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1、课程教学单元,第1章 微型计算机基础知识 第2章 80X86/Pentium微处理器内部结构 第3章 指令系统 第4章 汇编语言程序设计 第5章 8086/8088CPU的总线操作与时序 第6章 微型计算机系统结构 第7章 半导体存储器 第8章 输入输出接口技术 第9章 中断与DMA技术 第10章 定时与计数技术 第11章 并行接口与串行接口 第12章 人机交互接口 第13章 模拟量输入输出接口,第6章 教 学 内 容 6.1 PC/XT微机硬件系统 6.2 微机系统内存结构 6.3 微机常用总线标准 重点：PC/XT系统的组成硬件，PCI、USB、IEEE1394总线特点，虚拟存储器与Cac
2、he概念和基本原理。 难点：总线分类及应用范围,1、微型计算机的系统组成,6.1 PC/XT微机硬件系统,PC/XT机 采用8088微处理器构造的第一代通用微机，处理器为系统的核心，通过AB、DB和CB总线直接或经过驱动形成系统的调度与控制，并与各部件进行数据交换。,PC/XT总线 即PC总线，是微型机最初的一种系统总线，其总线宽度为8位，地址线宽度为20位，总线与CPU的时钟相同，为4.77MHz。,6.1 PC/XT微机硬件系统,2、8088 PC/XT微机体系,8088 PC/XT总线的微机体系结构示意图,6.1 PC/XT微机硬件系统,微处理器,时钟发生器,地址锁存器,数据驱动器,总线
3、控制器,6.1 PC/XT微机硬件系统,256KB ROM,6.1 PC/XT微机硬件系统,6.1 PC/XT微机硬件系统,第6章 教 学 内 容 6.1 PC/XT微机硬件系统 6.2 微机系统内存结构 6.3 微机常用总线标准,6.2 微机系统内存结构,1、存储器系统的分层,解决微机中不同部件的存储需要,内部存储器,6.2 微机系统内存结构,2、内部存储器的分层,解决存储速度与成本的矛盾,3、高速缓冲存储器Cache,程序访问局部性原理： 对局部范围的存储器地址频繁访问，而对此外的地址访问甚少的现象。,定义： 在32位微机CPU与主存储器之间增设一级或两级高速小容量存储器，称之为高速缓冲存
4、储器。其存取速度比主存快。CPU寻址时当指令或操作数命中就立即存取；未命中则作常规的存储器访问；同时，将所访问相邻指令及相邻数据块复制到Cache中。,6.2 微机系统内存结构,6.2 微机系统内存结构,4、虚拟存储器,定义： 通过硬件和软件的综合，使内存和外存形成一有机整体，操作系统按某种置换算法依次调外存程序进入内存储器，CPU执行程序时感觉是一个速度接近内存却具有外存容量的假想存储器，称为虚拟存储器。,虚地址空间（逻辑地址空间）： 程序可用的空间，由CPU内部结构决定。 实地址空间（物理地址空间）： CPU可访问的内存空间，容量由AB宽度决定。,第6章 教 学 内 容 6.1 PC/XT
5、微机硬件系统 6.2 微机系统内存结构 6.3 微机常用总线标准,1、定义 （Peripheral Component Interconnet）外围部件互连，一种将外围部件以结构化可控制方式连接起来的总线标准，是基于Pentium等而发展的总线。,2、特点 （1）突出的高性能。实现33MHz到133MHz的同步总线操作，传输速率从132MB/s升级到264MB/s，满足当前及以后相当时期内PC传输速率的要求。 （2）良好的兼容性。PCI总线部件和插件接口相对于处理器是独立的，PCI总线支持所有的目前和将来不同结构的处理器，因此具有相对长的生命周期。 （3）支持即插即用Plug-And-Play
6、。对于PCI扩展卡及器件，能够进行全自动配置，PCI设备中包含配置所需设备信息的寄存器。 （4）支持多主控设备系统，支持并发工作，支持无限读写突发工作方式。 （5 ）定义5V和3.3V两种信号环境，3.3V5V的组件技术可使电平平滑过渡。 （6）扩展灵活。PCI总线控制器可任意增加外设。,3、各线含义 （188根，按功能分9组）,地址数据线 接口控制线 错误报告线 仲裁线 系统线 64位扩展线 中断请求线 Cache支持线 JTAG边界扫 描测试线,6.3 微机常用总线标准,6.3 微机常用总线标准,4、多总线系统 (PCI总线通过PCI桥与其它总线连接),6.3 微机常用总线标准,4、多总线
