古希臘哲學(xué)家蘇格拉底有一句名言我是誰我從哪里來

1、1、總線概述、總線概述2、總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送模式、總線的仲裁、定時(shí)和數(shù)據(jù)傳送模式3、常用總線標(biāo)準(zhǔn)及其主要參數(shù)、常用總線標(biāo)準(zhǔn)及其主要參數(shù)4、I/O端口編址與譯碼端口編址與譯碼5、8254可編程定時(shí)器可編程定時(shí)器/計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)器1. 總線定義：總線就是各種信號(hào)線的集合，總線總線定義：總線就是各種信號(hào)線的集合，總線是計(jì)算機(jī)中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的通道，即是計(jì)算機(jī)各是計(jì)算機(jī)中傳輸數(shù)據(jù)信號(hào)的通道，即是計(jì)算機(jī)各部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通路。部件之間傳送數(shù)據(jù)、地址和控制信息的公共通路。 2總線特點(diǎn)：分時(shí)、共享?？偩€特點(diǎn)：分時(shí)、共享?？偩€的分類總線的分類1.按相對(duì)于按相對(duì)于CPU或其它芯片的或其它

2、芯片的位置位置，總線可分為：，總線可分為：片內(nèi)總線片內(nèi)總線(Internal Bus)片外總線片外總線(External Bus)。前者是前者是CPU內(nèi)部寄存器之間和算術(shù)邏輯部件內(nèi)部寄存器之間和算術(shù)邏輯部件ALU與控制部件之間傳輸數(shù)據(jù)所用的總線，即芯片內(nèi)與控制部件之間傳輸數(shù)據(jù)所用的總線，即芯片內(nèi)部的總線；后者是部的總線；后者是CPU與內(nèi)存與內(nèi)存RAM、ROM和輸和輸入入/輸出設(shè)備接口之間進(jìn)行通訊的通路。輸出設(shè)備接口之間進(jìn)行通訊的通路。2.按總線的按總線的功能功能可分為：地址總線（可分為：地址總線（ABus）、數(shù)）、數(shù)據(jù)總線（據(jù)總線（DBus）、控制總線（）、控制總線（CBus）。）。地址總線上

3、傳送地址信號(hào)，總線主控用地址信號(hào)指定地址總線上傳送地址信號(hào)，總線主控用地址信號(hào)指定其需要訪問的部件（如外設(shè)、存儲(chǔ)器單元）。其需要訪問的部件（如外設(shè)、存儲(chǔ)器單元）?？偩€主控發(fā)出地址信號(hào)后，總線上的所有部件均感受總線主控發(fā)出地址信號(hào)后，總線上的所有部件均感受到該地址信號(hào)，但只有經(jīng)過譯碼電路選中的部件才到該地址信號(hào)，但只有經(jīng)過譯碼電路選中的部件才接收主控的控制信號(hào)，并與之通信。接收主控的控制信號(hào)，并與之通信。地址總線是單向的，即地址信號(hào)只能由總線主控至從地址總線是單向的，即地址信號(hào)只能由總線主控至從控。地址總線也是三態(tài)的，非主控部件不能驅(qū)動(dòng)地控。地址總線也是三態(tài)的，非主控部件不能驅(qū)動(dòng)地址總線。址總線

4、。數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線上傳送數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)總線是雙向的，數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線上傳送數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)總線是雙向的，數(shù)據(jù)信息可由主控至從控（寫），也可由從控至主控信息可由主控至從控（寫），也可由從控至主控（讀）。（讀）。數(shù)據(jù)總線是三態(tài)的，未被地址信號(hào)選中的部件，不驅(qū)數(shù)據(jù)總線是三態(tài)的，未被地址信號(hào)選中的部件，不驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)總線（其數(shù)據(jù)引腳為高阻）。動(dòng)數(shù)據(jù)總線（其數(shù)據(jù)引腳為高阻）。數(shù)據(jù)總線的根數(shù)稱為總線的寬度。數(shù)據(jù)總線的根數(shù)稱為總線的寬度。16位總線，指其數(shù)位總線，指其數(shù)據(jù)總線為據(jù)總線為16根。根?？刂瓶偩€控制總線控制總線上傳送一個(gè)部件對(duì)另一個(gè)部件的控制信號(hào)。控制總線上傳送一個(gè)部件對(duì)另一個(gè)部件的控制信號(hào)。在總線

5、上，可以控制其他部件的部件稱為總線主控或在總線上，可以控制其他部件的部件稱為總線主控或主控主控(bus master)，被控部件稱為，被控部件稱為從控從控(slave)根據(jù)不同的使用意義，有的為雙向根據(jù)不同的使用意義，有的為雙向, 有的為三態(tài)，有的有的為三態(tài)，有的非三態(tài)非三態(tài)3.按總線的按總線的層次結(jié)構(gòu)層次結(jié)構(gòu)可分為：可分為：(1) CPU總線，包括地址線總線，包括地址線(CAB)、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線(CDB)和控制線和控制線(CCD)，它用來連接，它用來連接CPU和控制芯片。和控制芯片。(2) 存貯總線，存貯總線， 包括地址線包括地址線(MAB)、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線(MDB)和控制線和控制線(MCD

6、)，用來連接存儲(chǔ)控制器和，用來連接存儲(chǔ)控制器和DRAM。(3)系統(tǒng)總線，也稱為系統(tǒng)總線，也稱為I/O通道總線，包括地址線通道總線，包括地址線(SAB)、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線(SDB)和控制線和控制線(SCB) （即數(shù)據(jù)（即數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線總線、地址總線和控制總線 ）(4)外部總線：外部總線： 用來連接外設(shè)控制芯片，如主機(jī)板用來連接外設(shè)控制芯片，如主機(jī)板上的上的I/O控制器和鍵盤控制器。包括地址線控制器和鍵盤控制器。包括地址線(XAB)、數(shù)據(jù)線、數(shù)據(jù)線(XDB)和控制線和控制線(XCB)。4.按總線在微機(jī)系統(tǒng)中的位置可分為：按總線在微機(jī)系統(tǒng)中的位置可分為： (1)機(jī)內(nèi)總線機(jī)內(nèi)總線 :上面介

7、紹的各類都是機(jī)內(nèi)總線。上面介紹的各類都是機(jī)內(nèi)總線。(2)機(jī)外總線（機(jī)外總線（Peripheral Bus 外設(shè)總線）外設(shè)總線）: 指指與外部設(shè)備接口的總線，實(shí)際上是一種外設(shè)的接與外部設(shè)備接口的總線，實(shí)際上是一種外設(shè)的接口標(biāo)準(zhǔn)?？跇?biāo)準(zhǔn)。PC系列機(jī)上采用的總線標(biāo)準(zhǔn)：系列機(jī)上采用的總線標(biāo)準(zhǔn)：ISA 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) ( Industrial Standard Architecture)EISA 擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu) (Extended Industrial Standard Architecture)VESA 視頻電氣標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)視頻電氣標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)(又稱又稱VL-bus

8、 ) (Video Electronics Standards Association)PCI 外部設(shè)備互連外部設(shè)備互連 (Peripheral Component Interconnect)USB 通用串行總線通用串行總線 (Universal Serial Bus)AGP 圖形加速端口圖形加速端口(顯卡專用線顯卡專用線)(Accelerated Graphics Port) 表2.1.1 ISA、EISA、PCI總線比較ISAISA總線總線2424位地址線可直接尋址的內(nèi)存容量為位地址線可直接尋址的內(nèi)存容量為16MB16MB8/168/16位數(shù)據(jù)線位數(shù)據(jù)線最大位寬最大位寬1616位位(bit

