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1、第十一章 总线技术,第一节 概述 第二节 ISA总线 第三节 EISA总线 第四节 其他总线,一、 微机总线的分类 按总线所在位置分： 1片内总线：它是位于大规模、超大规模集成芯片内部各单元电路之间的总线，作为这些单元电路之间的信息通路。 2局部总线（也称内部总线）：通常指微机主板上各部件之间的信息通路。由于是一块电路板内部的总线，故又称在板局部总线。 3系统总线（也称外部总线）：是指微机底板上的总线，用来构成微机系统的各插件板、多处理器系统各CPU模块之间的信道。 有时我们把局部总线和系统总线同称为系统内总线。 4通信总线：它是微机系统与系统之间、微机系统与其它仪器仪表或设备之间的信息通路。
2、为与系统内总线区别，通信总线又称为系统外总线。,第一节 概述,按照总线内部信息传输的性质，总线可分为： 数据总线:DB 用于传送数据信息 地址总线:AB 是专门用来传送地址的 控制总线:CB 控制总线包括控制、时序和中断信号线 电源总线:PB 用于向系统提供电源,根据总线的数据传输方式，总线可分为：,并行总线：每个信号都有自己的信号线 优点是信号线各自独立，接口简单； 缺点是电缆数多； 如：IEEE-488总线为并行总线,串行总线：所有信号复用一对信号线 优点是电缆线数少，便于远距离传送； 缺点是接口复杂； RS-232-C、RS-485、USB等总线为串行总线。,二、 总线特性,为了充分发挥
3、总线的作用，每个总线标准都必须有具体和明确的规范说明，通常包括如下几个方面的技术规范或特性： (1) 机械特性：规定模块插件的机械尺寸，总线插头、插座的规格及位置等； (2) 电气特性： 规定总线信号的逻辑电平、噪声容限及负载能力等； (3)功能特性： 给出各总线信号的名称及功能定义； (4) 规程特性：对各总线信号的动作过程及时序关系进行说明。,三 总线数据传输方式,1同步方式,主,从,2异步方式,主,clk,从,比同步方式慢 总线频带窄 总线传输周期长,总线读周期分成两个子周期 寻址子周期 数据传送子周期 在两子周期之间，退出总线，从设备准备数据。,3半同步方式,4分离方式,主,clk,从
4、,wait/ready,wait/ready信号是单向的，不是互锁的。,clk,address,data,第二节 ISA总线,ISA总线,ISA总线从数据线的宽度上，分为8位和16位ISA总线,8位ISA总线接口 8位ISA总线也称为PC总线或XT总线 共有62引脚，其中，数据线8根、地址线20根、控制线21根、状态线2根，还有时钟、电源、地线,16位ISA总线接口 在IBM PC/AT（80286）机上首先使用，故又称为AT总线，在8位PC总线上扩展而成 16位ISA总线在扩展PC总线时，保留了原62芯PC总线信号的大部分定义，仅做了少量更改,8位ISA总线,存储器地址A19A0，最大存储器
5、1M。 I/O地址A15A0，最大64K。 在PC及XT机上实际使用A9A0，I/O范围为000003FFH。,2)数据线D7D0,1)地址线A19A0,3) 控制线 21条,AEN：Address Enable，地址允许信号 PC总线可由CPU或DMA控制器控制，当DMAC控制总线时，8237产生AEN信号，用于禁止CPU控制总线。即：,ALE：Address Latch Enable，地址锁存允许 在ALE的下降沿锁存来自CPU的地址信号,读/写信号 :,IRQ7IRQ2：中断请求信号 总线上的设备通过IRQ7IRQ2向主板上的中断控制器8259发出中断请求，IRQ7IRQ2对应8259的
