lái)，尤其是世界首臺(tái)PCPC 也采用相同技術(shù)構(gòu)造，人們就感到用總線技術(shù)也采用相同技術(shù)構(gòu)造，人們就感到用總線技術(shù) 和模塊來(lái)組裝系統(tǒng)的好處，不僅使各種和模塊來(lái)組裝系統(tǒng)的好處，不僅使各種 CPUCPU模模 塊、存儲(chǔ)器模塊、塊、存儲(chǔ)器模塊、I IO O模塊可以相互組合，實(shí)模塊可以相互組合，實(shí) 現(xiàn)不同性能，還便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展與維護(hù)?，F(xiàn)不同性能，還便于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展與維護(hù)。3第第12

3、12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2、20世紀(jì)世紀(jì)70年代初，年代初，VLSI技術(shù)迅速發(fā)展，在世技術(shù)迅速發(fā)展，在世 界上第一臺(tái)微處理器界上第一臺(tái)微處理器4004問(wèn)世問(wèn)世4年后，年后，1975年，年， 一家位于美國(guó)新墨西哥鎮(zhèn)，名為一家位于美國(guó)新墨西哥鎮(zhèn)，名為MITS的小公的小公 司，由司，由Ed Roberts以以8080微處理器設(shè)計(jì)安裝了微處理器設(shè)計(jì)安裝了 全球第一臺(tái)全球第一臺(tái)PC，Altair單板機(jī)系統(tǒng)。單板機(jī)系統(tǒng)。 當(dāng)把當(dāng)把Altair總線推向世界并被制造商接受后，總線推向世界并被制造商接受后， 便有了一個(gè)名字：便有了一個(gè)名字：S100，后來(lái)基于，后來(lái)基于 S100 型總型總 線得到

4、了線得到了IEEE的認(rèn)可，的認(rèn)可， 被命名為被命名為IEEE 696總總 線標(biāo)準(zhǔn)。線標(biāo)準(zhǔn)。4第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 3、IBM PC問(wèn)世問(wèn)世20余年，隨著領(lǐng)域的擴(kuò)大，總線技術(shù)也余年，隨著領(lǐng)域的擴(kuò)大，總線技術(shù)也 隨之不斷創(chuàng)新。隨之不斷創(chuàng)新。 由最初的由最初的 PC/XT，微處理器的日新，微處理器的日新 月異、月異、 不同性能的實(shí)現(xiàn)、不同性能的實(shí)現(xiàn)、PC 應(yīng)用到應(yīng)用到 ISA、 MCA、 EISA、VESA， 到到 PCI、AGP、IEEE 1394、USB， 再到再到EV6、PCIX、UMA、NGIO總線等?？偩€等。 究其原因，究其原因， 是因?yàn)槭且驗(yàn)镃PU的處理能力迅

5、速提升，與其的處理能力迅速提升，與其 相連的外圍設(shè)備通道（帶寬）過(guò)窄且總落后于相連的外圍設(shè)備通道（帶寬）過(guò)窄且總落后于 CPU 的處理能力，造成整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。的處理能力，造成整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸。 這樣，不得不這樣，不得不 一次次改造總線，其重點(diǎn)是局部總線。目前，一次次改造總線，其重點(diǎn)是局部總線。目前，AGP 局部總線傳輸率可達(dá)局部總線傳輸率可達(dá)533MB/s，PCIX可達(dá)可達(dá)1GB/s。5第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 11.2 11.2 總線的基本概念總線的基本概念一、總線概述一、總線概述 總線：總線：是指計(jì)算機(jī)中多個(gè)部件之間公用的一組連線，是指計(jì)算機(jī)中多個(gè)部件之間公用的一組

6、連線， 是若干互連信號(hào)線的集合，由它構(gòu)成系統(tǒng)插件是若干互連信號(hào)線的集合，由它構(gòu)成系統(tǒng)插件 間、插件的芯片間或系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。間、插件的芯片間或系統(tǒng)間的標(biāo)準(zhǔn)信息通路。 在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總線是各個(gè)部件信息交換的公在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總線是各個(gè)部件信息交換的公 共通道，各部件之間的聯(lián)系都是通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)的，總共通道，各部件之間的聯(lián)系都是通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)的，總 線在計(jì)算機(jī)中起著重要的作用。線在計(jì)算機(jī)中起著重要的作用。微型計(jì)算機(jī)廣泛采用微型計(jì)算機(jī)廣泛采用 總線技術(shù)，以便簡(jiǎn)化硬件、軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)?？偩€技術(shù)，以便簡(jiǎn)化硬件、軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。6第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 隨著微型計(jì)算機(jī)

7、的發(fā)展，總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展隨著微型計(jì)算機(jī)的發(fā)展，總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展與完善，并且已經(jīng)出現(xiàn)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化總線，這些標(biāo)與完善，并且已經(jīng)出現(xiàn)了一系列的標(biāo)準(zhǔn)化總線，這些標(biāo)準(zhǔn)化總線的廣泛使用，對(duì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的準(zhǔn)化總線的廣泛使用，對(duì)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在各個(gè)領(lǐng)域的普及和應(yīng)用起到了積極的推動(dòng)作用。為了使微型計(jì)算機(jī)普及和應(yīng)用起到了積極的推動(dòng)作用。為了使微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)朝模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。應(yīng)用系統(tǒng)朝模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的方向發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)總線應(yīng)具有以下特點(diǎn)：標(biāo)準(zhǔn)總線應(yīng)具有以下特點(diǎn)： （1）可以簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)軟件和硬件的設(shè)計(jì)；）可以簡(jiǎn)化計(jì)算機(jī)軟件和硬件的設(shè)計(jì)； （2）可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；）可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)的

8、結(jié)構(gòu)； （3）易于系統(tǒng)的擴(kuò)展；）易于系統(tǒng)的擴(kuò)展； （4）便于系統(tǒng)的更新；）便于系統(tǒng)的更新； （5）便于系統(tǒng)的調(diào)試和維修。）便于系統(tǒng)的調(diào)試和維修。 7第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 二、總線分類二、總線分類 在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中按照總線的規(guī)模、用途及應(yīng)用在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中按照總線的規(guī)模、用途及應(yīng)用 場(chǎng)合，可將總線分為以下三類。場(chǎng)合，可將總線分為以下三類。（1）微處理器芯片總線）微處理器芯片總線 也稱為元件級(jí)總線，這是在構(gòu)成一塊也稱為元件級(jí)總線，這是在構(gòu)成一塊CPU插件或用插件或用 微處理機(jī)芯片組成一個(gè)很小系統(tǒng)時(shí)常用的總線，常微處理機(jī)芯片組成一個(gè)很小系統(tǒng)時(shí)常用的總線，常 用于用于

9、CPU芯片、存儲(chǔ)器芯片、芯片、存儲(chǔ)器芯片、I/O 接口芯片等之間接口芯片等之間 的信息傳送。按所傳送的信息類別不同，可將芯片的信息傳送。按所傳送的信息類別不同，可將芯片 總線分為傳送地址、傳送數(shù)據(jù)和傳送控制信息等三總線分為傳送地址、傳送數(shù)據(jù)和傳送控制信息等三 組總線，分別為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。組總線，分別為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。8第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) （2）內(nèi)總線）內(nèi)總線 也稱為板極總線或系統(tǒng)總線，它是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)也稱為板極總線或系統(tǒng)總線，它是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 內(nèi)連接各插件板的總線，用以實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)與各種內(nèi)連接各插件板的總線，用以實(shí)現(xiàn)微機(jī)系統(tǒng)與各種