9、)(bit)最高時(shí)鐘頻率最高時(shí)鐘頻率8MHz8MHz最大穩(wěn)態(tài)傳輸率最大穩(wěn)態(tài)傳輸率16MB/s16MB/sEISAEISA總線總線3232位地址域直接尋址范圍為位地址域直接尋址范圍為4GB4GB3232位數(shù)據(jù)線位數(shù)據(jù)線最大時(shí)鐘頻率最大時(shí)鐘頻率8.3MHz8.3MHz最大穩(wěn)態(tài)傳輸率最大穩(wěn)態(tài)傳輸率 33MB/s33MB/sPCIPCI總線總線3232位位/64/64位地址位地址/ /數(shù)據(jù)復(fù)用數(shù)據(jù)復(fù)用總線時(shí)鐘頻率總線時(shí)鐘頻率33.3MHz/66MHz33.3MHz/66MHz最大數(shù)據(jù)傳輸速率最大數(shù)據(jù)傳輸速率133MB/s133MB/s時(shí)鐘同步方式時(shí)鐘同步方式與與CPUCPU及時(shí)鐘頻率無關(guān)及時(shí)鐘頻率無關(guān)

10、總線寬度總線寬度 3232位（位（5V5V）/64/64位（位（3.3V3.3V） 由于目前的一些新型接口標(biāo)準(zhǔn)，如由于目前的一些新型接口標(biāo)準(zhǔn)，如USB、IEEE1394等，允許同時(shí)連接多種不同的外設(shè)，等，允許同時(shí)連接多種不同的外設(shè)，因此也把它們稱為外設(shè)總線。此外，連接顯示系因此也把它們稱為外設(shè)總線。此外，連接顯示系統(tǒng)的新型接口統(tǒng)的新型接口AGP，由于習(xí)慣上的原因（原來，由于習(xí)慣上的原因（原來的顯示卡插入的顯示卡插入ISA或者或者PCI總線插槽中），也被總線插槽中），也被稱為稱為AGP總線，但是實(shí)際上它應(yīng)該是一種接口總線，但是實(shí)際上它應(yīng)該是一種接口標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)。 1. IEEE 1394總線總線

11、IEEE 1394是一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，這種接口標(biāo)準(zhǔn)是一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，這種接口標(biāo)準(zhǔn)允許把計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、各種家用電器非常簡允許把計(jì)算機(jī)、外部設(shè)備、各種家用電器非常簡單地連接在一起。從單地連接在一起。從IEEE 1394可以連接多種不可以連接多種不同外設(shè)的功能特點(diǎn)來看，也可以稱為總線，即一同外設(shè)的功能特點(diǎn)來看，也可以稱為總線，即一種連接外部設(shè)備的機(jī)外總線。種連接外部設(shè)備的機(jī)外總線。 IEEE 1394的原型是運(yùn)行在的原型是運(yùn)行在Apple Mac電腦上電腦上的的Fire Wire(火線火線)，由，由IEEE采用并且重新進(jìn)行采用并且重新進(jìn)行了規(guī)范。它定義了數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)定及連接系統(tǒng)，了規(guī)范。它定義

12、了數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)定及連接系統(tǒng)，可用較低的成本達(dá)到較高的性能，以增強(qiáng)電腦與可用較低的成本達(dá)到較高的性能，以增強(qiáng)電腦與外設(shè)（如硬盤、打印機(jī)、掃描儀），與消費(fèi)性電外設(shè)（如硬盤、打印機(jī)、掃描儀），與消費(fèi)性電子產(chǎn)品（如數(shù)碼相機(jī)、子產(chǎn)品（如數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)、視頻電話等）播放機(jī)、視頻電話等）的連接能力。的連接能力。由于要求相應(yīng)的外部設(shè)備也具有由于要求相應(yīng)的外部設(shè)備也具有IEEE1394接口功接口功能才能連接到能才能連接到1394總線上，所以直到總線上，所以直到1995年第年第3季度季度Sony推出的數(shù)碼攝像機(jī)加上了推出的數(shù)碼攝像機(jī)加上了IEEE接口后，接口后，1394才真正引起廣泛的注意。才真正引起廣泛

13、的注意。機(jī)外總線將改變當(dāng)前電腦本身擁有眾多附加插卡、機(jī)外總線將改變當(dāng)前電腦本身擁有眾多附加插卡、連接線的現(xiàn)狀，它把各種外設(shè)和各種家用電器連連接線的現(xiàn)狀，它把各種外設(shè)和各種家用電器連接起來。電腦也成為一種普通的家電。接起來。電腦也成為一種普通的家電。 2.USB總線總線 USB(Universal Serial Bus)稱為通用串行總線，是由稱為通用串行總線，是由Compaq、DEC、IBM、Intel、Microsoft、NEC和和NT(北方電訊北方電訊)七大公司共同推出的新一代接口標(biāo)準(zhǔn)。它七大公司共同推出的新一代接口標(biāo)準(zhǔn)。它和和IEEE 1394一樣，也是一種連接外圍設(shè)備的機(jī)外總線。一樣，也

14、是一種連接外圍設(shè)備的機(jī)外總線。 根據(jù)根據(jù)USB規(guī)范，規(guī)范，USB傳送速度可達(dá)傳送速度可達(dá)12Mb/s(每秒每秒12兆兆位位)，除了可以與鍵盤、鼠標(biāo)、，除了可以與鍵盤、鼠標(biāo)、MODEM等常見外設(shè)連等常見外設(shè)連接外，還可以與接外，還可以與ISDN(綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng)綜合業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)網(wǎng))、電話系統(tǒng)、數(shù)、電話系統(tǒng)、數(shù)字音響、打印機(jī)字音響、打印機(jī)/掃描儀等低速外設(shè)連接。掃描儀等低速外設(shè)連接。從性能上來看，從性能上來看，USB在很多方面不如在很多方面不如IEEE 1394，但是由，但是由于于USB有著有著IEEE 1394無法比擬的價(jià)格優(yōu)勢，在一段無法比擬的價(jià)格優(yōu)勢，在一段時(shí)間內(nèi)時(shí)間內(nèi)USB將與將與IEEE 13

15、94共存，分別管理低速和高速共存，分別管理低速和高速外設(shè)。外設(shè)。有關(guān)有關(guān)UBS更詳細(xì)內(nèi)容將在串行接口章節(jié)中介紹。更詳細(xì)內(nèi)容將在串行接口章節(jié)中介紹。3. AGP（Accelerated Graphics Port）AGP是一種為了提高視頻帶寬而設(shè)計(jì)的總線規(guī)范。因?yàn)槭且环N為了提高視頻帶寬而設(shè)計(jì)的總線規(guī)范。因?yàn)樗屈c(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，即連接控制芯片和它是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接，即連接控制芯片和AGP顯示卡，因顯示卡，因此嚴(yán)格說來，此嚴(yán)格說來，AGP不能算是總線，而是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，不能算是總線，而是一種接口標(biāo)準(zhǔn)，它在主內(nèi)存與顯示卡之間提供了一條直接的通道，使得它在主內(nèi)存與顯示卡之間提供了一條直接的通道，使得3D圖形數(shù)據(jù)不

16、通過圖形數(shù)據(jù)不通過PCI總線，而直接送入顯示子系統(tǒng)?？偩€，而直接送入顯示子系統(tǒng)。這樣就能突破由于這樣就能突破由于PCI總線形成的系統(tǒng)瓶頸，從而實(shí)現(xiàn)總線形成的系統(tǒng)瓶頸，從而實(shí)現(xiàn)了以相對(duì)低價(jià)格來達(dá)到高性能了以相對(duì)低價(jià)格來達(dá)到高性能3D圖形的描繪功能以提圖形的描繪功能以提高計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的處理能力。目前的主板產(chǎn)品大多支持高計(jì)算機(jī)對(duì)圖像的處理能力。目前的主板產(chǎn)品大多支持AGP。本章第三節(jié)將進(jìn)一步介紹本章第三節(jié)將進(jìn)一步介紹AGP的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)。的有關(guān)技術(shù)指標(biāo)?？偩€的主要參數(shù)總線的主要參數(shù)1.總線的帶寬總線的帶寬總線的帶寬指的是一定時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量，即總線的帶寬指的是一定時(shí)間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)量

