第2講計(jì)算機(jī)分類與總線概念

第2講計(jì)算機(jī)分類與總線概念第2講從應(yīng)用角度對(duì)計(jì)算機(jī)分類及所分兩類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的位數(shù)和總線本講內(nèi)容從應(yīng)用角度對(duì)計(jì)算機(jī)分類及所分兩類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的位數(shù)和總線計(jì)算機(jī)按用途分類及各類的特點(diǎn)用于控制的計(jì)算機(jī)又被稱之為嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)以測(cè)控為目標(biāo)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，品種繁多。這類計(jì)算機(jī)追求的是多功能、高速度、高可靠性。是以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。用于數(shù)值計(jì)算的計(jì)算機(jī)這類計(jì)算機(jī)以計(jì)算和文檔管理、數(shù)據(jù)庫管理、進(jìn)行各種設(shè)計(jì)、分析計(jì)算以及良好的網(wǎng)絡(luò)功能為目標(biāo)，要求運(yùn)行速度越高越好。分為大、中、小、微4種系列，發(fā)展最快的是微型機(jī)。計(jì)算機(jī)按用途分為兩大類：如下本講內(nèi)容從應(yīng)用角度對(duì)計(jì)算機(jī)分類及所分兩類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的位數(shù)和總線微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)運(yùn)算器控制器寄存器組

內(nèi)存儲(chǔ)器總線輸入輸出接口電路外部存儲(chǔ)器、外部設(shè)備、軟件微處理器微型計(jì)算機(jī)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)層次硬件BIOSOS應(yīng)用程序用戶程序微機(jī)系統(tǒng)組成硬件軟件微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)

微型計(jì)算機(jī)（主機(jī)）外設(shè)運(yùn)算器（ALU）控制器（CU）寄存器陣列鍵盤、鼠標(biāo)顯示器、打印機(jī)軟驅(qū)、硬盤、光驅(qū)掃描儀、微處理器內(nèi)存儲(chǔ)器（ROM,RAM）輸入/輸出接口（I/O）

系統(tǒng)軟件應(yīng)用（用戶）軟件明確3個(gè)概念、3個(gè)層次微處理器（Microprocessor）一個(gè)大規(guī)模集成電路芯片的CPU內(nèi)含控制器、運(yùn)算器和寄存器等微機(jī)中的核心芯片微型計(jì)算機(jī)（Microcomputer）通常指主機(jī)部分：微處理器+內(nèi)存+I/O接口還有一般的說法：微機(jī)、微型機(jī)、微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（Microcomputersystem）指由硬件（主機(jī)及外設(shè)）和軟件共同組成的完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，真正可投入使用的計(jì)算機(jī)。核心級(jí)——微處理器中央處理器，簡(jiǎn)稱CPU（CentralProcessingUnit），是計(jì)算機(jī)的核心，計(jì)算機(jī)的速度和其他性能首先取決于CPU的性能。CPU主要包括：運(yùn)算器ALU控制器CU寄存器組RegistersCPU的內(nèi)部總線實(shí)現(xiàn)運(yùn)算功能和執(zhí)行指令的控制功能本講內(nèi)容從應(yīng)用角度對(duì)計(jì)算機(jī)分類及所分兩類計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)的位數(shù)和總線計(jì)算機(jī)最重要的兩個(gè)概念：位數(shù)和總線位數(shù)：位數(shù)指計(jì)算機(jī)內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的根數(shù)(又稱為數(shù)據(jù)線寬度)，它表示計(jì)算機(jī)一次能傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的最大位數(shù)。計(jì)算機(jī)總線微機(jī)CPU內(nèi)部有多套總線，其外部也有多套總線?？偩€是構(gòu)成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的構(gòu)架，是一臺(tái)計(jì)算機(jī)的多個(gè)系統(tǒng)部件之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓餐ǖ?。借助總線連接，計(jì)算機(jī)在各系統(tǒng)部件之間傳送地址、數(shù)據(jù)和控制信息。因此，總線是多個(gè)模塊電路或設(shè)備之間傳送信息的一組公用信號(hào)線。任何一套計(jì)算機(jī)總線都包含地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線三種。一個(gè)微機(jī)有多套這樣的總線。現(xiàn)代微機(jī)的處理器(CPU)內(nèi)也包含有多套總線，才能進(jìn)行流水線作業(yè)，同時(shí)進(jìn)行多種數(shù)據(jù)的傳送。計(jì)算機(jī)總線類別1.2.1微機(jī)的內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線、外部總線1)內(nèi)部總線