10、 擴(kuò)展插件板之間的相互連接，是微機(jī)系統(tǒng)所特有的擴(kuò)展插件板之間的相互連接，是微機(jī)系統(tǒng)所特有的 總線，一般用于模板之間的連接。在微型計(jì)算機(jī)系總線，一般用于模板之間的連接。在微型計(jì)算機(jī)系 統(tǒng)中，系統(tǒng)總線是主板上微處理器和外部設(shè)備之間統(tǒng)中，系統(tǒng)總線是主板上微處理器和外部設(shè)備之間 進(jìn)行通訊時(shí)所采用的數(shù)據(jù)通道。進(jìn)行通訊時(shí)所采用的數(shù)據(jù)通道。（3）外部總線）外部總線 也稱為通信總線，主要用于微機(jī)系統(tǒng)與微機(jī)系統(tǒng)之也稱為通信總線，主要用于微機(jī)系統(tǒng)與微機(jī)系統(tǒng)之 間或微機(jī)與外部設(shè)備（如打印機(jī)、硬盤設(shè)備）、儀間或微機(jī)與外部設(shè)備（如打印機(jī)、硬盤設(shè)備）、儀 器儀表之間的通信，常用于設(shè)備級(jí)的互連。這種總器儀表之間的通信，常用

11、于設(shè)備級(jí)的互連。這種總 線的數(shù)據(jù)傳輸可以是并行的，也可以是串行的，數(shù)線的數(shù)據(jù)傳輸可以是并行的，也可以是串行的，數(shù) 據(jù)傳輸速率低于系統(tǒng)內(nèi)部的總線。據(jù)傳輸速率低于系統(tǒng)內(nèi)部的總線。 9第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 微型計(jì)算機(jī)的總線層次結(jié)構(gòu)微型計(jì)算機(jī)的總線層次結(jié)構(gòu)擴(kuò)充存儲(chǔ)器擴(kuò)充存儲(chǔ)器打印機(jī)接口打印機(jī)接口通信接口通信接口網(wǎng)絡(luò)接口網(wǎng)絡(luò)接口儀表接口儀表接口計(jì)算機(jī)計(jì)算機(jī)打印機(jī)打印機(jī)智能儀表智能儀表局域網(wǎng)絡(luò)局域網(wǎng)絡(luò)ROMRAMI/O接口接口CPU片內(nèi)片內(nèi)總線總線內(nèi)總線內(nèi)總線片總線片總線外部總線外部總線主機(jī)板主機(jī)板10第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 三、總線的裁決三、總線的裁

12、決 總線由多個(gè)部件共享，為了正確地實(shí)現(xiàn)各部件之間的總線由多個(gè)部件共享，為了正確地實(shí)現(xiàn)各部件之間的 信息傳送，必須對(duì)總線的使用進(jìn)行合理的分配和管理。信息傳送，必須對(duì)總線的使用進(jìn)行合理的分配和管理。 當(dāng)總線上的某個(gè)部件要與另一個(gè)部件進(jìn)行通信時(shí)，首當(dāng)總線上的某個(gè)部件要與另一個(gè)部件進(jìn)行通信時(shí)，首 先應(yīng)該發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，有時(shí)會(huì)發(fā)生在同一時(shí)刻總線上先應(yīng)該發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，有時(shí)會(huì)發(fā)生在同一時(shí)刻總線上 有多個(gè)部件發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)的情況，這就要求根據(jù)有多個(gè)部件發(fā)出總線請(qǐng)求信號(hào)的情況，這就要求根據(jù) 一定的總線裁決原則來(lái)確定占用總線的先后次序。只一定的總線裁決原則來(lái)確定占用總線的先后次序。只 有獲得總線使用權(quán)的部件，才能

13、在總線上傳送信息，有獲得總線使用權(quán)的部件，才能在總線上傳送信息， 這就是所謂的總線裁決問(wèn)題。通常，有并聯(lián)、串聯(lián)和這就是所謂的總線裁決問(wèn)題。通常，有并聯(lián)、串聯(lián)和 循環(huán)等三種總線分配的優(yōu)先級(jí)技術(shù)。循環(huán)等三種總線分配的優(yōu)先級(jí)技術(shù)。11第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 1、并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法 當(dāng)采用并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法時(shí)，優(yōu)先級(jí)別是通過(guò)一個(gè)優(yōu)當(dāng)采用并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法時(shí)，優(yōu)先級(jí)別是通過(guò)一個(gè)優(yōu) 先權(quán)裁決電路進(jìn)行判斷的。共享總線的每個(gè)部件具有先權(quán)裁決電路進(jìn)行判斷的。共享總線的每個(gè)部件具有 獨(dú)立的總線請(qǐng)求線，通過(guò)請(qǐng)求線將各部件的請(qǐng)求信號(hào)獨(dú)立的總線請(qǐng)求線，通過(guò)請(qǐng)求線將各部件的請(qǐng)求信號(hào) 送

14、往裁決電路。裁決電路一般由一個(gè)優(yōu)先權(quán)編碼器和送往裁決電路。裁決電路一般由一個(gè)優(yōu)先權(quán)編碼器和 一個(gè)譯碼器組成。該電路接收到某個(gè)部件或多個(gè)部件一個(gè)譯碼器組成。該電路接收到某個(gè)部件或多個(gè)部件 發(fā)來(lái)的請(qǐng)求信號(hào)后，首先經(jīng)優(yōu)先權(quán)編碼器進(jìn)行編碼，發(fā)來(lái)的請(qǐng)求信號(hào)后，首先經(jīng)優(yōu)先權(quán)編碼器進(jìn)行編碼， 然后由譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，發(fā)往請(qǐng)求總線部然后由譯碼器產(chǎn)生相應(yīng)的輸出信號(hào)，發(fā)往請(qǐng)求總線部 件中優(yōu)先級(jí)最高的部件，允許該部件盡快獲得總線。件中優(yōu)先級(jí)最高的部件，允許該部件盡快獲得總線。 但需注意，即使某個(gè)部件獲得了最先占有總線的特權(quán)，但需注意，即使某個(gè)部件獲得了最先占有總線的特權(quán)， 它也不一定能立即使用總線，而必須在

15、總線不忙時(shí)，它也不一定能立即使用總線，而必須在總線不忙時(shí)， 即原占有總線部件傳送即原占有總線部件傳送結(jié)束后才能使用總線。結(jié)束后才能使用總線。 12第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2、串聯(lián)優(yōu)先級(jí)判別法、串聯(lián)優(yōu)先級(jí)判別法 串聯(lián)優(yōu)先級(jí)判別法不需要優(yōu)先權(quán)編碼器和譯碼器，它串聯(lián)優(yōu)先級(jí)判別法不需要優(yōu)先權(quán)編碼器和譯碼器，它 采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，把共享總線的各個(gè)部件按規(guī)定的優(yōu)先采用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，把共享總線的各個(gè)部件按規(guī)定的優(yōu)先 級(jí)別鏈接在鏈路的不同位置上。在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中位置越級(jí)別鏈接在鏈路的不同位置上。在鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)中位置越 前面的部件，優(yōu)先級(jí)別越高。當(dāng)前面的部件要使用總前面的部件，優(yōu)先級(jí)別越高。當(dāng)前面的部

16、件要使用總 線時(shí)便發(fā)出信號(hào)，禁止后面的部件使用總線。通過(guò)這線時(shí)便發(fā)出信號(hào)，禁止后面的部件使用總線。通過(guò)這 種方式，就確定了請(qǐng)求總線各部件中優(yōu)先級(jí)最高的部種方式，就確定了請(qǐng)求總線各部件中優(yōu)先級(jí)最高的部 件。顯然，在這種方式中，當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的部件頻繁請(qǐng)件。顯然，在這種方式中，當(dāng)優(yōu)先級(jí)高的部件頻繁請(qǐng) 求時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的部件很可能很長(zhǎng)時(shí)間都無(wú)法獲得總求時(shí)，優(yōu)先級(jí)低的部件很可能很長(zhǎng)時(shí)間都無(wú)法獲得總 線使用權(quán)。線使用權(quán)。 13第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 3、循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法、循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法 循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法類似于并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法，只是其中的優(yōu)先權(quán)循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法類似于并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法，

