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2/21/20201第5章微机系统的总线技术5.1总线概述5.2系统总线5.3局部总线5.4其他总线介绍2/21/202025.1总线概述总线和总线标准一、总线（BUS）定义总线：在多于2个模块(设备或系统)间传送信息的公共通路；由传输信息的物理介质及一套管理信息传输的通信规则(协议)所组成。特点：“公用性”，即同时挂接多个模块或设备。2个模块或设备之间专用的信号连接线不能称为总线。第五章微机系统的总线技术§9.1总线概述2/21/20203第五章微机系统的总线技术§9.1总线概述二、分类片内总线(元件级/芯片总线):微处理器芯片内部引出的总线，用微处理器构成一个部件（如CPU插件）或是一个很小的系统时信息传输的通路。内总线(系统/板级/微机总线):用于微机系统中各插件之间信息传输的通路。外总线(通信总线):微机系统之间或微机系统与其他系统（仪器、仪表、控制装置）之间信息传输的通路。2/21/20204第五章微机系统的总线技术§9.1总线概述三、片内总线的作用包括地址总线(AB)、数据总线(DB)和控制总线(CB)，了解这三组总线的具体组成、用途及相互关系，对于解决微机系统的应用和接口问题十分重要。四、总线标准总线标准是国际公布或推荐的互连各个模块的标准。它是把各种不同模块组成计算机系统(或计算机应用系统)时必须遵守的规范。2/21/20205第五章微机系统的总线技术§9.1总线概述总线标准的优点：•采用总线标准为计算机接口的软硬件设计提供方便。•使硬件接口芯片设计相对独立，为接口软件的模块设计带来方便。总线标准包括∶机械结构规范；功能规范；电气规范。总线性能主要体现：总线宽度；总线频率。2/21/20206第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线概述是I/O总线，即主板上看到的I/O接插槽；都是向上兼容的；都是原始的总线设计，实际上是将微处理器芯片总线经缓冲后直接映射到系统总线上而形成的。5.2系统总线2/21/20207第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线5.2.2ISA（IndustryStandardArchitecture）总线的特点一、特点：由8位PC总线扩展而成；用于PC/AT机中的总线是16位；386以上的32位微机系统中也大量采用ISA总线；又称为PC－AT总线。ISA总线接插槽为62＋36芯长短两个接插槽。2/21/20208第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线二、总线信号ISA总线分4大类：数据传输总线地址总线控制总线时钟、定时与电源2/21/20209第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线5.2.3EISA（ExtendedIndustryStandardArchitecture）总线的特点一、特点：ISA总线的扩展；支持多个总线主控器；增加突发式传送（BurstTransfer）；高性能的32位标准总线；可同时存在多个master；由EISA总线提供公平的循环优先总线仲裁。2/21/202010第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线二、4种数据传送方式1.突发式传送总线上进行16位/32位的块数据传送(在主/从间)；每个周期1个BCLK。(数据传送周期)2.非突发式传送一般传送，每个周期为2BCLK。3.Peck-Poke和锁定交换传送4.非匹配数据传送(Mismatchedtype)传送的源和目的数据宽度不一致，由EISA总线自动完成数据宽度的转换。2/21/202011第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线三、总线扩展槽(连接器)上、下分层，上层：ISA总线；下层：新增信号总线四、总线信号分类地址与数据总线；数据传送控制总线；总线仲裁信号；其他功能2/21/202012第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线2/21/202013第五章微机系统的总线技术§5.2系统总线五、82350EISA芯片组82352EISABusBuffers(EBB)82355BusMasterInterfaceController(BMIC)82357IntegrateSystemPeriphral(ISP)82358EISABusController(EBC)图8-7EISA计算机系统框图80386或80486CPU80387协处理器RAM/控制存储器总线软硬盘控制器82357集成系统外设接口82358EISA总线控制器82352数据缓冲器82352地址缓冲器控制总线地址总线数据总线VGA显示接口EISA扩展卡82355总线主接口EISA总线这些可以是扩展卡或系统板的部分2/21/202015第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线5.3.2PCI（PeripheralComponentInterconnect)总线一、PCI总线ISA是8位/16位总线，最高数据传输率为8MB/S。EISA用于8位/16位/32位系统，最高数据传输率为32MB/S。1991年下半年Intel提出PCI概念，成立PCI专门权益组织PCISIG(PCISpecialInterestGroup)1992.6.22PCI1.01995.6.1PCI2.1支持64位数据通信。