微机原理与接口技术3 微型计算机总线系统

第3章微型计算机总线系统本章主要内容：☆微型计算机总线概述☆微型计算机常见的系统总线☆微型计算机常见的外部总线§1概述一、什么是总线？总线：是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路，是计算机各部件之间的传送数据、地址和控制信息的公共通路，它能分时地发送与接收各部件的信息。二、总线的组成传输计算机内部所有的数据信息传输计算机内部所有的地址信息传输计算机内部所有的控制或状态信号提供接口卡与外接设备所需的电源总线的组成数据总线地址总线控制总线电源线三、总线的分类CPU插槽片内总线PCI总线系统总线AGP加速图形接口插槽局部总线RS232串行总线外设总线四、总线的标准化与总线的性能指标2.总线的性能指标(1)总线宽度：即总线位宽，能同时传送数据的二进制位数，单位为位(bit)。(2)总线频率:一秒钟能够传送数据的次数，通常用MHz表示。(3)总线带宽:每秒钟总线上可传送的数据总量，通常以MB/s为单位。1.总线的标准化不同的总线下列特性不同：(1)物理特性：即总线的物理连接方式；(2)功能特性：功能特性描述总线中每一根线的功能；(3)电气特性：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围；(4)规程特性：定义各条物理线路的工作规程和时序关系。不同厂商生产的相同功能的部件互换使用——要求总线标准化。总线带宽＝(总线宽度/8位)×总线频率五、总线数据传输的过程请求总线利用总线进行信息传送的主控模块申请总线，以便取得总线控制权总线仲裁多个主控模块同时申请总线使用权时，系统根据某种算法做出裁定，把总线的控制权赋予某个主控模块。寻址(目的寻址)主控模块取得总线控制权后，由该模块进行寻址，通知被访问的模块进行信息传输信息传输主控模块与访问模块之间进行数据传输错误检测一、微型计算机总线的发展：•1981年PC/XT使用的XT总线或PC总线（8位）•1984年PC/AT使用的AT总线即ISA总线（16位）•1988年386使用的EISA总线（32位）•1989年486使用的VESA总线（32位局部总线）•1993年Pentium使用的PCI总线（32位）•1997年后PII使用的AGP总线（32位）•1999年PentiumIII/4使用的PCI-X总线(扩展的PCI总线）•2002年Pentium4使用的PCIExpress总线*（串行）•1995年USB总线（外部串行总线）•1995年1394总线（火线，外部高速串行总线）§2常用系统总线二、PC/XT总线：1.PC/XT总线简介PC/XT总线专指IBM公司1981年推出的基于准16位机PC/XT机使用的总线，也称为8位ISA总线，它是微型计算机系列总线发展的起点。2.PC/XT总线的特点：(1)PX/XT总线支持1KB的I/O地址空间、20位存储器地址空间、8位数据存取。(2)每个双列扩展槽有62个引脚，代表不同信号。每个扩展槽对应管脚意义相同的连在一起，再连到总线的相应信号线上，故接口卡可插于任意扩展槽中。(3)除满足特殊需要的12V电源外，其他信号均与TTL电平兼容。3.PC/XT总线的信号线地址线：20根数据线：8根控制线：21根状态线：2根BA1234567891011121314151617181920212223242526272829303112345678910111213141516171819202122232425262728293031IOCHKD7D6D5D4D3D2D1D0IOCHRDYAENA19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0GNDRESET+5VIRQ2-5VDRQ2+12VCARDSLCTD-12VGNDMEMWMEMRIOWIORDACK3DRQ3DACK1DRQ1DACK0CLKIRQ7IRQ6IRQ5IRQ4IRQ3DACK2T/CALE+5VOSCGND数据线D7~D0地址线A19~A03.PC/XT总线的信号线——控制线AEN：地址允许信号ALE：地址锁存允许信号IOR/IOW：I/O读写控制MEMR/MEMW：存储器读写控制T/C：DMA终止计数信号DRQ3～DRQ1：DMA请求信号IRQ7～IRQ2：中断请求信号DACK3~DACK0：DMA响应信号RESET：系统复位信号。IOCHRDY——I/O通道准备好IOCHCK——I/O通道检查信号3.PC/XT总线的信号线——状态线BA1234567891011121314151617181920212223242526272829303112345678910111213141516171819202122232425262728293031IOCHKD7D6D5D4D3D2D1D0IOCHRDYAENA19A18A17A16A15A14A13A12A11A10A9A8A7A6A5A4A3A2A1A0GNDRESET+5VIRQ2-5VDRQ2+12VCARDSLCTD-12VGNDMEMWMEMRIOWIORDACK3DRQ3DACK1DRQ1DACK0CLKIRQ7IRQ6IRQ5IRQ4IRQ3DACK2T/CALE+5VOSCGND三、ISA总线：1.ISA总线简介ISA（IndustryStandardArchitecture）总线是于1984年由Intel、IEEE和EISA集团联合开发出的工业标准体系结构总线。