17、，即我們常說的每秒鐘傳送多少我們常說的每秒鐘傳送多少M(fèi)B(兆字節(jié)兆字節(jié))的最大穩(wěn)態(tài)數(shù)的最大穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸率。據(jù)傳輸率。2.總線的位寬總線的位寬總線的位寬指的是總線能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，即我們?？偩€的位寬指的是總線能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，即我們常說的說的32位、位、64位等總線寬度的概念。位等總線寬度的概念。3.總線的工作時(shí)鐘頻率總線的工作時(shí)鐘頻率 總線的工作時(shí)鐘頻率以總線的工作時(shí)鐘頻率以MHz為單位。工作頻率越高則總為單位。工作頻率越高則總線工作速度越快，也即總線帶寬越寬。線工作速度越快，也即總線帶寬越寬。總線位寬越寬、總線工作時(shí)鐘頻率越高則總線帶寬越大?？偩€位寬越寬、總線工作時(shí)鐘頻率越高則總線帶

18、寬越大。當(dāng)然，單方面提高總線的位寬或工作時(shí)鐘頻率都只能部當(dāng)然，單方面提高總線的位寬或工作時(shí)鐘頻率都只能部分提高總線的帶寬，并容易達(dá)到各自的極限。只有兩者分提高總線的帶寬，并容易達(dá)到各自的極限。只有兩者配合才能使總線的帶寬得到更大的提升。配合才能使總線的帶寬得到更大的提升。例如例如ISA總線總線,傳送數(shù)據(jù)寬度是8/16位（1/2字節(jié)），總線時(shí)鐘總線時(shí)鐘頻率固定為8.33MHz，每2個(gè)時(shí)鐘周期完成一次數(shù)據(jù)的傳送?？偩€的帶寬(最大穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸率) =8.33MHz2Bytes2Cycles=8.33MB/S最大數(shù)據(jù)傳輸速率： =總線時(shí)鐘頻率數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) =8.33MHz2Bytes=16MB/S2.2

19、.1 總線的仲裁連接到總線上的功能模塊有主動(dòng)和被動(dòng)兩種形態(tài)。如CPU模塊，它在不同的時(shí)間可以用做主方，也可用做從方；而存儲(chǔ)器模塊只能用做從方。主方可以啟動(dòng)一個(gè)總線周期，而從方只能響應(yīng)主方的請(qǐng)求。每次總線操作，只能有一個(gè)主方占用總線控制權(quán)，但同一時(shí)間里可以有一個(gè)或多個(gè)從方。 除除CPU模塊外，模塊外，IO功能模塊也可提出總線請(qǐng)求。功能模塊也可提出總線請(qǐng)求。為了解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競爭總線控制權(quán)的問題，為了解決多個(gè)主設(shè)備同時(shí)競爭總線控制權(quán)的問題，必須具有總線仲裁部件，以某種方式選擇其中一必須具有總線仲裁部件，以某種方式選擇其中一個(gè)主設(shè)備作為總線的下一次主方。個(gè)主設(shè)備作為總線的下一次主方。 對(duì)多個(gè)主設(shè)

20、備提出的占用總線請(qǐng)求，一般采用優(yōu)對(duì)多個(gè)主設(shè)備提出的占用總線請(qǐng)求，一般采用優(yōu)先級(jí)或公平策略進(jìn)行仲裁。例如，在多處理器系先級(jí)或公平策略進(jìn)行仲裁。例如，在多處理器系統(tǒng)中對(duì)各統(tǒng)中對(duì)各CPU模塊的總線請(qǐng)求采用公平的原則來模塊的總線請(qǐng)求采用公平的原則來處理。處理。對(duì)對(duì)IO模塊的總線請(qǐng)求采用優(yōu)先級(jí)策略。被授權(quán)模塊的總線請(qǐng)求采用優(yōu)先級(jí)策略。被授權(quán)的主方在當(dāng)前總線業(yè)務(wù)一結(jié)束，即接管總線控制的主方在當(dāng)前總線業(yè)務(wù)一結(jié)束，即接管總線控制權(quán)，開始新的信息傳送。權(quán)，開始新的信息傳送。主方持續(xù)控制總線的時(shí)間稱為總線占用期。主方持續(xù)控制總線的時(shí)間稱為總線占用期。仲裁方式分為集中式仲裁和分布式仲裁兩類。仲裁方式分為集中式仲裁和

21、分布式仲裁兩類。2.2.1.1 集中式仲裁 (1) 鏈?zhǔn)讲樵兎绞街饕攸c(diǎn)是：總線授權(quán)信號(hào)主要特點(diǎn)是：總線授權(quán)信號(hào)BG串行地從一個(gè)串行地從一個(gè)I/O接接口傳送到下一個(gè)口傳送到下一個(gè)IO接口。假如接口。假如BG到達(dá)的接口到達(dá)的接口無總線請(qǐng)求，則繼續(xù)往下查詢；假如無總線請(qǐng)求，則繼續(xù)往下查詢；假如BG到達(dá)的到達(dá)的接口有總線請(qǐng)求，接口有總線請(qǐng)求，BG信號(hào)便不再往下查詢。這信號(hào)便不再往下查詢。這意味著該意味著該IO接口就獲得了總線控制權(quán)。接口就獲得了總線控制權(quán)。排列在鏈?zhǔn)椎脑O(shè)備具有最高優(yōu)先級(jí)，在鏈末的設(shè)排列在鏈?zhǔn)椎脑O(shè)備具有最高優(yōu)先級(jí)，在鏈末的設(shè)備優(yōu)先級(jí)越低。因此，鏈?zhǔn)讲樵兪峭ㄟ^安排接口備優(yōu)先級(jí)越低。因此，

22、鏈?zhǔn)讲樵兪峭ㄟ^安排接口設(shè)備的先、后位置來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)排隊(duì)的。設(shè)備的先、后位置來實(shí)現(xiàn)優(yōu)先級(jí)排隊(duì)的。 鏈?zhǔn)讲樵兎绞降膬?yōu)點(diǎn)：只用很少幾根線就能按一鏈?zhǔn)讲樵兎绞降膬?yōu)點(diǎn)：只用很少幾根線就能按一定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線仲裁，并且這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)很定優(yōu)先次序?qū)崿F(xiàn)總線仲裁，并且這種鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)很容易擴(kuò)充設(shè)備。容易擴(kuò)充設(shè)備。缺點(diǎn)缺點(diǎn)1：對(duì)詢問鏈的電路故障很敏感，如果第：對(duì)詢問鏈的電路故障很敏感，如果第i個(gè)設(shè)個(gè)設(shè)備的接口中有關(guān)鏈的電路有故障，那么第備的接口中有關(guān)鏈的電路有故障，那么第i個(gè)以個(gè)以后的設(shè)備都不能進(jìn)行工作。后的設(shè)備都不能進(jìn)行工作。缺點(diǎn)缺點(diǎn)2：優(yōu)先級(jí)是固定的，如果優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出：優(yōu)先級(jí)是固定的，如果優(yōu)先級(jí)高的設(shè)備出現(xiàn)頻

23、繁的請(qǐng)求時(shí)，那么優(yōu)先級(jí)較低的設(shè)備可能長現(xiàn)頻繁的請(qǐng)求時(shí)，那么優(yōu)先級(jí)較低的設(shè)備可能長期不能使用總線。期不能使用總線。 工作原理：總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過工作原理：總線上的任一設(shè)備要求使用總線時(shí)，通過BRBR線發(fā)出總線線發(fā)出總線請(qǐng)求。中央仲裁器接到請(qǐng)求信號(hào)以后，在請(qǐng)求。中央仲裁器接到請(qǐng)求信號(hào)以后，在BSBS線為線為“0”0”的情況下讓的情況下讓計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各設(shè)備。每個(gè)設(shè)備接計(jì)數(shù)器開始計(jì)數(shù)，計(jì)數(shù)值通過一組地址線發(fā)向各設(shè)備。每個(gè)設(shè)備接口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求總線的口都有一個(gè)設(shè)備地址判別電路，當(dāng)?shù)刂肪€上的計(jì)數(shù)值與請(qǐng)求總線的設(shè)備地址相一致時(shí)

