2总线技术

微型计算机接口技术及应用计算机科学与技术系第2章总线技术2.1总线的作用2.2总线的组成2.3总线的标准和性能参数2.4总线传输2.5总线与接口的关系2.6ISA总线2.7现代微机多总线技术2.1总线作用总线：是在模块和模块之间或设备与设备之间的一组进行互连和传输信息的信号线，信息包括指令、数据和地址。作用：信息传输的通道CPUDRAMI/OI/O系统总线面向总线的系统结构2.2、总线的组成按总线功能或信号类型划分为：数据总线：双向三态逻辑，线宽表示了线数据传输的能力。8位/16位/32位/64位地址总线：单向三态逻辑，线宽决定了系统的寻址能力。n位地址线可寻址2n控制总线：就某根来说是单向或双向。控制总线最能体现总线特点，决定总线功能的强弱和适应性。电源地线CPU地址总线（AB）RAMI/O接口I/O设备ROM数据总线（DB）控制总线（CB）总线形成2.3.总线的主要性能参数总线标准:总线进行连接和传输信息时，应该遵守的一些协议与规范。总线频率：MHz表示的工作频率，是总线速率的一个总要参数。总线宽度总线的数据传输率总线的数据传输率=(总线宽度/8位)×总线频率例：PCI总线的总线频率为33.3MHz，总线宽度为64位的情况下，总线数据传输率为266MB/s。物理特性:总线物理连接方式，总线根数、插头和插座形状，引脚排列等。功能特性:描述一组总线中每一根线的功能。电器特性:定义每根线上信号的传递方向以及有效电平范围。一般定义送入CPU的信号为输入信号，从CPU中送出的信号是输出信号。低电平有效的信号用信号名上一横线或信号名后带#来表示。时间特性:定义每一根线在什么时候有效，这和总线操作的时序有关。2.4、总线的数据传输总线完成一次数据的传输时间称为一个总线周期，一个总线周期可分为四个阶段：申请分配阶段寻址阶段传输阶段结束阶段2.6、ISA总线（IndustryStandardArchitecture）1、问题的提问：最早的PC总线是IBM公司于1981年推出的基于8位机PC/XT的总线，称为PC总线。1984年IBM推出了16位PC机PC/AT，其总线称为AT总线。然而，IBM从未公布过他们的AT总线规格。由Intel公司IEEE和EISA集团联合开发了与IBM/AT原装机总线意义接近的ISA总线，即8/16位的“工业标准结构”总线。3、ISA总线结构CPU地址总线（AB）RAMI/O接口I/O设备ROM数据总线（DB）控制总线（CB）总线形成面向CPU的单总线结构特点：总线跟CPU密切相关2、主要性能指标（1）I/O地址空间0100H~03FFH（2）24位地址线可直接寻址的内存空间为16MB（3）8/16位数据线（4）引脚数：62+36=98线（5）最大任意16位（bit）（6）最高时钟频率8MHz（7）最大传输率16MB/s（8）中断功能（9）DMA通道功能（10）开放式总线结构，允许多个CPU共享系统资源。3、ISA扩展I/O插槽8位ISA扩展I/O插槽由62个引脚组成，用于8位的插卡。8/16位ISA扩展槽①8位62线插槽②附加高8位36线插槽.ISA总线扩展槽引脚及定义62线1.地址线A0～A920条2.数据线D0～D98条3.控制线：21条4.状态线：2条1.地址线：7线2.数据线：8线3.其他控制线、地、电源等36线附加槽62芯8位基本ISA插槽36芯16位扩充ISA插槽ＩＳＡ总线EＩＳＡ总线拓展：EISA总线1.EISA产生的背景•ISA总线对286以下的PC机是方便的，但对于386DX以上的提及具有32位地址线和数据宽度的PC机来说，不能满足要求。影响了32位微处理器的发挥。