6、引脚IR7IR2。 8259的8个请求输入端IR7IR0中IRQ0被主板上的系统定时器占用、IRQ1被键盘占用，因此，IRQ0和IRQ1不在PC总线上出现,DRQ3DRQ1 ：DMA请求信号,DMA控制器8237有四个通道，允许四个设备请求进行DMA传送，但通道0用于DRAM刷新，因此，DRQ0不在PC总线上出现,: DMA响应信号,T/C：计数结束信号 一次DMA请求可传送多个字节，当任一DMA通道传送结束时，T/C上出现高电平。 Reset Drv：系统总清信号,I/O通道奇偶校验信号。当I/O通道上的设备或存储器的奇偶校验有错时，该信号有效。 I/O通道准备好信号。该信号为低电平时（未准
7、备好），使CPU或DMA插入等待周期。,16位ISA总线,地址24位，允许最大空间16M,16位数据,16位ISA总线在扩展PC总线时，保留了原62芯PC总线信号的大部分定义，仅做了少量更改,SBHE：总线高字节允许,IRQ15、IRQ14、IRQ12、IRQ11、IRQ10,AT机上使用2片中断控制器8259（主片和从片），可有15级中断请求,DMA请求/响应线,存储器读/写信号,16位访问周期信号,指出当前传送的是16位总线周期,总线主控,当DMA控制器使用总线期间， 为低电平,第三节 EISA总线,EISA总线 1989年，推出486时提出 32位数据总线，支持32位地址通路 总线主控技
8、术，扩展卡上具有总线主控处理器 与ISA兼容，支持多个主模块 可以自动根据需要进行32、16、8位数据间的转换 支持多总线主控模块 扩展卡的安装十分容易，可根据配置文件自动配置系统和扩展板,IBM PC/XT微机系统采用Intel 8088 CPU，它所连接的存储器、I/O设备均为8位，因此，该系统采用8位总线标准。 IBM制定了16位工业标准总线(Industry Standard Architecture) ISA总线，又称AT总线。它保留了原来PC总线的全部62个引脚信号，以便与原PC总线插槽板兼容，同时它又在底板上增加了一个36引脚的插槽，以便增加新的功能。 EISA总线将ISA总线的
9、数据宽度扩展到32位，同时也将寻址能力扩展到4G。不仅如此，EISA总线还推出了一种新的传送方式：猝发传送，数据传送率大大提高。最重要的一点是EISA总线与ISA总线保持向下兼容，ISA标准插卡能直接插入EISA总线插槽内，最大限度地保护了用户的利益。,EISA总线在结构上与ISA兼容，保护了原有投资。同时又充分发挥32位微处理器的功能。它支持32位地址，可寻址4GB地址空间，32位数据宽度，工作频率为8.3MHZ，数据传输率可达33MB/S。,局部总线,CPU 性能提高（80486） 数据传输率提高 图形模式数据量增加（Windows) 需要高速总线 系统总线：信息都经过CPU,向下兼容时任
10、何部件都应能挂总线。 局部总线：快速响应部件（内存、显示、硬盘、网卡等）脱离系统总线接到局部总线上。 局部总线（Local Bus）是CPU周围的接口，以CPU相应速度传送，不改变系统的基本结构。 两标准：VL、PCI,第四节 其他总线,VL Bus,Video Electronic Standards Association ,VESA VESA Local Bus 数据速度为32位，可扩展为64位。 DB与AB直接与CPU相连：速度快，负载重、VL总线插槽不超过 3个，防止CPU负载太重、过热烧毁。 每个插槽上可有一个总线主控设备。 总线速度可达66MHz，VESA设备限速为40MHz。
11、数据传输率可达132MB/s VL卡比其它接口卡长，前端是MCA类插槽（高速33MHz）， 后端是ISA插槽（低速8MHz）。 标准规范不完备，不兼容；只能用于80486，不能用于Pentium,Peripheral Component Interconnect，PCI 一、主要特点,PCI总线,独立于处理器 2) 传输效率高 3) 多总线共存 4) 支持突发传输 5) 支持总线主控方式,6) 采用同步操作 7) 支持两种电压下的扩展卡 8) 具有即插即用功能 9) 合理的管脚安排 10) 预留扩展空间,二、PCI信号定义,PCI总线,系统接口信号 CLK IN：PCI系统总线时钟 最高33M