17、只是其中的優(yōu)先權(quán) 是動(dòng)態(tài)分配的，原來(lái)的優(yōu)先權(quán)編碼器由一個(gè)更為復(fù)雜的電路代替，是動(dòng)態(tài)分配的，原來(lái)的優(yōu)先權(quán)編碼器由一個(gè)更為復(fù)雜的電路代替， 該電路把占用總線的優(yōu)先權(quán)在發(fā)出總線請(qǐng)求的那些部件之間循環(huán)該電路把占用總線的優(yōu)先權(quán)在發(fā)出總線請(qǐng)求的那些部件之間循環(huán) 移動(dòng)，從而使每個(gè)總線部件使用總線的機(jī)會(huì)相同。移動(dòng)，從而使每個(gè)總線部件使用總線的機(jī)會(huì)相同。 以上三種優(yōu)先權(quán)判別法各有優(yōu)缺點(diǎn)，循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法需要大量以上三種優(yōu)先權(quán)判別法各有優(yōu)缺點(diǎn)，循環(huán)優(yōu)先權(quán)判別法需要大量 的外部邏輯才能實(shí)現(xiàn)。串聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法不需要使用外部邏輯電的外部邏輯才能實(shí)現(xiàn)。串聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別法不需要使用外部邏輯電 路，但這種方法中所允許鏈接的部件

18、數(shù)目受到很嚴(yán)格的限制，因路，但這種方法中所允許鏈接的部件數(shù)目受到很嚴(yán)格的限制，因 為部件太多，那么鏈路產(chǎn)生的延時(shí)就將超過(guò)時(shí)鐘周期長(zhǎng)度，總線為部件太多，那么鏈路產(chǎn)生的延時(shí)就將超過(guò)時(shí)鐘周期長(zhǎng)度，總線 優(yōu)先級(jí)別的裁決必須在一個(gè)總線周期中完成。從一般意義上講，優(yōu)先級(jí)別的裁決必須在一個(gè)總線周期中完成。從一般意義上講， 并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別方法較好，它允許在總線上連接許多部件，而裁并聯(lián)優(yōu)先權(quán)判別方法較好，它允許在總線上連接許多部件，而裁 決電路又不太復(fù)雜。在實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)具體情況決定采用哪種決電路又不太復(fù)雜。在實(shí)際使用時(shí)可根據(jù)具體情況決定采用哪種 優(yōu)先權(quán)判別方法。優(yōu)先權(quán)判別方法。 14第第12 12章章 總線

19、與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 四、總線數(shù)據(jù)的傳送四、總線數(shù)據(jù)的傳送 1、總線數(shù)據(jù)的傳送方式、總線數(shù)據(jù)的傳送方式 信息在總線上有三種傳送方式：信息在總線上有三種傳送方式： 串行傳送、并行傳送和并串行傳送。串行傳送、并行傳送和并串行傳送。 （1）串行傳送方式）串行傳送方式 當(dāng)信息以串行方式傳送時(shí)只使用一條傳輸線，當(dāng)信息以串行方式傳送時(shí)只使用一條傳輸線， 而且采用脈沖傳送。具體操作就是在傳輸線上而且采用脈沖傳送。具體操作就是在傳輸線上 按順序傳送表示一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制位的脈按順序傳送表示一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制位的脈 沖信號(hào)，每次一位。通常第一個(gè)脈沖信號(hào)表示沖信號(hào)，每次一位。通常第一個(gè)脈沖信號(hào)表示 數(shù)碼的

20、最低有效位，最后一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)數(shù)碼的最低有效位，最后一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù) 碼的最高有效位。碼的最高有效位。15第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) （2）并行傳送方式）并行傳送方式 采用并行方式傳送二進(jìn)制信息時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)位都需要采用并行方式傳送二進(jìn)制信息時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)位都需要 一條單獨(dú)的傳輸線。信息由多少個(gè)二進(jìn)制位組成，機(jī)一條單獨(dú)的傳輸線。信息由多少個(gè)二進(jìn)制位組成，機(jī) 器就需要有多少條傳輸線，從而讓二進(jìn)制信息在不同器就需要有多少條傳輸線，從而讓二進(jìn)制信息在不同 的線上同時(shí)進(jìn)行傳送。的線上同時(shí)進(jìn)行傳送。 當(dāng)進(jìn)行并行傳送時(shí)，所有的位同時(shí)傳送，所以并行傳當(dāng)進(jìn)行并行傳送時(shí)，所有的位同時(shí)傳送

21、，所以并行傳 送方式的速度比串行傳送的速度要快得多。并行傳送送方式的速度比串行傳送的速度要快得多。并行傳送 是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部常用的傳送方式。是微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部常用的傳送方式。源源目目的的01010110010101108位數(shù)據(jù)線位數(shù)據(jù)線源源0 1 1 0 1 0 1 0目的目的8T16第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) （3）并串行傳送方式）并串行傳送方式 并串行傳送方式是并行傳送方式與串行傳送方式并串行傳送方式是并行傳送方式與串行傳送方式 的結(jié)合。當(dāng)信息在總線上以并串行方式傳送時(shí)，的結(jié)合。當(dāng)信息在總線上以并串行方式傳送時(shí)， 如果一個(gè)數(shù)據(jù)字由兩個(gè)字節(jié)組成，那么當(dāng)傳送一如果一個(gè)數(shù)據(jù)字由兩

22、個(gè)字節(jié)組成，那么當(dāng)傳送一 個(gè)字節(jié)時(shí)采用并行方式，字節(jié)之間采用串行方式。個(gè)字節(jié)時(shí)采用并行方式，字節(jié)之間采用串行方式。 例：例：有的微型計(jì)算機(jī)中有的微型計(jì)算機(jī)中CPU的數(shù)據(jù)用的數(shù)據(jù)用16位并行運(yùn)算。位并行運(yùn)算。 但由于但由于CPU芯片引腳數(shù)的限制，出入芯片引腳數(shù)的限制，出入CPU的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù) 據(jù)總線寬度是據(jù)總線寬度是 8 位。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)從位。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)從CPU中進(jìn)入中進(jìn)入 數(shù)據(jù)總線時(shí)以字節(jié)為單位，采用并串行方式進(jìn)行數(shù)據(jù)總線時(shí)以字節(jié)為單位，采用并串行方式進(jìn)行 行傳送。行傳送。17第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2、總線數(shù)據(jù)傳送的通訊協(xié)議、總線數(shù)據(jù)傳送的通訊協(xié)議 通訊協(xié)議是實(shí)現(xiàn)總

23、線裁決和信息傳送的手段，通常通訊協(xié)議是實(shí)現(xiàn)總線裁決和信息傳送的手段，通常 分為同步方式和異步方式。分為同步方式和異步方式。 （1）同步通訊方式）同步通訊方式 總線上的部件通過(guò)總線進(jìn)行信息交換時(shí)用一個(gè)總線上的部件通過(guò)總線進(jìn)行信息交換時(shí)用一個(gè) 公共的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，這種方式稱為同步公共的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行同步，這種方式稱為同步 通訊。在同步方式中，由于采用了公共時(shí)鐘，通訊。在同步方式中，由于采用了公共時(shí)鐘， 每個(gè)部件何時(shí)發(fā)送或接收信息都由統(tǒng)一的時(shí)鐘每個(gè)部件何時(shí)發(fā)送或接收信息都由統(tǒng)一的時(shí)鐘 規(guī)定，在通訊時(shí)不用附加時(shí)間標(biāo)志或來(lái)回應(yīng)答規(guī)定，在通訊時(shí)不用附加時(shí)間標(biāo)志或來(lái)回應(yīng)答 信號(hào)。所以，同步通訊具有較高的傳

