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第7章总线7.2总线与总线标准7.132位微处理器的外部引脚CPU系统总线总线插槽ABABDBDBCBCBCPU总线地址锁存缓冲器数据锁存缓冲器总线控制逻辑I/O接口存储器系统I/O接口总线的类型按总线连接的对象和所处系统的层次分芯片级总线系统总线局部总线外部总线7.132位微处理器的外部引脚（教材P.27)1.数据线数据线：D63~D0共64位Pentium处理器的外部引脚2.地址线A31~A3：高29位地址线BE7#~BE0#：字节允许信号（存储体选中信号）外围电路对BE7#~BE0#译码以产生A2~A0信号时钟输入CLK是微处理器内部与外部操作的同步时基信号，由时钟（CLK）输入信号来提供。CLK时钟周期：T状态：就是指时钟周期TPentium处理器的外部引脚3.系统控制信号M/IO：=1,表明该总线周期,CPU与存储器交换信息=0,表明该总线周期,CPU与I/O接口交换信息W/R：=1,表明该总线周期,CPU进行写操作=0,表明该总线周期,CPU进行读操作D/C：=1,表明该总线周期,传输的是数据=0,表明该总线周期,传输的是指令代码这三个信号的组合，决定当前总线周期所完成的操作4.总线周期定义信号(输出)“周期”是一段时间CPU通过总线与存储器、I/O交换一个数据所需要的时间称为总线周期Pentium处理器的外部引脚总线周期定义的操作M/IOD/CW/R操作000中断001中止/专用周期010I/O读011I/O写100微代码读101保留110存储器读111存储器写Pentium处理器的外部引脚5.总线控制信号(ADS,RDY)与32位微处理器典型时序(教材P.36)ADS：地址选通信号(输出)该信号由1→0，表明地址线和总线定义信号(M/IO,W/R,D/C)均为有效可用。Pentium处理器的外部引脚RDY：准备就绪信号(输入)该信号由外电路产生→X86RDY=0，表明外部电路(存储器、I/O接口)已经做好数据W/R的准备，能在规定时间内完成数据的读写。RDY=1，表明存储器或I/O不能在规定时间内完成数据的读/写，请CPU延长总线周期。以下为X86的基本总线周期时序图（以pentium为例)Pentium处理器的外部引脚CLKADSADDRM/IO、D/CW/RRDYD0~D31PCHK读读写Pentium非流水线式读写周期时序图(无等待)T1T2T1T2T1T2CLKADSBE0~BE3A2~A31M/IO、D/CW/RRDYD0~D31读写有等待状态总线周期T1T2TWT1T2TWT16.总线仲裁信号(1)HOLD：总线保持请求（输入）(2)HLDA：总线保持响应（输出）ABDBCBX86DMAC高速I/O接口HOLDHLDAPentium处理器的外部引脚7.2总线与总线标准•总线插槽是主板和I/O接口之间的连接器.•PC系列机主板上的总线标准有：XT总线、AT（ISA）总线、EISA总线、VESA总线和PCI总线。1.ISA(AT)总线（P.171)•ISA总线是16位总线,始于286机型。之后在386~奔腾机上都有ISA总线。ISA总线由62芯+36芯两个插槽组成Industrystandardarchitecture工业标准结构主要特性：•数据传输率最高为8MB/S•24根地址线，可寻址16MB存储空间•64KB个可寻址的I/O端口（16根地址线）•一次可进行16位或8位数据存取•15级中断控制•7个DMA通道•可产生I/O等待状态•支持多个主控器（XT总线中只有CPU是唯一的主控设备，而ISA总线可使CPU释放总线由其它主控、器（如DMAC、DRAM刷新控制器等）占用总线）GNDRESETDRVB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22B23B24B25B26B27B28B29B30B31A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15A16A17A18A20A19A22A21A23A24A25A26A27A28A29A30A31D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15D16D17D18C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14C15C16C17C18+5VIRQ9-5VDRQ2-12V0WS+12VGNDSMEMWAT总线插槽引脚分配SMEMRIOWIORDACK3DRQ3DRQ1DACK1REFRESHCLKIRQ7IRQ5IRQ6IRQ4IRQ3DACK2T/CBALE+5VOSCI/OCHCKGNDSD7SD6SD5SD4SD3SD2SD1SD0I/OCHRDYAENSA19SA18SA17SA16SA15SA14SA13SA12SA11SA10SA9SA8SA7SA6SA5SA4SA3SA2SA1SA0MEMCS16I/OCS16IRQ10IRQ11IRQ12IRQ15IRQ14DACK0DRQ0DACK5DACK6DACK7MASTERMEMRMEMWDRQ5DRQ6DRQ7+5VGNDSBHELA23LA22LA21LA20LA19LA18LA17SD8SD9SD10SD11SD12SD13SD14SD15(1).数据线:SD15~SD8,SD7~SD0(2).地址线:SA19~SA0(3).控制线:AEN:地址允许信号。AEN=0,表明CPU控制系统3总线。AEN=1,表明DMAC控制系统3总线。应用:用AEN=0参与端口地址译码。IOR:I/O读命令。IOR=0,把选中的端口寄存器内容→数据线。应用:用IOR=0读取I/O端口。IOW:I/O写命令。IOW=0,把数据线上信息→选中的端口寄存器。应用:用IOW=0对端口进行写操作。中断请求线。IRQ3~7,IRQ9~12,IRQ14~15DMA请求/应答。DRQ0~DRQ3/DACK0~DACK3,DRQ5~DRQ7/DACK5~DACK7使用ISA总线接口的以太网卡PCI总线为高速的I/O子系统（图形显示适配器、网络接口控制器、磁盘控制器等）提供了更好的性能。即插即用特性Peripheralcomponentinterconnect外围部件连接(1)PCI总线2.其他重要的总线PCI是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看，PCI是在CPU和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口，它的工作频率为33MHz/66MHz。32位数据宽度运行，最大传输速度133MB/S；64位数据宽度运行，最大传输速度528MB/S主板上的PCI插槽(2)AGP（AccelerateGraphicsPort)图形加速接口P.189AGP接口是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，AGP不能称为总线，它与PCI总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，但在习惯上我们依然称其为AGP总线。最初传输速度266MB/S（AGP1X）,最高传输速度2.1GB/S(AGP8X)主板上的AGP插槽(3)USB总线(通用串行总线)P.181USB1.1传输速度最高12MB/SUSB2.0传输速度最高480MB/SUSB用一个4针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持USB功能的控制芯片组，USB支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘等，几乎所有的外部设备。USB接口(4)并行I/O接口(硬盘接口)P.180IDE(IntegratedDriveElectronics)ATAIDE即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬盘无法替代的地位。主板IDE接口硬盘IDE接口SATA（SerialATA）使用SATA（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，是未来PC机硬盘的趋势。SerialATA采用串行连接方式，嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。SATA接口硬盘主板上的SATA接口4.32位微型计算机总线结构(P.188)（1）结构发展过程（2）目前的流行结构（南北桥结构）ISA卡ISA卡ISA总线CPU（Pentium）L2Cache一般为512KBDRAM与L2控制器局部总线到PCI桥（北桥）主存DRAM8-256MBPCI卡PCI卡PCI到ISA桥电路（南桥)PCI总线USB接口IDE接口CPU总线主板上的北桥芯片主板上的南桥芯片