12、Hz/66MHz，最低0Hz。 PCI大部分信号在CLK的上升沿有效。,2.地址与数据接口信号 AD31:00 T/S：它们是地址、数据多路复用的输入/输出信号, C/BE3:0# T/S：它们是总线命令和字节使能多路复用信号线, PAR T/S：针对AD31:00和C/BE3:0#进行奇偶校验的校验位,在FRAME#有效的第1个时钟，AD31:00上传送的是32位地址，称为地址期 。 在IRDY#和TRDY#同时有效时，AD31:00上传送的为32位数据，称为数据期。,二、PCI信号定义,二、PCI信号定义, STOP# S/T/S：从设备发出的要求主设备终止当前的数据传送的信号。 LOCK
13、# S/T/S：锁定信号, IDSEL IN：初始化设备选择信号 DEVSEL# S/T/S：设备选择信号,3.接口控制信号 FRAME# S/T/S：帧周期信号 IRDY# S/T/S：主设备准备好信号 TRDY# S/T/S：从设备准备好信号,4.仲裁接口信号 REQ# T/S：总线占用请求信号 GNT# T/S：总线占用允许信号,5.错误报告接口信号 PERR# S/T/S：数据奇偶校验错误报告信号 SERR# O/D：系统错误报告信号,6.中断接口信号 PCI有4条中断线，分别是INTA#、INTB#、INTC#、INTD# ，电平触发，多功能设备可以任意选择一个或多个中断线，单功能设
14、备只能用INTA#。,二、PCI信号定义,7. 64位总线扩展信号 AD63:32 T/S：扩展的32位地址和数据多路复用线 C/BE7:4# T/S：总线命令和字节使能多路复用扩展信号线 REQ64# S/T/S：64位传输请求信号 ACK64# S/T/S：64位传输允许信号 PAR64 T/S：奇偶双字节校验,二、PCI信号定义,三、PCI插槽和PCI扩展卡,1.PCI插槽,2.PCI插卡,四、PCI总线命令,表 3.3 PCI总线命令表,五、 PCI总线协议,1PCI总线的传输控制,遵循的管理规则： FRAME#和IRDY#定义了总线的忙/闲状态。 11空闲、00数据、10最后一个数据
15、、01等待状态。 (2) 一旦FRAME#信号被置为无效，在同一传输期间不能重新设置。,(3) 除非设置IRDY#信号，一般情况下不能设置FRAME#信号无效。 (4) 一旦主设备设置了IRDY#信号，直到当前数据期结束为止，主设备一般不能改变IRDY#信号和FRAME#信号的状态。,基于PCI总线的微机系统,通用串行总线（Universal Serial Bus） USB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。 USB是以Intel公司为主,Compaq,IBM，DEC以及NEC等公司共同开发的,96年公布了USB1.0版
16、本,目前是USB2.0。 由于微软在Windows98和Windows2000中内置了USB接口模块，加上USB设备日益增多，因此使USB成为目前流行的外设接口。 使用USB,用户不需要扩展插卡,无须了解BIP开关设置、跳线、中断IRQ设置、DMA通道及IO地址等细节,无须开发底层设备驱动程序， 有400多家大公司的支持,开发了USB电信产品、外设及软件。,外设总线 USB总线,(1) 使用方便：可以连接多个不同的设备，支持热插拔。 (2) 速度加快： USB 1.1最高传输率可达12Mbps，比串口快了整整100倍，比并口也快了十几倍。 USB 2.0 的速度提高到480Mbps以上。 (3) 连接灵活 ： 连接方式既可以使用串行连接也可以