(66MHz)2/21/202016第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线二、PCI总线的主要特点1.突出的高性能528MB/S(66MHz,64位)速率，支持burst突发、猝发传送。2.良好的兼容性总线部件和插件接口相对于处理器是独立,支持不同结构的处理器。3.支持PnP—即插即用自动配置PCI总线部件及插件。2/21/202017第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线4.多主设备能力—总线仲裁能力5.提供数据和地址奇偶校验功能。6.优良的软件兼容性7.定义了两种电压的信号环境3.3V-5V的组件技术使电压平滑过渡。8.相对的低成本2/21/202018第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线PCI总线为系统提供了一个高速数据传输通路。系统内的各设备可以直接或间接地挂在总线上。各个设备通过局部总线可以完成数据的快速传送。从而解决了使用传统的I/O总线(ISA/EISA)系统中数据传输的瓶颈问题。2/21/202019三、PCI总线信号1.地址数据信号:AD[00]~AD[31]：多路复用;C/BE[0]#~C/BE[3]#：总线命令/字节允许;PAR：对AD[00]~AD[31],C/BE[0]#~C/BE[3]#作奇偶校验2.接口控制信号FRAME#、TRDY#、IRDY#、STOP#、DEVSEL#、LPSEL#、LOCK#3.错误报告信号PERR#,SERR#第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线2/21/202020第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线4.仲裁信号(总线主设备用):REQ#、GNT#5.系统信号:CLK、RST#6.64位扩展信号：AD[32]~AD[63],C/BE[4]#~C/BE[7]#，PAR64,REQ64,ACK647.中断请求信号：INTX#8.Cache支持：SBO#，SDONE#9.JTAG/边界扫描测试引脚,可选接口，124个信号线用于连接PCI卡，2×622/21/202021四、PCI总线传输简介第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线2/21/202022第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线2/21/202023五、PCI总线的发展1992年6月22日发布PCI1.0版技术规范；1993年4月发布PCI2.0修订版；l995年l季度发布PCI2.l修订版；l998年l2月完成、l999年2月发布PCI2.2修订版。几乎所有的X86桌面操作系统—Windows、Linux都支持PCI总线设备。一、PCI-X总线2000年，PCI-SIG组织发表了新的、更快速的PCI-X总线。第五章微机系统的总线技术§9.3PCI总线2/21/202024PCI-X可以支持不同的工作频率，PCI-X能控制的外设数量不同：66MHz下，最多可支持4个PCI设备；100MHz下，支持2个PCI设备；133MHz下，只能支持1个PCI设备,在64位总线下，拥有1066MB/S的带宽，这对光纤接口，千兆以太网接口等对带宽要求很高的应用而言，具有很大优势。PCI-X和PCI设备既能单独存在于系统中，也能共存于—个系统。PCI-X当前主要应用于服务器、工作站、嵌入式系统和信息交换环境。第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线2/21/202025二、PCI-Express总线由Intel主导制订的PCI-Express就是一种高性能的I/O总线。PCI-Express被称为第三代I/0总线技术，第一代指ISA总线，第二代指PCI总线，第三代即指PCI-Express，所以原名称为“3GIO”(ThirdGenerationInput/Output)。第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线2/21/202026PCI-Express采用串行通信模式，以及同0SI网络模型相类似的分层结构，该分层结构自上至下内软件层、会话层、事务处理层、数据链路层和物理层组成，其具体的信号是一对低电压、分离驱动的电脉冲，一时负责传送，一对负责接收，并通过一个被称为MSI(MessageSignaledInterrupt，基于通信信号的中断控制)的轮询方法来管理中断请求、电源管理请求和复位请求等系统信息。第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线2/21/202027PCI-Express的设计标准是—完全连续的I/0结构(串行I/0互联);速度可望超过lOGB/S；点对点的连接；低针数接口。PCI-Express是对现有总线技术的一次突破，依照内部独立数据传输通道的数量，可以被PCI-Express可以被配置成x1、x2、x4、x8、xl6、x32甚至于更高，目前PCI-Express最高规格为x32。在xl规格下的数据传输带宽为3l2.5MB/S；在x32规格下的数据传输带宽为10GB/S；PCI-Express总线将首先在服务器领域得到应用和普及。第五章微机系统的总线技术§5.3.2PCI总线