24、輸頻率。信號(hào)。所以，同步通訊具有較高的傳輸頻率。18第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) （2） 異步通訊方式異步通訊方式 如果總線上各部件之間的距離和設(shè)備的速度相差如果總線上各部件之間的距離和設(shè)備的速度相差 很大，勢(shì)必會(huì)降低總線的效率，在這種情況下往很大，勢(shì)必會(huì)降低總線的效率，在這種情況下往 往采用異步通訊方式。異步通訊允許總線上各個(gè)往采用異步通訊方式。異步通訊允許總線上各個(gè) 部件有各自的時(shí)鐘，部件之間進(jìn)行通訊時(shí)沒(méi)有公部件有各自的時(shí)鐘，部件之間進(jìn)行通訊時(shí)沒(méi)有公 共的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而是在發(fā)送信息的同時(shí)發(fā)出該部共的時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，而是在發(fā)送信息的同時(shí)發(fā)出該部 件的時(shí)間標(biāo)志信號(hào)，用應(yīng)答方式來(lái)協(xié)調(diào)

25、通信過(guò)程。件的時(shí)間標(biāo)志信號(hào)，用應(yīng)答方式來(lái)協(xié)調(diào)通信過(guò)程。 異步通訊又分為單向方式和雙向方式兩種。單向異步通訊又分為單向方式和雙向方式兩種。單向 方式不能判別數(shù)據(jù)是否正確傳送到對(duì)方，故大多方式不能判別數(shù)據(jù)是否正確傳送到對(duì)方，故大多 采用雙向方式，即應(yīng)答式異步通訊。采用雙向方式，即應(yīng)答式異步通訊。 19第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 3、總線數(shù)據(jù)傳送的錯(cuò)誤檢測(cè)、總線數(shù)據(jù)傳送的錯(cuò)誤檢測(cè) 由于外界或者自身存在著各種隨機(jī)出現(xiàn)的干擾由于外界或者自身存在著各種隨機(jī)出現(xiàn)的干擾 因素，總線上傳輸?shù)男畔⒖赡墚a(chǎn)生錯(cuò)誤。為此，需因素，總線上傳輸?shù)男畔⒖赡墚a(chǎn)生錯(cuò)誤。為此，需 要采用錯(cuò)誤檢測(cè)電路來(lái)發(fā)現(xiàn)或糾

26、正出現(xiàn)的錯(cuò)誤，用要采用錯(cuò)誤檢測(cè)電路來(lái)發(fā)現(xiàn)或糾正出現(xiàn)的錯(cuò)誤，用 專用的總線信號(hào)來(lái)報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤。專用的總線信號(hào)來(lái)報(bào)告出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 最常用也是最簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤檢測(cè)方法是奇偶校驗(yàn)最常用也是最簡(jiǎn)單的錯(cuò)誤檢測(cè)方法是奇偶校驗(yàn) 法。在地址、數(shù)據(jù)或控制信息傳輸?shù)耐瑫r(shí)，將它的法。在地址、數(shù)據(jù)或控制信息傳輸?shù)耐瑫r(shí)，將它的 奇偶校驗(yàn)信息通過(guò)另一根總線傳輸?shù)叫盘?hào)接收方，奇偶校驗(yàn)信息通過(guò)另一根總線傳輸?shù)叫盘?hào)接收方， 接收方通過(guò)查驗(yàn)接收的信號(hào)是否符合校驗(yàn)規(guī)則來(lái)判接收方通過(guò)查驗(yàn)接收的信號(hào)是否符合校驗(yàn)規(guī)則來(lái)判 斷收到信號(hào)的正確性。一旦發(fā)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)的錯(cuò)誤，斷收到信號(hào)的正確性。一旦發(fā)現(xiàn)奇偶校驗(yàn)的錯(cuò)誤， 則通過(guò)另一條總線告知信號(hào)發(fā)送方

27、發(fā)生了錯(cuò)誤，這則通過(guò)另一條總線告知信號(hào)發(fā)送方發(fā)生了錯(cuò)誤，這 時(shí)就可根據(jù)協(xié)定處理發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。時(shí)就可根據(jù)協(xié)定處理發(fā)現(xiàn)的錯(cuò)誤。 20第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 總線進(jìn)行高速和大批量信息傳輸時(shí)，常采用的錯(cuò)誤?？偩€進(jìn)行高速和大批量信息傳輸時(shí)，常采用的錯(cuò)誤校驗(yàn)方式是循環(huán)冗余校驗(yàn)驗(yàn)方式是循環(huán)冗余校驗(yàn) CRC。 CRC 校驗(yàn)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)校驗(yàn)將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)過(guò)專門的電路，產(chǎn)生一個(gè)過(guò)專門的電路，產(chǎn)生一個(gè) 16位或位或 32位的位的 CRC 碼，加在數(shù)碼，加在數(shù)據(jù)的最后發(fā)送。在數(shù)據(jù)的接收端，采用相同的電路對(duì)接收據(jù)的最后發(fā)送。在數(shù)據(jù)的接收端，采用相同的電路對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確

28、無(wú)誤，則從線路上到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。如果數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確無(wú)誤，則從線路上接收到的校驗(yàn)碼應(yīng)該與接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生的校驗(yàn)碼一致，否則接收到的校驗(yàn)碼應(yīng)該與接收數(shù)據(jù)產(chǎn)生的校驗(yàn)碼一致，否則就表示發(fā)生了傳輸錯(cuò)誤。就表示發(fā)生了傳輸錯(cuò)誤。 CRC校驗(yàn)方式對(duì)于成塊數(shù)據(jù)傳送中數(shù)據(jù)檢錯(cuò)十分有效，校驗(yàn)方式對(duì)于成塊數(shù)據(jù)傳送中數(shù)據(jù)檢錯(cuò)十分有效，但電路相對(duì)復(fù)雜一些，但電路相對(duì)復(fù)雜一些，USB總線就是采用的這個(gè)方法?？偩€就是采用的這個(gè)方法。 21第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 五、總線標(biāo)準(zhǔn)五、總線標(biāo)準(zhǔn) 目前總線標(biāo)準(zhǔn)有兩類：目前總線標(biāo)準(zhǔn)有兩類： （1 1）是）是 IEEEIEEE（美國(guó)電氣及電子工程師協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)（美

29、國(guó)電氣及電子工程師協(xié)會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì) 定義與解釋的標(biāo)準(zhǔn)，如：定義與解釋的標(biāo)準(zhǔn)，如：IEEE-488 IEEE-488 總線和總線和 RS-232RS-232C C 串行接口標(biāo)準(zhǔn)等，這類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已有串行接口標(biāo)準(zhǔn)等，這類標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已有2020多個(gè)。多個(gè)。 （2 2）是因廣泛應(yīng)用而被大家接受與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，如）是因廣泛應(yīng)用而被大家接受與公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)，如S-100S-100 總線、總線、 IBM PCIBM PC總線、總線、ISAISA總線、總線、EISAEISA總線、總線、STDSTD總線總線 接口標(biāo)準(zhǔn)等。接口標(biāo)準(zhǔn)等。 不同的總線標(biāo)準(zhǔn)可以用于不同的微機(jī)不同的總線標(biāo)準(zhǔn)可以用于不同的微機(jī) 系統(tǒng)或者同一微機(jī)系統(tǒng)的不同