24、，該設(shè)備將設(shè)備地址相一致時(shí)，該設(shè)備將BSBS線置線置“1”1”，獲得了總線使用權(quán)，獲得了總線使用權(quán)，此時(shí)中止計(jì)數(shù)查詢。此時(shí)中止計(jì)數(shù)查詢。優(yōu)點(diǎn)：每次計(jì)數(shù)可以從優(yōu)點(diǎn)：每次計(jì)數(shù)可以從“0”開始，也可以從中止開始，也可以從中止點(diǎn)開始。如果從點(diǎn)開始。如果從“0”開始，各設(shè)備的優(yōu)先次序與開始，各設(shè)備的優(yōu)先次序與鏈?zhǔn)讲樵兎ㄏ嗤?，?yōu)先級(jí)的次序是固定的。如果鏈?zhǔn)讲樵兎ㄏ嗤?，?yōu)先級(jí)的次序是固定的。如果從中止點(diǎn)開始，則每個(gè)設(shè)備使用總線的優(yōu)先級(jí)相從中止點(diǎn)開始，則每個(gè)設(shè)備使用總線的優(yōu)先級(jí)相等。計(jì)數(shù)器的初值也可用程序來設(shè)置，這就可以等。計(jì)數(shù)器的初值也可用程序來設(shè)置，這就可以方便地改變優(yōu)先次序方便地改變優(yōu)先次序 缺點(diǎn)：增加

25、了連線數(shù)量缺點(diǎn)：增加了連線數(shù)量 每一個(gè)共享總線的設(shè)備均有一對(duì)總線請(qǐng)求線每一個(gè)共享總線的設(shè)備均有一對(duì)總線請(qǐng)求線BRBRi i和總線授和總線授權(quán)線權(quán)線BGBGi i。當(dāng)設(shè)備要求使用總線時(shí)，便發(fā)出該設(shè)備的請(qǐng)求信號(hào)。中央當(dāng)設(shè)備要求使用總線時(shí)，便發(fā)出該設(shè)備的請(qǐng)求信號(hào)。中央仲裁器中有一個(gè)排隊(duì)電路，它根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首仲裁器中有一個(gè)排隊(duì)電路，它根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首先響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備的請(qǐng)求，給設(shè)備以授權(quán)信號(hào)先響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備的請(qǐng)求，給設(shè)備以授權(quán)信號(hào)BGBGi i。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1：仲裁請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間快。：仲裁請(qǐng)求響應(yīng)時(shí)間快。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)2：對(duì)優(yōu)先次序的控制相當(dāng)靈活。它可以預(yù)先：對(duì)優(yōu)先次序的控制相當(dāng)靈活。它可以預(yù)先固定，

26、例如固定，例如BR0優(yōu)先級(jí)最高，優(yōu)先級(jí)最高，BRl次之次之BRn最低；也可以通過程序來改變優(yōu)先次序；還可以最低；也可以通過程序來改變優(yōu)先次序；還可以用屏蔽用屏蔽(禁止禁止)某個(gè)請(qǐng)求的辦法，不響應(yīng)來自無效某個(gè)請(qǐng)求的辦法，不響應(yīng)來自無效設(shè)備的請(qǐng)求。設(shè)備的請(qǐng)求。當(dāng)代總線標(biāo)準(zhǔn)普遍采用獨(dú)立請(qǐng)求方式。當(dāng)代總線標(biāo)準(zhǔn)普遍采用獨(dú)立請(qǐng)求方式。 不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主方功能模塊都不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主方功能模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器。有自己的仲裁號(hào)和仲裁器。 當(dāng)它們有總線請(qǐng)求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送當(dāng)它們有總線請(qǐng)求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線上到共享的仲裁總

27、線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線上得到的號(hào)與自己的號(hào)進(jìn)行比較。如果仲裁總線上得到的號(hào)與自己的號(hào)進(jìn)行比較。如果仲裁總線上的號(hào)大，則它的總線請(qǐng)求不予響應(yīng)，并撤消本身的號(hào)大，則它的總線請(qǐng)求不予響應(yīng)，并撤消本身的仲裁號(hào)。最后，獲勝者的仲裁號(hào)保留在仲裁總的仲裁號(hào)。最后，獲勝者的仲裁號(hào)保留在仲裁總線上。線上。 是以優(yōu)先級(jí)仲裁策略為基礎(chǔ)的一種仲裁方式。是以優(yōu)先級(jí)仲裁策略為基礎(chǔ)的一種仲裁方式?？偩€的定時(shí)總線的定時(shí)1 1同步定時(shí)同步定時(shí)2 2異步定時(shí)異步定時(shí)3 3半同步定時(shí)半同步定時(shí)4 4分離方式定時(shí)分離方式定時(shí) 在同步定時(shí)協(xié)議中，事件出現(xiàn)在總線上的時(shí)刻由總線時(shí)鐘信號(hào)來確定?？偩€周期是固定的，每次傳送一旦開始，主、從

28、設(shè)備都必須嚴(yán)格按照時(shí)間規(guī)定完成相應(yīng)的動(dòng)作。 現(xiàn)代微機(jī)中的現(xiàn)代微機(jī)中的PCI總線就是同步方式總線。總線就是同步方式總線。全部系統(tǒng)模塊由單一時(shí)鐘信號(hào)控制。全部系統(tǒng)模塊由單一時(shí)鐘信號(hào)控制。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1：電路設(shè)計(jì)比較簡單；：電路設(shè)計(jì)比較簡單；優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)2：完成一次傳輸?shù)臅r(shí)間很短，：完成一次傳輸?shù)臅r(shí)間很短， 它不允許主從設(shè)備間它不允許主從設(shè)備間有等待，適合于高速設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。有等待，適合于高速設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸。缺點(diǎn)：它不能滿足高缺點(diǎn)：它不能滿足高/低速設(shè)備在同一系統(tǒng)中的使用。否低速設(shè)備在同一系統(tǒng)中的使用。否則，只能按最慢的設(shè)備來確定總線周期長短或頻帶，這則，只能按最慢的設(shè)備來確定總線周期長短或頻帶，這樣高速

29、設(shè)備只能按照低速設(shè)備的速度來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，樣高速設(shè)備只能按照低速設(shè)備的速度來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使整個(gè)系統(tǒng)性能下降。使整個(gè)系統(tǒng)性能下降。數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)采用“應(yīng)答式應(yīng)答式”傳輸。傳輸。無系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，而是靠無系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào)，而是靠“請(qǐng)求請(qǐng)求”（REQ）和）和“應(yīng)答應(yīng)答”（ACK）兩根信號(hào)線來協(xié)調(diào)傳輸過程。）兩根信號(hào)線來協(xié)調(diào)傳輸過程。連接任何外部設(shè)備都不需要考慮該設(shè)備的速度，連接任何外部設(shè)備都不需要考慮該設(shè)備的速度，它根據(jù)模塊的響應(yīng)速度自動(dòng)調(diào)整響應(yīng)時(shí)間。它根據(jù)模塊的響應(yīng)速度自動(dòng)調(diào)整響應(yīng)時(shí)間。異步方式的應(yīng)答關(guān)系完全互鎖，異步方式的應(yīng)答關(guān)系完全互鎖，REQ和和ACK兩個(gè)兩個(gè)信號(hào)是有制約關(guān)系的。主設(shè)備的請(qǐng)求使信號(hào)