•IBM推出了32位，采用MCA微通道总线技术，但由于IBM对MCA技术采用了严格的许可证制度，使得其他厂商不能采用。同时，MCA与PC/AT总线也不兼容，所以除了在PS/2计算机中采用，任其之兼容机中没有得到一定推广。因此，MCA技术是失败的。.为了与MCA总线技术抗衡，Compaq、HP、AST、Epson、NEC等9家公司联合起来在ISA的基础上于1988年推出了32位PC机扩展工业标准结构（ExtendedIndustryStandardArchitecture）即EISA总线。总结：①EISA在结构上与ISA有良好的兼容性，保护了厂商和用户巨大的软硬件投资。②同时又充分发挥和利用32位机的功能。③EISA的推出打破了IBMMAC结构对PC机发展的垄断。2、EISA主要特点：结构与ISA卡完全兼容。开放式结构，与ISA卡完全兼容。全兼容ISA总线，（ISA卡可插入EISA槽中）32位数据线D0-D3132位地址直接寻址范围为4GB.最大时钟频率8.3MHz最大传输率33MHz总线的发展：面向CPU的单总线结构CPU地址总线（AB）RAMI/O接口I/O设备ROM数据总线（DB）控制总线（CB）总线形成面向CPU的双总线结构（以CPU为中心）CPU主存储器I/O接口I/O设备I/O设备I/O设备存储总线I/O总线I/O接口I/O接口面向存储器的双总线结构CPU主存储器I/O接口I/O设备存储总线I/O总线I/O接口I/O设备CPUCPU总线PCI—PCI桥（32/64位）（32/64位）内存总线Cache控制器/PCI桥图形加速器IDE控制器…Ethernet控制器内存PCI总线PCI设备功能部件0～7SCSI控制器ISAEISA等PCI—桥ISA/EISA/等总线设备PCI总线设备以太网多总线结构多总线结构2.7现代微机总线技术（多总线）1多总线CPU总线、存储器总线、PCI总线、ISA总线2总线分层外围设备不必随CPU改变而改变3需要总线桥负责不同总线的信号转换PCI总线结构连接方式结构1、PCI总线是一种PCI是一种先进的局部总线，已成为局部总线新标准。不依附于某个具体处理器的局部总线。2、从结构上，PCI是在CPU与原来的系统之间插入的一级总线，并由桥接电路实现管理，协调数据传送。3、PCI总线支持总线主控技术,允许智能设备取得总线控制权,以加速数据传送.CPUPCI桥接电路DRAM存储器CachePCI局部总线CPU总线PCI总线ISA/EISA桥接电路SCSI卡硬盘卡网卡南桥打印机磁带机扫描仪ISA总线处理器处理器AGP图形控制器8XX系列存储控制中心主存储器CPU总线I/O控制中心中心高速接口PCI总线PCI槽LPCI/FSuperI/O固件中心IDE驱动器USB端口AC’97编码LAN连接中心结构的微机基本结构中心结构的Pentium3微机中心结构(HUB)的特点:存储控制中心用于提供高速AGP接口、动态显示管理、电源管理和内存管理功能。I／0控制中心提供了音频编码和调制解调器编码接口、IDE控制器、USB接口、局域网络接口，并与PCI总线及其插槽连接在一起。固件中心包含了主板BIOS、显示BIOS和可用于数字加密、安全认证等领域的硬件随机数产生器。中心结构抛弃了南北桥结构，即南北桥芯片之间需频繁进行交换的大量数据不再通过PCI总线信息通道进行传送，而是直接在桥路芯片组内部的两块控制芯片之间进行交换。主要有810系列、815系列、820系列、850系列和860系列等。3.PCI主要性能支持10台外设总线时钟33.3MHz/66M最大数据率133MB/S时钟同步方式总线宽度32位（5V）/64位（3.3V）能自动识别外设支持64位寻址具有与处理器和存储器子系统完全并列操作的能力。