30、位置。系統(tǒng)或者同一微機(jī)系統(tǒng)的不同位置。22第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 通常情況下，總線能達(dá)到什么樣的性能是由總線的指標(biāo)體現(xiàn)的，通常情況下，總線能達(dá)到什么樣的性能是由總線的指標(biāo)體現(xiàn)的， 主要有以下兩點(diǎn)：主要有以下兩點(diǎn)：（1）總線寬度）總線寬度 總線寬度是指可以同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，位數(shù)越多，一次傳輸總線寬度是指可以同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，位數(shù)越多，一次傳輸 的信息就越多。如的信息就越多。如EISA總線寬度為總線寬度為16位，位，PCI總線寬度為總線寬度為32位，位， PCI-2 總線寬度可達(dá)到總線寬度可達(dá)到64位。位。 微計(jì)算機(jī)的總線寬度一般不會(huì)超微計(jì)算機(jī)的總線寬度一般不會(huì)超 過(guò)

31、過(guò)CPU外部數(shù)據(jù)總線的寬度。外部數(shù)據(jù)總線的寬度。（2）總線頻率）總線頻率 總線通常都有一個(gè)基本時(shí)鐘，總線上其它信號(hào)都以這個(gè)時(shí)鐘為總線通常都有一個(gè)基本時(shí)鐘，總線上其它信號(hào)都以這個(gè)時(shí)鐘為 基準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)鐘的頻率也是總線工作的最高頻率。時(shí)鐘的頻率基準(zhǔn)，這個(gè)時(shí)鐘的頻率也是總線工作的最高頻率。時(shí)鐘的頻率 越高，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大。越高，單位時(shí)間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大。 EISA 總線的時(shí)鐘頻總線的時(shí)鐘頻 率為率為8MHz，PCI總線為總線為33.3MHz，PCI-2總線可達(dá)總線可達(dá)66MHz。 23第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 11.3 系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線是組成微機(jī)系統(tǒng)

32、所用的總線。常用的系統(tǒng)總系統(tǒng)總線是組成微機(jī)系統(tǒng)所用的總線。常用的系統(tǒng)總線有線有8/168/16位位ISAISA和和EISAEISA兩種。兩種。 8 8位位ISAISA總線也稱為總線也稱為PCPC總線，總線，1616位位ISAISA總線也稱為總線也稱為PC/ATPC/AT總線，總線，8080年代末期出現(xiàn)了年代末期出現(xiàn)了3232位的位的EISAEISA總線。由于早期總線的時(shí)鐘頻率和最大傳輸率受主板總線。由于早期總線的時(shí)鐘頻率和最大傳輸率受主板上的擴(kuò)展槽數(shù)量、傳輸線長(zhǎng)度及擴(kuò)展卡電路負(fù)載的限制，上的擴(kuò)展槽數(shù)量、傳輸線長(zhǎng)度及擴(kuò)展卡電路負(fù)載的限制，系統(tǒng)總線傳輸速率較低，已成為限制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作速度系統(tǒng)總線

33、傳輸速率較低，已成為限制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)工作速度的一個(gè)瓶頸。隨著芯片制造技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的一個(gè)瓶頸。隨著芯片制造技術(shù)的不斷提高，計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的更新與工作速度也大幅度提高，全新一代的系統(tǒng)總線也的更新與工作速度也大幅度提高，全新一代的系統(tǒng)總線也在不斷涌現(xiàn)。在不斷涌現(xiàn)。24第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 一、一、PCPC總線總線 20世紀(jì)世紀(jì)70年代末，蘋果微型計(jì)算機(jī)的成功證明了個(gè)年代末，蘋果微型計(jì)算機(jī)的成功證明了個(gè)人電腦市場(chǎng)是確實(shí)存在的，人電腦市場(chǎng)是確實(shí)存在的， IBM公司最高決策層下令研公司最高決策層下令研制個(gè)人電腦，制個(gè)人電腦， 在佛羅里達(dá)的波克鎮(zhèn)成立了一個(gè)在佛羅里達(dá)的波克

34、鎮(zhèn)成立了一個(gè)13人的研人的研制小組。制小組。 1981年，該小組推出了以年，該小組推出了以8088為為CPU的新一代的新一代個(gè)人計(jì)算機(jī)，為增加擴(kuò)充能力也設(shè)計(jì)了總線。個(gè)人計(jì)算機(jī)，為增加擴(kuò)充能力也設(shè)計(jì)了總線。 該總線被該總線被稱為稱為PC或或PC / XT總線，總線， 是是PC總線的第一次創(chuàng)新與以前總線的第一次創(chuàng)新與以前其它公司做法不同的是，其它公司做法不同的是，IBM向外界完全公開了包括向外界完全公開了包括PC總線完整規(guī)范在內(nèi)的技術(shù)文件?？偩€工作頻率總線完整規(guī)范在內(nèi)的技術(shù)文件?？偩€工作頻率4.77MHz，總線寬度總線寬度w =1Byte，傳送一次數(shù)據(jù)所需時(shí)鐘周期數(shù)，傳送一次數(shù)據(jù)所需時(shí)鐘周期數(shù)N=

35、2，所以總線傳輸率為所以總線傳輸率為Q=4.77112=2.38MB/s。25第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) PC總線也叫做總線也叫做PC/XT總線，是早期總線，是早期PC/XT微機(jī)中采用微機(jī)中采用的系統(tǒng)總線，它支持的系統(tǒng)總線，它支持8位數(shù)據(jù)傳輸和位數(shù)據(jù)傳輸和10位尋址空間，最大通位尋址空間，最大通信速率為信速率為5 MB/s。 它有它有62根引腳，可插入符合根引腳，可插入符合PC總線的各總線的各種擴(kuò)展板，以擴(kuò)展微機(jī)的功能。其特點(diǎn)是把種擴(kuò)展板，以擴(kuò)展微機(jī)的功能。其特點(diǎn)是把 CPU 視為總線視為總線的唯一總控設(shè)備，的唯一總控設(shè)備， 其余外圍設(shè)備均為從屬設(shè)備。其余外圍設(shè)備均為從屬

36、設(shè)備。 具有價(jià)格具有價(jià)格低、可靠性好、兼容性好和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。低、可靠性好、兼容性好和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。 PC總線總線62條引腳信號(hào)通過(guò)一個(gè)條引腳信號(hào)通過(guò)一個(gè) 31 腳分為腳分為A、B兩面連兩面連接插槽，其中接插槽，其中A面為元件面，面為元件面，B面為焊接面。這面為焊接面。這62條引腳信條引腳信號(hào)分為地址線、號(hào)分為地址線、 數(shù)據(jù)線、控制線、狀態(tài)線、輔助線與電源數(shù)據(jù)線、控制線、狀態(tài)線、輔助線與電源等等5類接口信號(hào)線。類接口信號(hào)線。 26第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 1、地址線、地址線A0A19 （20條）條） 20條地址總線為雙向傳輸，其中條地址總線為雙向傳輸，其中A19為最

37、高位，為最高位，A0為最低位，為最低位， 它們用來(lái)指出內(nèi)存地址或它們用來(lái)指出內(nèi)存地址或I/O接口地址。在系統(tǒng)總線周期中由接口地址。在系統(tǒng)總線周期中由 CPU 驅(qū)動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)，在 DMA周期中由周期中由DMA控制器驅(qū)動(dòng)，采用地址允控制器驅(qū)動(dòng)，采用地址允 許信號(hào)許信號(hào)AEN來(lái)確定。來(lái)確定。 在存儲(chǔ)器尋址時(shí)，利用這在存儲(chǔ)器尋址時(shí)，利用這20條地址線可條地址線可 訪問(wèn)訪問(wèn)1MB的存儲(chǔ)空間，在進(jìn)行的存儲(chǔ)空間，在進(jìn)行I/O端口尋址時(shí)，利用端口尋址時(shí)，利用16條地址條地址 線線A15A0可訪問(wèn)可訪問(wèn)64K個(gè)端口地址，此時(shí)個(gè)端口地址，此時(shí)A19A16無(wú)效。無(wú)效。2、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線D0D7 （8條）條） 數(shù)據(jù)線也