30、是有制約關(guān)系的。主設(shè)備的請(qǐng)求使REQ有有效，由從設(shè)備的效，由從設(shè)備的ACK來響應(yīng)；來響應(yīng)；ACK有效，允許有效，允許主設(shè)備撤消主設(shè)備撤消REQ,只有只有REQ撤消，最后才撤消撤消，最后才撤消ACK；只有；只有ACK已經(jīng)撤消，才允許下一傳輸周已經(jīng)撤消，才允許下一傳輸周期的開始，這保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。期的開始，這保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?優(yōu)點(diǎn)：總線周期長度可變。優(yōu)點(diǎn)：總線周期長度可變。不把響應(yīng)時(shí)間強(qiáng)加到功能模塊上，因而允許快速不把響應(yīng)時(shí)間強(qiáng)加到功能模塊上，因而允許快速和慢速的功能模塊都能連接到同一總線上。和慢速的功能模塊都能連接到同一總線上。缺點(diǎn)缺點(diǎn)1：增加總線的復(fù)雜性和成本。：增加總線的復(fù)雜

31、性和成本。缺點(diǎn)缺點(diǎn)2：不管從模塊的速度，每完成一次傳輸，主、：不管從模塊的速度，每完成一次傳輸，主、從模塊之間的互鎖控制信號(hào)都要經(jīng)過從模塊之間的互鎖控制信號(hào)都要經(jīng)過4個(gè)步驟，個(gè)步驟，即請(qǐng)求、響應(yīng)、撤消請(qǐng)求和撤消響應(yīng)，它的傳輸即請(qǐng)求、響應(yīng)、撤消請(qǐng)求和撤消響應(yīng)，它的傳輸延遲是同步傳輸?shù)膬杀丁Ｒ虼?，異步方式比同步延遲是同步傳輸?shù)膬杀丁Ｒ虼?，異步方式比同步方式要慢，總線的頻帶窄，總線傳輸周期長。方式要慢，總線的頻帶窄，總線傳輸周期長。 綜合同步和異步傳送的優(yōu)點(diǎn)，是兩者混合的傳送綜合同步和異步傳送的優(yōu)點(diǎn)，是兩者混合的傳送方式。方式。從總體上看，它是一個(gè)同步系統(tǒng)，仍用系統(tǒng)時(shí)鐘從總體上看，它是一個(gè)同步系統(tǒng)，

32、仍用系統(tǒng)時(shí)鐘來定時(shí)，利用某個(gè)脈沖的上升沿或下降沿判斷某來定時(shí)，利用某個(gè)脈沖的上升沿或下降沿判斷某一個(gè)信號(hào)的狀態(tài)，使得傳輸操作與時(shí)鐘同步。一個(gè)信號(hào)的狀態(tài)，使得傳輸操作與時(shí)鐘同步。為了克服同步方式的缺點(diǎn)，它允許兩個(gè)速度不同為了克服同步方式的缺點(diǎn)，它允許兩個(gè)速度不同的設(shè)備使用像異步方式那樣的傳輸。為此，設(shè)置的設(shè)備使用像異步方式那樣的傳輸。為此，設(shè)置了一條了一條“等待等待”(WAIT)或或“就緒就緒”(READY)信信號(hào)線。號(hào)線。 對(duì)可以嚴(yán)格按照時(shí)鐘規(guī)定進(jìn)行傳送的兩個(gè)高速設(shè)備的傳輸，對(duì)可以嚴(yán)格按照時(shí)鐘規(guī)定進(jìn)行傳送的兩個(gè)高速設(shè)備的傳輸，等待信號(hào)無效，依然按照同步方式傳輸。等待信號(hào)無效，依然按照同步方式傳

33、輸。如果從模塊是慢速設(shè)備，沒有準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)傳輸，從模塊會(huì)如果從模塊是慢速設(shè)備，沒有準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)傳輸，從模塊會(huì)使得使得WAIT信號(hào)有效或信號(hào)有效或READY信號(hào)無效，系統(tǒng)用一個(gè)適信號(hào)無效，系統(tǒng)用一個(gè)適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)時(shí)鐘沿檢測這個(gè)信號(hào)線。如果是當(dāng)?shù)臓顟B(tài)時(shí)鐘沿檢測這個(gè)信號(hào)線。如果是WAIT有效有效(或或READY無效無效)，就自動(dòng)將總線周期延長一個(gè)時(shí)鐘周期，就自動(dòng)將總線周期延長一個(gè)時(shí)鐘周期，強(qiáng)制主模塊等待。下一個(gè)時(shí)鐘周期繼續(xù)檢測這個(gè)信號(hào)線，強(qiáng)制主模塊等待。下一個(gè)時(shí)鐘周期繼續(xù)檢測這個(gè)信號(hào)線，直到檢測到直到檢測到WAIT信號(hào)無效信號(hào)無效(或或READY信號(hào)有效信號(hào)有效)才不再才不再延長總線周期。這種方法像異步方式

34、那樣能使不同速度延長總線周期。這種方法像異步方式那樣能使不同速度的設(shè)備同時(shí)在系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)傳輸。的設(shè)備同時(shí)在系統(tǒng)中做數(shù)據(jù)傳輸。但但WAIT信號(hào)不是互鎖的，而是單方向的狀態(tài)傳遞，這是信號(hào)不是互鎖的，而是單方向的狀態(tài)傳遞，這是和異步方式的不同之處。和異步方式的不同之處。 在總線讀周期的尋址階段，到數(shù)據(jù)傳送階在總線讀周期的尋址階段，到數(shù)據(jù)傳送階段，有一個(gè)短暫的時(shí)間間隔，用于從模塊執(zhí)行讀段，有一個(gè)短暫的時(shí)間間隔，用于從模塊執(zhí)行讀命令（取出數(shù)據(jù)）。此時(shí)的總線是空閑的。命令（取出數(shù)據(jù)）。此時(shí)的總線是空閑的。 可以想辦法把這總線的空閑時(shí)間也利用起可以想辦法把這總線的空閑時(shí)間也利用起來。來。將讀周期分為兩個(gè)分離

35、的子周期。將讀周期分為兩個(gè)分離的子周期。第一個(gè)子周期為尋址階段，當(dāng)有關(guān)的從模塊從總第一個(gè)子周期為尋址階段，當(dāng)有關(guān)的從模塊從總線上得到主模塊發(fā)出的地址、命令及有關(guān)信息后，線上得到主模塊發(fā)出的地址、命令及有關(guān)信息后，立即和總線斷開，以便其他模塊可以使用總線。立即和總線斷開，以便其他模塊可以使用總線。等到從模塊準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，啟動(dòng)第二個(gè)子周期，等到從模塊準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，啟動(dòng)第二個(gè)子周期，由該模塊申請(qǐng)總線，獲準(zhǔn)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給原來由該模塊申請(qǐng)總線，獲準(zhǔn)后，將數(shù)據(jù)發(fā)送給原來請(qǐng)求數(shù)據(jù)的主模塊。請(qǐng)求數(shù)據(jù)的主模塊。兩個(gè)子周期均采用同步方式傳送，在占用總線的兩個(gè)子周期均采用同步方式傳送，在占用總線的時(shí)候，進(jìn)行高速的

36、信息傳輸。時(shí)候，進(jìn)行高速的信息傳輸。 分離式傳輸很適合有多個(gè)主模塊分離式傳輸很適合有多個(gè)主模塊(如多個(gè)處理器如多個(gè)處理器或多個(gè)或多個(gè)DMA設(shè)備設(shè)備)的系統(tǒng)。的系統(tǒng)。當(dāng)代的總線標(biāo)準(zhǔn)大都能支持以下四類模式的數(shù)據(jù)傳送：當(dāng)代的總線標(biāo)準(zhǔn)大都能支持以下四類模式的數(shù)據(jù)傳送： 1讀、寫操作讀、寫操作 讀操作是由從方到主方的數(shù)據(jù)傳送；讀操作是由從方到主方的數(shù)據(jù)傳送；寫操作是由主方到從方的數(shù)據(jù)傳送。一般，主方先以一寫操作是由主方到從方的數(shù)據(jù)傳送。一般，主方先以一個(gè)總線周期發(fā)出命令和從方地址，經(jīng)過一定的延時(shí)再開個(gè)總線周期發(fā)出命令和從方地址，經(jīng)過一定的延時(shí)再開始數(shù)據(jù)傳送總線周期。為了提高總線利用率，減少延時(shí)始數(shù)據(jù)傳送