7、系统 （PCI与其它总线混合）,4、多总线系统 （主板上的PCI与ISA插槽）,6.3 微机常用总线标准,6.3 微机常用总线标准,最初由HP公司提出，后被美国电气及电子工程师学会（IEEE）和国际电气技术委员会（IEC）定为测量仪器系统的标准总线，故IEEE-488总线也称HP-IB（HP接口总线）或IEC-IB（IEC接口总线）或GP-IB（通用接口总线）。广泛应用于各种智能仪器仪表中。 IEEE-488总线连接图,SCSI（Small Computer System Interface） 小型计算机系统接口标准，采用了总线专用技术，可连接硬盘驱动器、软盘驱动器、CD-ROM、扫描仪、打印
8、机及多媒体设备等，它是一种系统级接口，可以同时接到各种不同设备，通过高级命令与之通信。 SCSI总线结构图,6.3 微机常用总线标准,Recommanded Standard-232，美国电子工业协会EIA与BELL开发的微机串口通信接口标准，232是识别代号，单端收发，更高性能的有RS-423、RS-422、RS-485等。 RS-232C标准规定有25条连线，最简单只需要使用3根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信，如图a。远距离通信时，一般要在双方的MODEM之间采用一根专用电话线进行通信如图b。,图a,图b,6.3 微机常用总线标准,Universal Serial
9、 Bus Intel,Compaq,Digital,IBM,NEC,Microsoft,Northern Telecom等7家计算机通信公司，于1996共同推出的一种串行接口总线标准。到目前已经有取代现有计算机接口的趋势。,6.3 微机常用总线标准,USB 主要特点 （1）USB集线器使用树形连接，外设数目多达127个。外设安装方便。单级有效长度5m ，可以5级级联达30m。 （2）支持PnP。 （3）USBl.1有两种传送速率最高12Mbps的高速方式和1.5Mbps的低速方式。USB2.0的最高传输速率达480Mbps，适合多媒体数据的传送模式。 （4）USB有同步、中断、批量等3种数据传
10、送模式，可支持数码相机、键盘、打印机等多类外设。 （5）USB利用NRZI编码方式使数据获得同步，其特点是容易实现不同时钟信号的同步。 （6）装置和集线器等低功耗装置可从总线获得电源。,6.3 微机常用总线标准,6.3 微机常用总线标准,全称 IEEE l394High Performance Serial BUS Standard IEEE l394高性能串行总线标准 起源是Apple公司于1993年提出，拟取代SCSI的高速串行总线“FireWire”，后经IEEE协会于1995年12月正式接纳成为一个工业标准。,6.3 微机常用总线标准,IEEE 1394 主要性能特点 （1）通用性强。
11、IEEE l394采用树形或菊花链结构级联，一个接口最多可连接63个不同种类的设备。最长72m。 （2）传输速率高。IEEE 1394a支持100Mbps到400Mbps的传输速率。 （3）实时性好。IEEE的高传输率加上同步传送方式，使IEEE l394对数据的传送具有很好的实时性。 （4）总线提供电源。IEEE 1394总线的6芯电缆中有2条电源线，可向被连接的设备提供410V和1.5A的电源。 （5）系统中任两个带IEEE 1394接口的设备可直接连接而不需要通过PC的控制。各设备之间的关系平等。 （6）IEEE 1394采用设备自动配置技术，允许PnP。,6.3 微机常用总线标准,IE
12、EE 1394总线拓扑结构图,6.3 微机常用总线标准,EEEl394与USB的比较 USB和IEEE 1394都是目前流行的高速串行总线。由于PC机的配置和Windows 98/2000的支持及价格优势，USB显得比IEEE 1394更能被大家接受。 IEEE l394的传输速率高于USB。USB1.1的速率是12Mbps，USB 2.0达到480Mbps，而IEEE 1394a的速率达到100400Mbps，IEEE 1394b更是定义了800Mbps3.2Gbps的高速率。 拓扑结构不同。IEEE 1394不需要象USB一样的集线器就可以连上63个设备，并能用桥接器再将一些功能独特的子模
13、块连接起来。IEEE 1394设备之间也不需要类似USB的宿主机的存在，数据直接在两设备间就可以传输。,6.3 微机常用总线标准,微机常用总线性能指标对比,1、作图题： 画出PX/XT系统的组成，说明各芯片的作用 2、名词解释： 虚拟存储器、Cache、程序局部性原理 3、论述题： PCI总线的特点 比较IEEE1394和USB的区别 4、选择题： USB是一种（ ）总线 A:局部 B:内 C:外 D:片间 8088对I/O端口寻址的总线是（ ） A:A0-A15 B:A0-A9 C:A0-A8 D:A0-A19 Cache的作用是提高（ ） A:CPU读写数据速度 B:CPU速度 C:内存容量 D:总线速度,请您练习,