38、是雙向傳輸，其中數(shù)據(jù)線也是雙向傳輸，其中D7為最高位，為最高位，D0為最低位。用于為最低位。用于 在在CPU、存儲(chǔ)器及、存儲(chǔ)器及I/O端口之間傳輸數(shù)據(jù)信息及指令操作碼，端口之間傳輸數(shù)據(jù)信息及指令操作碼， 可采用相應(yīng)的控制線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)選通?？刹捎孟鄳?yīng)的控制線來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)選通。27第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 3、控制線（、控制線（21條）條） （1）AEN：地址允許信號(hào)，輸出線，高電平有效。：地址允許信號(hào)，輸出線，高電平有效。 （2）ALE：地址鎖存允許輸出信號(hào)，高電平有效。：地址鎖存允許輸出信號(hào)，高電平有效。 （3）MEMR：存儲(chǔ)器讀信號(hào)，輸出線，低電平有效。：存儲(chǔ)器讀信號(hào)，

39、輸出線，低電平有效。 （4）MEMW：存儲(chǔ)器寫信號(hào)，輸出線，低電平有效：存儲(chǔ)器寫信號(hào)，輸出線，低電平有效 （5）IOR：I/O端口的讀信號(hào)，輸出低電平有效。端口的讀信號(hào)，輸出低電平有效。 （6）IOW：I/O端口的寫信號(hào)，輸出線，低電平有效。端口的寫信號(hào)，輸出線，低電平有效。 （7）IRQ7IRQ2：6級(jí)中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。級(jí)中斷請(qǐng)求輸入信號(hào)，高電平有效。 （8）DRQ3DRQ1：3條條DMA請(qǐng)求信號(hào)，輸入線，高電平有效。請(qǐng)求信號(hào)，輸入線，高電平有效。 （9）DACK0DACK3：4條條DMA響應(yīng)信號(hào)，低電平有效。響應(yīng)信號(hào)，低電平有效。 （10）T/C：計(jì)數(shù)結(jié)束信號(hào)，高電平有效。：計(jì)

40、數(shù)結(jié)束信號(hào)，高電平有效。 （11）RESET DRV：復(fù)位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，高電平有效。：復(fù)位驅(qū)動(dòng)信號(hào)，高電平有效。 28第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 4、狀態(tài)線（、狀態(tài)線（2條）條） （1）I/O CHCK：I/O通道奇偶校驗(yàn)輸入信號(hào)，低電平通道奇偶校驗(yàn)輸入信號(hào)，低電平 有效。此信號(hào)由插入擴(kuò)展槽的存儲(chǔ)器卡或有效。此信號(hào)由插入擴(kuò)展槽的存儲(chǔ)器卡或I/O卡發(fā)卡發(fā) 出，用來(lái)向出，用來(lái)向CPU提供關(guān)于提供關(guān)于I/O通道上的設(shè)備或存儲(chǔ)通道上的設(shè)備或存儲(chǔ) 器的奇偶校驗(yàn)信息。器的奇偶校驗(yàn)信息。 當(dāng)其為低電平時(shí)，當(dāng)其為低電平時(shí)， 表明奇偶表明奇偶 校驗(yàn)有錯(cuò)，會(huì)對(duì)微處理器產(chǎn)生不可屏蔽中斷。校驗(yàn)有錯(cuò)，

41、會(huì)對(duì)微處理器產(chǎn)生不可屏蔽中斷。 （2）I/O CHRDY：I/O通道準(zhǔn)備就緒信號(hào)，通道準(zhǔn)備就緒信號(hào)， 高電平有高電平有 效。該信號(hào)由擴(kuò)展槽中的存儲(chǔ)器卡或效。該信號(hào)由擴(kuò)展槽中的存儲(chǔ)器卡或I/O卡發(fā)出?？òl(fā)出。 在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中，在數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中， 當(dāng)一些慢速外設(shè)跟不上當(dāng)一些慢速外設(shè)跟不上 CPU 工作速度時(shí)，可將該信號(hào)變低來(lái)使工作速度時(shí)，可將該信號(hào)變低來(lái)使CPU或或DMA控控 制器插入適當(dāng)?shù)牡却芷?，從而延長(zhǎng)制器插入適當(dāng)?shù)牡却芷?，從而延長(zhǎng)I/O周期或存周期或存 儲(chǔ)周期。此信號(hào)為低電平的時(shí)間不應(yīng)超過(guò)儲(chǔ)周期。此信號(hào)為低電平的時(shí)間不應(yīng)超過(guò) 10 個(gè)時(shí)個(gè)時(shí) 鐘周期。鐘周期。 該信號(hào)主要用來(lái)解決慢速的外

42、設(shè)與快速該信號(hào)主要用來(lái)解決慢速的外設(shè)與快速 CPU或或DMA控制器之間的矛盾?？刂破髦g的矛盾。 29第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 5、輔助線、電源和地線（、輔助線、電源和地線（11條）條） （1）OSC：晶體振蕩脈沖信號(hào)，振蕩周期為：晶體振蕩脈沖信號(hào)，振蕩周期為 70ns，主頻，主頻 為為14.318MHz，占空比為，占空比為50%。 （2）CLK：系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，此信號(hào)是由：系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，此信號(hào)是由OSC三分頻得到三分頻得到 的，周期為的，周期為 210 ns，頻率為，頻率為 4.77MHz，占空，占空 比為比為33%，此信號(hào)用于總線周期同步。，此信號(hào)用于總線周期同步。

43、（3）CARDSLCTD：插件板選中信號(hào)，該信號(hào)只能用于：插件板選中信號(hào)，該信號(hào)只能用于 PC/XT 主板上第主板上第8個(gè)擴(kuò)展槽中的插件板。個(gè)擴(kuò)展槽中的插件板。 利利 用該信號(hào)向用該信號(hào)向CPU表明插件板已被選中，可以表明插件板已被選中，可以 進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)的操作。進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)的操作。 （4）電源線電源線：62 芯芯PC/XT總線有總線有5V、12V電源，其電源，其 中中+5V電源線電源線2條，其余電源線各條，其余電源線各1條條 。 （5）地線地線GND：有：有3條地線。條地線。 30第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 二、二、ISA總線總線 這是這是PC總線的第二次創(chuàng)新?？偩€的第

44、二次創(chuàng)新。80286 微處理器推出之微處理器推出之 后，后，IBM 決定開發(fā)功能比決定開發(fā)功能比 PC/XT 更強(qiáng)大的更強(qiáng)大的PC，稱，稱 為為PC/AT。由于原。由于原PC/XT總線與新機(jī)器性能指標(biāo)不總線與新機(jī)器性能指標(biāo)不 匹配，同時(shí)又要保證新機(jī)型必須與匹配，同時(shí)又要保證新機(jī)型必須與PC/XT的原有軟的原有軟 硬件兼容，這就要求必須對(duì)新機(jī)型的總線重新設(shè)計(jì)。硬件兼容，這就要求必須對(duì)新機(jī)型的總線重新設(shè)計(jì)。 IBM 公司在公司在PC總線基礎(chǔ)上增加總線基礎(chǔ)上增加 36 個(gè)引腳，形成了個(gè)引腳，形成了 AT 總線。即從總線。即從1982年以后，逐步確立的年以后，逐步確立的 IBM 公司公司 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系