37、總線周期。為了提高總線利用率，減少延時(shí)損失，主方完成尋址總線周期后可讓出總線控制權(quán)（分損失，主方完成尋址總線周期后可讓出總線控制權(quán)（分時(shí)方式），以使其他主方完成更緊迫的操作。然后再重時(shí)方式），以使其他主方完成更緊迫的操作。然后再重新競爭總線，完成數(shù)據(jù)傳送總線周期。新競爭總線，完成數(shù)據(jù)傳送總線周期。 塊傳送操作塊傳送操作 只需給出塊的起始地址，然后只需給出塊的起始地址，然后對(duì)固定塊長度的數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地讀出或?qū)懭搿?duì)固定塊長度的數(shù)據(jù)一個(gè)接一個(gè)地讀出或?qū)懭?。?duì)于對(duì)于CPU(主方主方)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)器(從方從方)而言的塊傳送，而言的塊傳送，常稱為突發(fā)式傳送，其塊長一般固定為數(shù)據(jù)線寬常稱為突發(fā)式傳送，其塊

38、長一般固定為數(shù)據(jù)線寬度度(存儲(chǔ)器字長存儲(chǔ)器字長)的的4倍。例如一個(gè)倍。例如一個(gè)64位數(shù)據(jù)線的位數(shù)據(jù)線的總線，一次突發(fā)式傳送塊長可達(dá)總線，一次突發(fā)式傳送塊長可達(dá)256位。位。3寫后讀、讀修改寫操作寫后讀、讀修改寫操作 只給出地址一次，或只給出地址一次，或進(jìn)行先寫后讀操作，或進(jìn)行先讀后寫操作。前者進(jìn)行先寫后讀操作，或進(jìn)行先讀后寫操作。前者用于校驗(yàn)?zāi)康模笳哂糜诙嗟莱绦蛳到y(tǒng)中對(duì)共享用于校驗(yàn)?zāi)康?，后者用于多道程序系統(tǒng)中對(duì)共享存儲(chǔ)資源的保護(hù)。這兩種操作和突發(fā)式操作一樣，存儲(chǔ)資源的保護(hù)。這兩種操作和突發(fā)式操作一樣，主方掌管總線直到整個(gè)操作完成。主方掌管總線直到整個(gè)操作完成。 4廣播、廣集操作廣播、廣集操作

39、 一般而言，數(shù)據(jù)傳送只一般而言，數(shù)據(jù)傳送只在在個(gè)主方和一個(gè)從方之間進(jìn)行。但有的總線允個(gè)主方和一個(gè)從方之間進(jìn)行。但有的總線允許一個(gè)主方對(duì)多個(gè)從方進(jìn)行寫操作，這種操作稱許一個(gè)主方對(duì)多個(gè)從方進(jìn)行寫操作，這種操作稱為廣播。與廣播相反的操作稱為廣集，它將選定為廣播。與廣播相反的操作稱為廣集，它將選定的多個(gè)從方數(shù)據(jù)在總線上完成的多個(gè)從方數(shù)據(jù)在總線上完成AND或或OR操作，操作，用以檢測多個(gè)中斷源。用以檢測多個(gè)中斷源?？偩€標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容總線標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容機(jī)械規(guī)范：機(jī)械規(guī)范： 規(guī)定總線的根數(shù)、插座形狀、引腳排列等。規(guī)定總線的根數(shù)、插座形狀、引腳排列等。 功能規(guī)范：功能規(guī)范： 規(guī)定總線中每根線的功能。規(guī)定總線中每根線的

40、功能。 從功能上，總線分成三組：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線。從功能上，總線分成三組：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線。 電氣規(guī)范：電氣規(guī)范： 規(guī)定總線中每根線的傳送方向、有效電平范圍、負(fù)載能力等。規(guī)定總線中每根線的傳送方向、有效電平范圍、負(fù)載能力等。 時(shí)間規(guī)范：時(shí)間規(guī)范： 規(guī)定每根線在什么時(shí)間有效，通常以時(shí)序圖的方式進(jìn)行描述。規(guī)定每根線在什么時(shí)間有效，通常以時(shí)序圖的方式進(jìn)行描述。采用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn)采用標(biāo)準(zhǔn)總線的優(yōu)點(diǎn)便于采用模塊化設(shè)計(jì)方法便于采用模塊化設(shè)計(jì)方法, 簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡化系統(tǒng)設(shè)計(jì) 廠家面向總線設(shè)計(jì)各種插件板，產(chǎn)品具有通用性， 用戶可靈活選購必要的插件板構(gòu)成所需的系統(tǒng)。 便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí)

41、便于系統(tǒng)的擴(kuò)充和升級(jí) 一個(gè)插件板只要滿足總線標(biāo)準(zhǔn)， 就可連接到帶有這種總線標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中。 加插功能卡 擴(kuò)充系統(tǒng)功能 研制新的插件板 更新系統(tǒng)功能總線體系結(jié)構(gòu)總線體系結(jié)構(gòu)單總線體系結(jié)構(gòu)單總線體系結(jié)構(gòu) 指微機(jī)中所有模塊都連接在單一總線上。指微機(jī)中所有模塊都連接在單一總線上。 如早期的IBM PC、XT機(jī)：采用IBM PC/XT總線多總線體系結(jié)構(gòu)多總線體系結(jié)構(gòu) 指微機(jī)中采用多種總線，指微機(jī)中采用多種總線， 各模塊按數(shù)據(jù)傳輸速率的不同，連接不同的總線上。各模塊按數(shù)據(jù)傳輸速率的不同，連接不同的總線上。 如Pentium 微機(jī): 內(nèi)部有 ISA、PCI、AGP等?？偩€的發(fā)展趨勢總線的發(fā)展趨勢不斷提高

42、傳輸速率不斷提高傳輸速率幾幾MB/s MB/s 幾百幾百M(fèi)B/sMB/s不斷降低功耗不斷降低功耗 電源電源5.0V 3.0V 1.6V ; 5.0V 3.0V 1.6V ; 采用休眠技術(shù)采用休眠技術(shù)智能化、層次化智能化、層次化支持即插即用支持即插即用; ; 多總線結(jié)構(gòu)多總線結(jié)構(gòu) 1、ISA總線總線 ISA（Industry Standard Architecture工業(yè)標(biāo)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是早期比較有代表性的總線。準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是早期比較有代表性的總線。 IBM公司推出公司推出 PC/XT和和PC/AT個(gè)人計(jì)算機(jī)后，個(gè)人計(jì)算機(jī)后，IEEE（Institute of Electronic

43、and Electronic Engineers 電氣電子工程師協(xié)會(huì)）在電氣電子工程師協(xié)會(huì)）在1987年定年定義了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)（義了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)（ISA），將），將PC/XT總線總線定義為定義為8位位ISA，將，將PC/AT總線定義為總線定義為16位位ISA。ISA總線具有以下特點(diǎn)：總線具有以下特點(diǎn)：既支持既支持8位數(shù)據(jù)操作，也支持位數(shù)據(jù)操作，也支持16位數(shù)據(jù)操作；位數(shù)據(jù)操作；可以將可以將PC/AT總線和總線和PC/XT總線的運(yùn)行速度提升至總線的運(yùn)行速度提升至8MHz；提供了提供了1KB的的I/O空間、空間、15級(jí)的硬件中斷、級(jí)的硬件中斷、7級(jí)的級(jí)的DMA通道、通道、8個(gè)設(shè)備的負(fù)載能力