2.ISA总线的特点：(1)总线支持力强，支持64KB的I/O地址空间、24位存储器地址空间、8/16位数据存取、15级硬件中断、7个DMA通道等。(2)16位ISA总线是一种多主控（MultiMaster）总线，可通过系统总线扩充槽中的MASTER的信号线实现。(3)支持8种类型的总线周期，分别为8/16位的存储器读周期、8/16位的存储器写周期、8/16位的I/O读/写周期、8/16位的I/O读/写周期、中断请求和中断响应周期、DMA周期、存储器刷新周期和总线仲裁周期。3.ISA总线的信号线简介A1B1B31A1A31D1A31C1D18C18外内10.16138.52.54138.5单位：mm8位插槽16位插槽扩展部分16位/8位总线，用于286—P4数据宽度=16位，总线频率=8MHz，数据传输率=16MB/S3.ISA总线的信号线简介BA1234567891011121314151617181920212223242526272829303112345678910111213141516171819202122232425262728293031IOCHKSD7SD6SD5SD4SD3SD2SD1SD0IOCHRDYAENSA19SA18SA17SA16SA15SA14SA13SA12SA11SA10SA9SA8SA7SA6SA5SA4SA3SA2SA1SA0GNDRESETDRV+5VIRQ9-5VDRQ2+12VOWS-12VGNDSMEMWSMEMRIOWIORDACK3DRQ3DACK1DRQ1REFRESHCLKIRQ7IRQ6IRQ5IRQ4IRQ3DACK2T/CBALE+5VOSCGNDDC123456789101112131415161718123456789101112131415161718SBHELA23LA22LA21LA20LA19LA18LA17MEMRMEMWSD8SD9SD10SD11SD12SD13SD14SD15MEMCS16IOCS16IRQ10IRQ11IRQ12IRQ13IRQ14DACK0DRQ0DACK5DRQ5DACK6DRQ6DACK7DRQ7+5VMASTERGNDISA总线基本插槽ISA总线扩展插槽四、PCI(PeripheralComponentInterconnect)总线简介：32位总线，用于Pentium以后,是一种通用局部总线，不受CPU限制数据宽度=32位，总线频率=33MHz，数据传输率=132MB/S升级可达264MB/S（64位数据宽度）外内A1B1B49B52B62A49A52A6277.481.191.27单位：mmPCI总线简介：PCI总线设备AD64~AD32AD31~AD0C/BE3~C/BE0C/BE7~C/BE4PAR64REQ64ACK64PARINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITDOTCKTMSTRSTDEVSELFRAMETRDYIRDYSTOPIDSELPERRSERRREQGNTCLKRST64位总线扩展信号(可选)中断信号支持Cache的信号边界扫描信号地址/数据线(必选)接口控制信号错误报告信号仲裁信号系统信号一、RS-232总线简介：RS-232总线是由美国电子工业联合会与Bell公司一起开发的协议，它已被广泛应用于微机与微机之间、微机与外部设备之间的数据通信。RS-232的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准”。工业控制的RS-232口一般只使用RXD、TXD、GND三条线。RS-232总线的详细内容请参阅第12章。§3常用外设总线二、IEEE1394总线：1.IEEE1394简介：IEEE1394接口是苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口（firewire）。2.IEEE1394的主要特点：(1)优越的实时性；(2)连接方便，支持热插拔、即插即用功能；(3)总线直接提供电源；(4)通用性强。3.IEEE1394总线的接口信号：VPVGTPB+TPBTPA+TPA三、USB通用串行总线：1.USB总线简介：USB（UniversalSerialBus）是一种新型的外设接口标准，采用通用连接器和自动配置及热插拔技术和相应的软件,实现资源共享和外设的简单快速连接。2.USB总线的主要特点：(1)使用方便；(2)传输速度快；(3)连接灵活；(4)独立供电。作业简述以下PC/XT总线接口信号的含义：A16-A0、D7-D0、AEN、ALE、IOR#、IOW#、MEMR#、MEMW#、IRQX、RESET、CLK、OSC。