45、結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為 ISA 總線，有時(shí)也稱為總線，有時(shí)也稱為 PC/AT總線?？偩€。31第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 1、ISA總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) PC 總線僅適用于總線僅適用于 8 位數(shù)據(jù)的傳送，位數(shù)據(jù)的傳送， 所以，從所以，從 IBM PC/AT微機(jī)開始采用微機(jī)開始采用PC/AT總線，即總線，即ISA總線，總線， 該總線的數(shù)據(jù)傳送速率最快為該總線的數(shù)據(jù)傳送速率最快為8 MB/s，地址總線寬，地址總線寬 度為度為24位，可以支持位，可以支持16 MB的內(nèi)存。的內(nèi)存。 ISA總線在總線在PC總線的總線的62引腳的基礎(chǔ)上增加了一引腳的基礎(chǔ)上增加了一 個(gè)個(gè)3

46、6引腳的插槽，形成前引腳的插槽，形成前62引腳和后引腳和后36引腳的兩個(gè)引腳的兩個(gè) 插座，這樣就構(gòu)成了插座，這樣就構(gòu)成了 16 位位ISA總線。它可以利用前總線。它可以利用前 62引腳的插座插入與引腳的插座插入與PC總線兼容的總線兼容的8位接口電路卡，位接口電路卡， 也可以利用整個(gè)插座插入也可以利用整個(gè)插座插入16位接口電路卡。除了數(shù)位接口電路卡。除了數(shù) 據(jù)和地址線的擴(kuò)充外，據(jù)和地址線的擴(kuò)充外，16 位位 ISA部分還擴(kuò)充了中斷部分還擴(kuò)充了中斷 和和DMA請(qǐng)求、應(yīng)答信號(hào)。請(qǐng)求、應(yīng)答信號(hào)。 32第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 2、引腳信號(hào)功能、引腳信號(hào)功能 16位位ISA總線的

47、前總線的前62引腳的信號(hào)分布及其功能與引腳的信號(hào)分布及其功能與PC總線基本相同，總線基本相同， 16位總線中新增加的位總線中新增加的36引腳插槽信號(hào)擴(kuò)展了數(shù)據(jù)線、地址線、存引腳插槽信號(hào)擴(kuò)展了數(shù)據(jù)線、地址線、存 儲(chǔ)器和儲(chǔ)器和I/O設(shè)備的讀寫控制線、中斷和設(shè)備的讀寫控制線、中斷和 DMA控制線、電源和地線控制線、電源和地線 等。新插槽中的引腳信號(hào)分為等。新插槽中的引腳信號(hào)分為C（元件面）和（元件面）和D（焊接面）兩列。（焊接面）兩列。3、ISA總線的體系結(jié)構(gòu)總線的體系結(jié)構(gòu) 在利用在利用 ISA 總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)內(nèi)存速度較快時(shí)，通常采總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)中，當(dāng)內(nèi)存速度較快時(shí)，通常采 用將內(nèi)存移

48、出用將內(nèi)存移出 ISA 總線并轉(zhuǎn)移到自己的專用總線總線并轉(zhuǎn)移到自己的專用總線內(nèi)存總線上的內(nèi)存總線上的 體系結(jié)構(gòu)，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部采用高速總線，體系結(jié)構(gòu)，微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部采用高速總線，DRAM通過(guò)內(nèi)存通過(guò)內(nèi)存 總線與總線與 CPU 進(jìn)行高速信息交換。進(jìn)行高速信息交換。ISA總線以擴(kuò)展插槽形式對(duì)外開總線以擴(kuò)展插槽形式對(duì)外開 放，磁盤控制器、顯示卡、聲卡、打印機(jī)等接口卡均可插在放，磁盤控制器、顯示卡、聲卡、打印機(jī)等接口卡均可插在 8/16 位位ISA總線插槽上，以實(shí)現(xiàn)總線插槽上，以實(shí)現(xiàn)ISA支持的各種外設(shè)與支持的各種外設(shè)與CPU的通信。的通信。 33第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)

49、準(zhǔn) 內(nèi)存內(nèi)存CPUPIC系統(tǒng)系統(tǒng)DMACISA卡卡 ISA 總線總線局部總線（內(nèi)存總線）局部總線（內(nèi)存總線）ISA卡卡ISA卡卡34第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 三、三、MCA總線總線 在在80386處理器誕生后，一些計(jì)算機(jī)制造廠商和處理器誕生后，一些計(jì)算機(jī)制造廠商和IBM公司先后公司先后 推出功能更強(qiáng)的推出功能更強(qiáng)的 80386 PC。 為提高機(jī)器速度，增大可用內(nèi)存，為提高機(jī)器速度，增大可用內(nèi)存， 要要 管理管理 4GB 實(shí)際內(nèi)存和實(shí)際內(nèi)存和64TB虛擬內(nèi)存，增加多處理能力等，又需要虛擬內(nèi)存，增加多處理能力等，又需要 重新設(shè)計(jì)總線。在本次總線創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，不同公司出于各自目

50、的，重新設(shè)計(jì)總線。在本次總線創(chuàng)新設(shè)計(jì)中，不同公司出于各自目的， 導(dǎo)致了導(dǎo)致了2種新型總線：種新型總線：MCA和和EISA的產(chǎn)生。的產(chǎn)生。 1987 年年 IBM 公司為保護(hù)自身的利益，在宣布公司為保護(hù)自身的利益，在宣布PC/2機(jī)器時(shí)，推機(jī)器時(shí)，推 出相對(duì)封閉的微通道結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為出相對(duì)封閉的微通道結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱為 MCA 總線，試圖由該公司加以總線，試圖由該公司加以 專利控制。專利控制。 從技術(shù)層面上講，從技術(shù)層面上講，MCA 是比較先進(jìn)的，其數(shù)據(jù)寬度為是比較先進(jìn)的，其數(shù)據(jù)寬度為 32 位，位， 地址總線寬度也為地址總線寬度也為32位，尋址空間位，尋址空間4GB，總線時(shí)鐘為，總線時(shí)鐘為10MHz，最

51、大，最大 數(shù)據(jù)傳輸率為數(shù)據(jù)傳輸率為 40MB/s。MCA 配有總線仲裁機(jī)構(gòu)，可支持配有總線仲裁機(jī)構(gòu)，可支持16個(gè)總線個(gè)總線 主控制器，允許共享中斷級(jí)，適用于多用戶、多任務(wù)的環(huán)境。但是，主控制器，允許共享中斷級(jí)，適用于多用戶、多任務(wù)的環(huán)境。但是， 由于由于MCA總線與總線與ISA總線不兼容，不支持總線不兼容，不支持ISA外設(shè)，影響了在外設(shè)，影響了在PC兼兼 容機(jī)上的使用。容機(jī)上的使用。35第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 四、四、EISAEISA總線總線 如果將如果將MCA總線稱為總線稱為PC總線的第三次創(chuàng)新，那么，總線的第三次創(chuàng)新，那么，EISA總總 線就是線就是PC總線的第四

52、次創(chuàng)新了?？偩€的第四次創(chuàng)新了。 為了打破為了打破IBM的壟斷，的壟斷，1988年年9月，月，Compaq、AST，Epson、 HP、Olivetti、NEC等等9家公司聯(lián)合起來(lái)，推出了一種兼容性更優(yōu)家公司聯(lián)合起來(lái)，推出了一種兼容性更優(yōu) 越的總線，即越的總線，即EISA總線?？偩€。 設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)EISA總線的目標(biāo)有總線的目標(biāo)有2個(gè)：為提高數(shù)據(jù)傳輸率用一個(gè)專門個(gè)：為提高數(shù)據(jù)傳輸率用一個(gè)專門 猝發(fā)式猝發(fā)式DMA策略使策略使32位總線能達(dá)到位總線能達(dá)到33MB/s； 在功能、電氣、物在功能、電氣、物 理上保持與理上保持與 PC/XT、PC/AT總線兼容?？偩€兼容。 EISA總線是擴(kuò)展的總線是擴(kuò)展的ISA