(又稱為板級(jí)總線，主要用于主板上各元件之間的數(shù)據(jù)傳送)(1)I2C總線(2)SPI總線(串行外圍設(shè)備接口)(3)SCI總線(串行通信接口)2)系統(tǒng)總線（主要用于主板與插板之間的數(shù)據(jù)傳送）(1)ISA總線(2)EISA總線(3)VESA總線(4)PCI總線(5)3GIO總線3)外部總線(1)RS-232C總線（串行總線）(2)RS-485總線（串行總線）(3)USB總線（串行總線）(4)CAN總線（串行總線）(5)IEEE-488總線（并行總線）介紹一款內(nèi)部總線－SCI總線SCI總線，指的是計(jì)算機(jī)CPU所具有的全雙工的以CPU電平輸入輸出的串行通信接口總線。在CPU與具有SCI總線的其它芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送時(shí)，可以直接使用CPU的SCI端口連接總線進(jìn)行傳送。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：CPU芯片2RXTX芯片1RXTX芯片NRXTXRXTXSCI總線介紹一款系統(tǒng)總線－PCI總線PCI總線是一種高帶寬、獨(dú)立于處理器的總線。它主要用于高速外設(shè)和主機(jī)相連，如磁盤控制器、網(wǎng)絡(luò)接口控制卡、圖形顯示適配器等。PCI總線的工作速度與CPU的時(shí)鐘頻率無關(guān)，而是采用自身33MHz的總線頻率，數(shù)據(jù)總線寬度為32位，可擴(kuò)展到64位，所以數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)到132MB/s-264MB/s。PCI總線的特點(diǎn)如下：①PCI總線支持無限突發(fā)傳輸方式。②PCI總線支持并發(fā)工作機(jī)制，即掛接在PCI總線上的外設(shè)能與CPU并發(fā)工作。PCI總線作為CPU和外設(shè)之間的一個(gè)中間層，一個(gè)或多個(gè)PCI總線上的外設(shè)通過PCI控制器和CPU總線相連，所以PCI控制器在處理器和PCI總線之間提供了數(shù)據(jù)緩沖功能，使PCI總線獨(dú)立于處理器。例如當(dāng)處理器要訪問PCI總線上的外設(shè)時(shí)，CPU可以先把數(shù)據(jù)寫到PCI控制器的數(shù)據(jù)緩沖器中，在PCI總線把這些數(shù)據(jù)寫入設(shè)備的過程中，CPU可以處理其它操作。③PCI總線支持多總線的連接方式。PCI總線可以和其它系統(tǒng)總線相聯(lián)接，例如在主板上和ISA、EISA或MCA相聯(lián)接，這樣一來，可將系統(tǒng)中的高速和低速設(shè)備分別掛接在不同的總線上，如將高速設(shè)備掛接在PCI總線上，而將低速設(shè)備掛接在ISA、EISA等低速總線上，高速總線和低速總線之間也可以通過PCI橋聯(lián)接。PCI總線的信號(hào)線包括必備的和可選的兩類，用這些信號(hào)線可以完成尋址、數(shù)據(jù)處理、接口控制、總線仲裁及其它系統(tǒng)功能。PCI總線信號(hào)見圖。介紹一款系統(tǒng)總線－PCI總線必備的信號(hào)線有：①地址數(shù)據(jù)信號(hào)線AD(31～0)，C/(3～0)，PAR；②接口控制線/FRAME，/TRDY，/IRDY，/STOP，/DEVSEL，IDSEL；③錯(cuò)誤報(bào)告線/PERR，/SERR；④仲裁線的/REQ，/GNT；⑤系統(tǒng)信號(hào)線的CLK，/RST?？蛇x的信號(hào)線有：①64位總線擴(kuò)展線AD(63～32)，C/(7～4)，PAR64，/REQ64，/ACK64；②接口控制線/LOCK；③中斷線/INTA，/INTB，/INTC，/INTD；④Cache支持線/SBO，SDONE；⑤JTAG邊界掃描信號(hào)線TDI，TDO，TCK，TMS，。PCI總線通用串行總線USB(universalserialbus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家世界著名的計(jì)算機(jī)和通信公司共同推出的一種接口標(biāo)準(zhǔn)。它基于通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單快速連接，達(dá)到方便用戶、降低成本、擴(kuò)展PC連接外設(shè)范圍的目的。它可以為外設(shè)提供電源，而不像普通的使用串、并口的設(shè)備需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)。另外，快速是USB技術(shù)的突出特點(diǎn)之一，的最高傳輸率可達(dá)12Mb/s，比串