44、；個(gè)設(shè)備的負(fù)載能力；總線中的地址、數(shù)據(jù)線采用非多路復(fù)用形式，使總線中的地址、數(shù)據(jù)線采用非多路復(fù)用形式，使系統(tǒng)的擴(kuò)展設(shè)計(jì)更為簡便；系統(tǒng)的擴(kuò)展設(shè)計(jì)更為簡便；是一種多主控設(shè)備總線，除主是一種多主控設(shè)備總線，除主CPU外，外，DMA控制控制器、器、DRAM刷新控制器、帶處理器的智能卡都可刷新控制器、帶處理器的智能卡都可成為成為ISA的主控設(shè)備；的主控設(shè)備；由于由于IBM PC機(jī)廣泛流行，可供選擇的機(jī)廣泛流行，可供選擇的ISA插件卡插件卡品種較多，這有利于用戶根據(jù)需要快速構(gòu)成相應(yīng)品種較多，這有利于用戶根據(jù)需要快速構(gòu)成相應(yīng)的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。的微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。2、 EISA總線總線 EISA（Ext

45、ended Industry Standard Architecture擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是擴(kuò)展的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是擴(kuò)展的擴(kuò)展的ISA總線?？偩€。1989年，以年，以Compaq公司為代公司為代表的表的9家公司，在家公司，在ISA總線的基礎(chǔ)上，聯(lián)合推出總線的基礎(chǔ)上，聯(lián)合推出了了EISA總線。在當(dāng)時(shí)，盡管數(shù)據(jù)總線寬度被增總線。在當(dāng)時(shí)，盡管數(shù)據(jù)總線寬度被增加到加到32位，但位，但EISA總線的時(shí)鐘速度仍然維持在總線的時(shí)鐘速度仍然維持在8MHz，這導(dǎo)致了這種互連結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)逐漸地被減，這導(dǎo)致了這種互連結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)逐漸地被減少使用。但是，更新以后的少使用。但是，更新以后的VESA局部總線和局部

46、總線和PCI總線均工作在更高的速度之下，它們現(xiàn)在可總線均工作在更高的速度之下，它們現(xiàn)在可以在以在33MHz的頻率下工作。的頻率下工作。 EISA總線的特點(diǎn)（1）用于32 位微機(jī)中，可尋址4GB的存儲(chǔ)空間的存儲(chǔ)空間，也支持64KB的的I/O端口尋址端口尋址。（2）具有32位數(shù)據(jù)線位數(shù)據(jù)線，保證了系統(tǒng)性能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達(dá)傳輸速率達(dá)33 MB/S。（3）支持多處理器結(jié)構(gòu)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)的I/O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，配置系統(tǒng)板和多擴(kuò)展卡。（5）擴(kuò)展了擴(kuò)展了DMA的范圍和傳輸速度的范圍和傳輸速度

47、，支持7個(gè)DMA通道，DMA數(shù)據(jù)傳輸既可在ISA方式下也可在EISA方式下進(jìn)行。（6）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，可支持常規(guī)的一次傳送，也可支持突法方式即高速分組傳送高速分組傳送。3、 VESA總線 VESA（Video Electronics Standards Association 視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)）總線是一種32位接口的局部位接口的局部總線，通常稱為VL總線總線。VESA局部總線工作頻率可以達(dá)到工作頻率可以達(dá)到33MHz，常用在需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。 與EISA總線一樣，VESA局部總線也是局部總線也是ISA總線的擴(kuò)展總線的擴(kuò)展，不同之處在于VESA局部總線沒有在16位IS

48、A總線連接器上增加任何器件，而是在在16 位位ISA總線連接器的后面總線連接器的后面增加了第增加了第3個(gè)連接器個(gè)連接器，即VESA連接器連接器。 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局部總線還包括一個(gè)32位地址和數(shù)據(jù)總線位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲(chǔ)器和I/O設(shè)備連接到微處理器上。4、PCI總線 PCI（Peripheral Component Interconnect 外外部組件互連部組件互連）總線是目前最常用的系統(tǒng)總線最常用的系統(tǒng)總線。該總線是專門為為Pentium系列芯片設(shè)計(jì)系列芯片設(shè)計(jì)的。 PCI V2.0版本支持支持32/64位數(shù)據(jù)

49、總線位數(shù)據(jù)總線，總線時(shí)鐘為2533MHz，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)132264MB/s。 1995年推出的PCI V2.1版本支持64位數(shù)據(jù)總線位數(shù)據(jù)總線，總線速度為總線速度為66MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)傳輸率達(dá)528MB/s。PCI總線的特點(diǎn)采用數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)線和地址線復(fù)用結(jié)構(gòu)，目標(biāo)設(shè)備可用目標(biāo)設(shè)備可用47引腳引腳，總線主控設(shè)備可用總線主控設(shè)備可用 49引腳引腳。提供5V和和3.3V兩種工作信號(hào)環(huán)境兩種工作信號(hào)環(huán)境，可在兩種環(huán)境中根據(jù)需要進(jìn)行轉(zhuǎn)換。允許32位與位與64位器件相互協(xié)作位器件相互協(xié)作。允許PCI局部總線擴(kuò)展卡和元件進(jìn)行自動(dòng)配置局部總線擴(kuò)展卡和元件進(jìn)行自動(dòng)配置，提供了即

50、插即用的能力即插即用的能力。PCI總線獨(dú)立于處理器總線獨(dú)立于處理器，它的工作頻率與工作頻率與CPU時(shí)鐘無關(guān)時(shí)鐘無關(guān)，可以支持多機(jī)系統(tǒng)支持多機(jī)系統(tǒng)。PCI總線具有良好的兼容性良好的兼容性，可支持支持ISA、EISA、MCA、SCSI、IDE等多種總線等多種總線。 5、AGP總線總線 為了解決高速視頻或高品質(zhì)畫面的顯示，為了解決高速視頻或高品質(zhì)畫面的顯示，Intel公司在公司在1997年推出了高速圖形接口的局部年推出了高速圖形接口的局部總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)AGP總線?？偩€。AGP總線是對(duì)總線是對(duì)PCI總線總線的擴(kuò)展和增強(qiáng)，但的擴(kuò)展和增強(qiáng)，但AGP接口只能為圖形設(shè)備獨(dú)接口只能為圖形設(shè)備獨(dú)占，不具有一般總

51、線的共享特性。采用占，不具有一般總線的共享特性。采用AGP接接口允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲(chǔ)器，而無需口允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲(chǔ)器，而無需先預(yù)取至視頻存儲(chǔ)器中。先預(yù)取至視頻存儲(chǔ)器中。AGP總線的主要特點(diǎn)如下：總線的主要特點(diǎn)如下：（1）具有雙重驅(qū)動(dòng)技術(shù)，允許在一個(gè)總線周期內(nèi)）具有雙重驅(qū)動(dòng)技術(shù)，允許在一個(gè)總線周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)。傳輸兩次數(shù)據(jù)。 （2）在總線上可實(shí)現(xiàn)地址）在總線上可實(shí)現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)多路復(fù)用，把數(shù)據(jù)多路復(fù)用，把32位位的數(shù)據(jù)總線給圖形加速器使用。的數(shù)據(jù)總線給圖形加速器使用。（3）通過內(nèi)存請(qǐng)求流水線技術(shù)對(duì)各種內(nèi)存請(qǐng)求進(jìn)）通過內(nèi)存請(qǐng)求流水線技術(shù)對(duì)各種內(nèi)存請(qǐng)求進(jìn)行排隊(duì)來減少延遲，一個(gè)典

52、型的排隊(duì)可處理行排隊(duì)來減少延遲，一個(gè)典型的排隊(duì)可處理12個(gè)個(gè)以上的請(qǐng)求，大大加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。以上的?qǐng)求，大大加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。?）把圖形接口繞行到）把圖形接口繞行到AGP通道上，解決了通道上，解決了PCI帶寬問題，使帶寬問題，使PCI有更多的能力負(fù)責(zé)其它數(shù)據(jù)傳有更多的能力負(fù)責(zé)其它數(shù)據(jù)傳輸。輸。其他總線介紹其他總線介紹USB總線總線1. USB總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) USB的全稱是通用串行總線（的全稱是通用串行總線（Universal Serial Bus），它是一種支持即插即用的新型串），它是一種支持即插即用的新型串行接口。行接口。USB要比標(biāo)準(zhǔn)串行接口快得多，其數(shù)據(jù)要比標(biāo)準(zhǔn)串行接口