53、總線，總線， 引腳由原來(lái)引腳由原來(lái)ISA總線的總線的62個(gè)加個(gè)加 36個(gè)擴(kuò)展到了個(gè)擴(kuò)展到了98個(gè)，其數(shù)據(jù)總線被擴(kuò)展到個(gè)，其數(shù)據(jù)總線被擴(kuò)展到32位，但時(shí)鐘速度仍維位，但時(shí)鐘速度仍維 持在持在 8MHz，傳輸速率為，傳輸速率為33 MB/S，由于，由于EISA總線性能穩(wěn)定，適總線性能穩(wěn)定，適 用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高速圖像處理、多媒體等領(lǐng)域，最常見的應(yīng)用用于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、高速圖像處理、多媒體等領(lǐng)域，最常見的應(yīng)用 是作為磁盤控制器和視頻圖形適配器。是作為磁盤控制器和視頻圖形適配器。 由于由于 EISA 是兼容機(jī)廠商是兼容機(jī)廠商 共同推出的，所以其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是公開的。共同推出的，所以其技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是公開的。36第第

54、12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 與與ISA總線相比總線相比EISA總線有如下特點(diǎn)：總線有如下特點(diǎn)：（1）EISA總線用于總線用于32 位微型計(jì)算機(jī)中，支持位微型計(jì)算機(jī)中，支持32位的地址總線尋址，位的地址總線尋址， 可尋址可尋址4GB的存儲(chǔ)空間，也支持的存儲(chǔ)空間，也支持64KB的的I/O端口尋址。端口尋址。（2）它具有）它具有 32 位數(shù)據(jù)線，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸能力，保證了系統(tǒng)性位數(shù)據(jù)線，大大提高了數(shù)據(jù)傳輸能力，保證了系統(tǒng)性 能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)33 MB/S。（3）EISA總線支持多處理器結(jié)構(gòu)，支持多主控總線設(shè)備，具有較強(qiáng)總線支持多處理器

55、結(jié)構(gòu)，支持多主控總線設(shè)備，具有較強(qiáng) 的的I/O擴(kuò)展能力和負(fù)載能力。擴(kuò)展能力和負(fù)載能力。（4）具有自動(dòng)配置功能，）具有自動(dòng)配置功能， 可以根據(jù)配置文件自動(dòng)地初始化，可以根據(jù)配置文件自動(dòng)地初始化， 配置系配置系 統(tǒng)板和多擴(kuò)展卡。統(tǒng)板和多擴(kuò)展卡。（5）擴(kuò)展了）擴(kuò)展了DMA的范圍和傳輸速度，支持的范圍和傳輸速度，支持 7 個(gè)個(gè)DMA通道，通道，DMA 數(shù)數(shù) 據(jù)傳輸既可在據(jù)傳輸既可在ISA方式下進(jìn)行，也可在方式下進(jìn)行，也可在 EISA 方式下進(jìn)行。而且方式下進(jìn)行。而且 在在 EISA方式下進(jìn)行方式下進(jìn)行 DMA 數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，使用的數(shù)據(jù)總線和地址數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，使用的數(shù)據(jù)總線和地址 總線都是總線都是32位的。

56、位的。（6）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議， 可支持常規(guī)的一次傳送，可支持常規(guī)的一次傳送， 也可支持突也可支持突 法方式即高速分組傳送。法方式即高速分組傳送。 37第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 11.4 局部總線局部總線 局部總線可看作是局部總線可看作是CPU總線和系統(tǒng)總線之間的一種總線。它具有總線和系統(tǒng)總線之間的一種總線。它具有較高的時(shí)鐘頻率和傳輸率，在一定程度上克服了系統(tǒng)總線的瓶頸問(wèn)題，較高的時(shí)鐘頻率和傳輸率，在一定程度上克服了系統(tǒng)總線的瓶頸問(wèn)題，提高了系統(tǒng)性能。提高了系統(tǒng)性能。 使用局部總線后，系統(tǒng)內(nèi)有多條不同級(jí)別的總線，形成了使用局部總線后，系統(tǒng)內(nèi)有多

57、條不同級(jí)別的總線，形成了 “ 分級(jí)分級(jí)總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu) ”。在這種體系中，不同傳輸要求的設(shè)備。在這種體系中，不同傳輸要求的設(shè)備 “分類分類”連接在不同連接在不同性能的總線上，合理地分配系統(tǒng)資源，滿足不同設(shè)備的不同需要。此性能的總線上，合理地分配系統(tǒng)資源，滿足不同設(shè)備的不同需要。此外，局部總線信號(hào)獨(dú)立于外，局部總線信號(hào)獨(dú)立于CPU，處理器的更換不會(huì)影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。，處理器的更換不會(huì)影響系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。 現(xiàn)在常用的有現(xiàn)在常用的有 3 種局部總線：種局部總線：VESA 局部總線、局部總線、 PCI 局部總線、局部總線、AGP總線?？偩€。 38第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 一、一、 VES

58、A總線總線 1992年推出的年推出的VESA總線是一種總線是一種32位接口的局部總線，通常位接口的局部總線，通常 也稱為也稱為VL總線。它基于總線。它基于 80486 微處理機(jī)的微處理機(jī)的 32位局部總線，支持位局部總線，支持 16MHz66MHz 的時(shí)鐘頻率，其數(shù)據(jù)總線的寬度為的時(shí)鐘頻率，其數(shù)據(jù)總線的寬度為64位，地址位，地址 總線為總線為32位，數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)位，數(shù)據(jù)傳輸率可高達(dá)267MB/s。 VESA局部總線接口卡參見圖局部總線接口卡參見圖11-4所示。與所示。與EISA總線一樣，總線一樣， VESA局部總線也是局部總線也是ISA總線的擴(kuò)展，不同之處在于總線的擴(kuò)展，不同之處在于 VE

59、SA 局部局部 總線沒(méi)有在總線沒(méi)有在 16位位 ISA總線連接器上增加任何器件，而是在總線連接器上增加任何器件，而是在 16位位 ISA總線連接器的后面增加了第總線連接器的后面增加了第3個(gè)連接器，即個(gè)連接器，即VESA連接器。連接器。 39第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) 8位位ISAVESAVESA局部總線卡局部總線卡16位位ISA40第第12 12章章 總線與接口標(biāo)準(zhǔn)總線與接口標(biāo)準(zhǔn) VESA局部總線上的連線與局部總線上的連線與EISA總線卡非常相似，總線卡非常相似，VESA局部總線局部總線還包括一個(gè)還包括一個(gè)32位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲(chǔ)器和位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲(chǔ)器

60、和I/O設(shè)備連接到微處設(shè)備連接到微處理器上。理器上。 VESA局部總線出現(xiàn)以后，雖然提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能，但局部總線出現(xiàn)以后，雖然提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的整體性能，但也存在一定的局限性。也存在一定的局限性。 主要表現(xiàn)在：主要表現(xiàn)在： （1）用戶必須根據(jù)）用戶必須根據(jù) CPU 的速度及系統(tǒng)采用的擴(kuò)展總線來(lái)選用的速度及系統(tǒng)采用的擴(kuò)展總線來(lái)選用 特定的特定的VESA總線卡?？偩€卡。 （2）系統(tǒng)中的一個(gè)）系統(tǒng)中的一個(gè)VESA總線不能在多于兩個(gè)總線不能在多于兩個(gè) VESA總線卡的總線卡的 情況下運(yùn)行，否則將降低系統(tǒng)的性能。情況下運(yùn)行，否則將降低系統(tǒng)的性能。 （3）由于其設(shè)計(jì)思想是低價(jià)格，）由于其設(shè)計(jì)思想