53、快得多，其數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)傳輸率可達(dá)4Mbps12Mbps。USB除了具有較除了具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率外，它還可以為外設(shè)提供支持。高的數(shù)據(jù)傳輸率外，它還可以為外設(shè)提供支持。USB總線具有以下特點(diǎn)：總線具有以下特點(diǎn)：（1）為所有的）為所有的USB外設(shè)提供了單一的、易于操作外設(shè)提供了單一的、易于操作的連接類型。的連接類型。（2）排除了對(duì)鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和打印機(jī)）排除了對(duì)鼠標(biāo)、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和打印機(jī)不同接口的需求。不同接口的需求。（3）支持熱插拔。）支持熱插拔。（4）支持）支持PNP（Plag and Play）即插即用。）即插即用。（5）在設(shè)備供電方面提供了靈活性。）在設(shè)備供電方面提供了靈活性

54、。（6）USB傳輸線能夠提供傳輸線能夠提供100mA的電流，而帶電的電流，而帶電源的源的USB Hub使得每個(gè)接口可以提供使得每個(gè)接口可以提供500 mA的的電流。電流。（7）USB V1.1規(guī)范提供全速規(guī)范提供全速12Mbit/s的模式和的模式和低速低速1.5Mbit/s的模式，的模式，USB V2.0規(guī)范提供高達(dá)規(guī)范提供高達(dá)480Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以適應(yīng)各種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以適應(yīng)各種不同類型的外設(shè)。類型的外設(shè)。（8）針對(duì)突然發(fā)生的非連續(xù)傳輸設(shè)備，如音頻和）針對(duì)突然發(fā)生的非連續(xù)傳輸設(shè)備，如音頻和視頻設(shè)備，視頻設(shè)備，USB在滿足帶寬的情況下才進(jìn)行該類在滿足帶寬的情況下才進(jìn)行該

55、類型的數(shù)據(jù)傳輸。型的數(shù)據(jù)傳輸。（9）為了適應(yīng)各種不同類型外圍設(shè)備的要求，）為了適應(yīng)各種不同類型外圍設(shè)備的要求，USB提供了提供了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型。種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型。（10）USB使得多個(gè)外圍設(shè)備可以跟主機(jī)通信，使得多個(gè)外圍設(shè)備可以跟主機(jī)通信，最多支持最多支持127個(gè)設(shè)備。由于電腦的個(gè)設(shè)備。由于電腦的USB接口有限，接口有限，必須使用必須使用USB HUB增加分支，根據(jù)規(guī)范增加分支，根據(jù)規(guī)范USB Hub最多可提供最多可提供7個(gè)分支。個(gè)分支。IEEE1394 IEEEl394是一種高性能的串行總線。應(yīng)用范圍是一種高性能的串行總線。應(yīng)用范圍主要是那些帶寬要求超過主要是那些帶寬要求超過10

56、0Kbit/s的硬盤和視的硬盤和視頻外設(shè)。利用同樣的四條信號(hào)線，頻外設(shè)。利用同樣的四條信號(hào)線，IEEE1394即即可以同步傳輸，也可以支持異步傳輸。這四根信可以同步傳輸，也可以支持異步傳輸。這四根信號(hào)線分為差模時(shí)鐘信號(hào)線對(duì)和差模數(shù)據(jù)線對(duì)。號(hào)線分為差模時(shí)鐘信號(hào)線對(duì)和差模數(shù)據(jù)線對(duì)。 IEEE1394規(guī)范得到了很好的定義，而且基于規(guī)范得到了很好的定義，而且基于IEEE規(guī)范的產(chǎn)品也出現(xiàn)在了市場上。目前，規(guī)范的產(chǎn)品也出現(xiàn)在了市場上。目前，IEEE1394解決方案的價(jià)位被認(rèn)為可以同解決方案的價(jià)位被認(rèn)為可以同SCSI磁磁盤接口相競爭，但它不適用于一般的桌面連接。盤接口相競爭，但它不適用于一般的桌面連接。IE

57、EE1394的特點(diǎn)的特點(diǎn) IEEEl394是一種新型的高速串行總線，它具有是一種新型的高速串行總線，它具有以下顯著的特點(diǎn)：以下顯著的特點(diǎn)：（1）高傳輸速率）高傳輸速率（2）采用同步傳輸和異步傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。）采用同步傳輸和異步傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。（3）可以實(shí)現(xiàn)即插即用并支持熱插拔）可以實(shí)現(xiàn)即插即用并支持熱插拔 上述特點(diǎn)使它可廣泛地應(yīng)用于多媒體聲卡、圖上述特點(diǎn)使它可廣泛地應(yīng)用于多媒體聲卡、圖像和視頻產(chǎn)品、打印機(jī)、掃描儀的圖像處理等方像和視頻產(chǎn)品、打印機(jī)、掃描儀的圖像處理等方面，尤其是磁盤陣列、數(shù)字照相機(jī)，顯示器和數(shù)面，尤其是磁盤陣列、數(shù)字照相機(jī)，顯示器和數(shù)字錄像機(jī)等。字錄像機(jī)等。IBM

58、PC/XT總線插槽引腳信號(hào)總線插槽引腳信號(hào)電源及其他電源及其他10根：根： OSC CLK 5V 12V GND狀態(tài)線狀態(tài)線3根根 ： I/O CH CK I/O CH RDY CARD SLCTD地址線地址線20根根 A0A19地址總線， 單向輸出，由CPU或DMAC發(fā)出數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線8根根 D0D7 數(shù)據(jù)總線，雙向輸出控制線控制線21根根IBM PC/XT總線插槽引腳信號(hào)總線插槽引腳信號(hào)GNDRESET +5VIRQ2-5VDRQ2-12V+12VGNDMEMWMEMRIOWIORDACK3DRQ3DACK1DRQ1DACK0CLOCKIRQ7IRQ6IRQ5IRQ4IRQ3DACK2T/C

59、ALE+5VOSCGNDI/O CH CKD7D6D5D4D3D2D1D0I/O CH RDYAENA19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 總線控制器總線控制器8288發(fā)出發(fā)出:ALE 地址鎖存允許信號(hào)MEMR 存儲(chǔ)器讀控制信號(hào) MEMW 存儲(chǔ)器寫控制信號(hào)IOR I/O端口讀控制信號(hào)IOW I/O端口寫控制信號(hào) 外設(shè)發(fā)向外設(shè)發(fā)向8259A:IRQ2IRQ7 中斷請(qǐng)求信號(hào) IBM PC/XT總線插槽引腳信號(hào)總線插槽引腳信號(hào)GNDRESET +5VIRQ2-5VDRQ2-12V+12VGNDMEMWMEMRIOWIORDACK3DRQ3

60、DACK1DRQ1DACK0CLOCKIRQ7IRQ6IRQ5IRQ4IRQ3DACK2T/CALE+5VOSCGNDI/O CH CKD7D6D5D4D3D2D1D0I/O CH RDYAENA19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0 與與DMAC有關(guān)的信號(hào)有關(guān)的信號(hào) AEN 地址允許信號(hào)，地址允許信號(hào)， 由由DMAC 發(fā)出，發(fā)出， 切除切除CPU對(duì)總線的控制對(duì)總線的控制 為為1時(shí)，時(shí)，DMAC控制總線控制總線 為為0時(shí)，時(shí)，CPU 控制總線控制總線 DRQ1 DRQ3 通道通道13 DMA請(qǐng)求信號(hào)請(qǐng)求信號(hào) DACK0 DACK3 通