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1、2019年7月1日星期一,第1页,9.1 概述,9.2 系统总线,9.3 局部总线,本章内容,9.4 外部总线,2019年7月1日星期一,第2页,本章内容：,介绍有关总线的基本知识，包括总线概念、总线分类、总线标准、总线仲裁、总线通信协议等。并分类介绍几种常用的系统总线（包括局部总线）和外部总线。,2019年7月1日星期一,第3页,9.1 概述,9.1.1 总线的概念,总线：连接计算机有关部件的一组信号线，是计算机中用来传送信息代码的公共通道。,总线由物理介质和通用规则（协议）构成。,总线堪称一个独立的部件。,采用标准的总线结构，可使不同厂家生产的但遵守同一总线标准的部件或设备方便的进行互连。
2、,2019年7月1日星期一,第4页,总线的优点,便于故障诊断和维修,简化了系统结构，便于系统设计制造,减少连线数目，便于布线，减小体积，提高系统的可靠性,便于接口设计,便于系统的扩充、更新与灵活配置，易于实现系统的模块化,便于设备的软件设计,2019年7月1日星期一,第5页,9.1.2 总线的分类,外部总线(External Bus，E-BUS)：RS-232、IEEE-488、USB等。,按照层次位置分类,片总线(Chip Bus，C-BUS)：又称元件级总线,内部总线(Internal Bus，I-BUS)：又称系统总线。PC/XT、ISA、EISA等。,2019年7月1日星期一,第6页,
3、可减少成本，适用于模块距离较远的情况。,9.1.2 总线的分类,按照信息传送形式分类,分为并行总线和串行总线,并行总线：每位固定占用一条信号线。,串行总线：所有二进制位依次先后通过,若传送的信息有n位，则所需时间至少是并行传送的n倍。,2019年7月1日星期一,第7页,三总线的地位和关系为：,9.1.2 总线的分类,2019年7月1日星期一,第8页,电气规范,9.1.3 总线标准,总线标准是国际正式公布或推荐的互连各个模块的标准，是把各种不同的模块组成计算机系统时必须遵守的规范，为计算机系统中各模块的互连提供了一个标准界面 。,总线标准包括以下几部分,机械结构规范,功能规范,2019年7月1日
4、星期一,第9页,9.1.4 总线仲裁,为了避免各部件同时使用总线，正确地实现多个部件间的通信，系统中设置一个专门的机构，以实现各部件对总线使用的合理分配和管理，这个机构（部件）称为总线仲裁机构。,当总线上某个部件要与其他部件进行通信时，首先发出使用总线的请求信号，如果某个时刻有多个部件同时请求使用总线，由总线仲裁机构根据一定的判决原则，进行判断并决定总线的使用权的归属。只有获得了总线使用权的部件，才能传送数据。,设备分为：总线主控设备，总线从属设备,总线仲裁方式 ：集中方式、分散方式,2019年7月1日星期一,第10页,9.1.5 总线性能指标,总线数据通路宽度,指总线一次能同时传送的数据位数
5、，简称总线宽度。,总线宽度越宽，其数据传送能力越强。,总线频率,总线频率,指总线每秒钟能传送数据的次数。用来衡量总线的工作速度，总线频率越高，总线传送速度越快。,总线数据传输率,指总线在单位时间内能传送的数据量，通常用每秒传输多少字节（Bps-Byte per second）或每秒传输多少位（bps-bit per second）表示。又称为总线带宽。,总线数据传输率总线宽度总线频率(bps)总线宽度总线频率/8（Bps）,2019年7月1日星期一,第11页,以通道的形式经过扩充和再驱动连接到扩充插槽上，扩充插槽有62个引脚 。,9.2 系统总线,用于把微机系统中各插件连接在一起，以实现这些模
6、块的信息交换,9.2.1 PC/XT总线,用于连接I/O接插件,2019年7月1日星期一,第12页,PC/XT总线的机械特性,2019年7月1日星期一,第13页,地址线,数据线,控制线,状态线,定时信号线,2019年7月1日星期一,第14页,9.2.2 ISA总线,ISA总线保留了PC总线的全部62个引脚，同时又增加了36个引脚 。,2019年7月1日星期一,第15页,地址线,高位数据线,存储器 读写,中断请求,DMA信号,主控信号,2019年7月1日星期一,第16页,总线能自动识别所连接的插卡是ISA卡还是EISA卡，并采用相应的周期,9.2.3 EISA总线,EISA(Extended I
7、ndustry Standard Architecture)是ISA的扩展,支持多总线主控器,增加了突发式传送（Burst transfer），最高数传率为33M字节/秒,在ISA的基础上，又增加了E、F、G和H,总线扩展槽的插脚分上下两层，上层是原ISA总线的连接，下层是EISA总线新增信号的连接。,2019年7月1日星期一,第17页,为了使图中信号不至太乱，省略了原ISA总线信号A、B、C、D列的说明(红色脚)，只给出了EISA增加的信号E、F、G、H列的说明。,2019年7月1日星期一,第18页,单总线连接时，有96条信号线，支持16位数据线和24位地址线；双总线连接时，有128条信号线
8、，支持32位数据和32位地址线,9.2.4 VME总线,VME（Versa Mould European）是商业化的完全开放的32位总线。现采用的大多为VME64 。,1.VME总线的主要特点,异步总线结构，没有事先固定的传输速率,地址线和数据线采用非复用方式并行传输，总线的最大传输速率可达到40MB/s,支持多机和多主控设备,2019年7月1日星期一,第19页,VME总线是电气电子工程学会（IEEE）和国家电子技术委员会制定的第一个32位总线标准，其高性能使其成为最流行的32位总线。而其多用性，则同时确保当技术性能发展到高水平时，VME总线将很容易适应新的要求，而不会使现有的设备过时。,2.
9、 VME总线的组成,数据传送总线,裁决总线,中断总线,公用总线,2019年7月1日星期一,第20页,9.2.5 STD总线,STD总线于1987年推出，是一种针对工业控制系统开发的总线。,1. STD总线特点,高可靠性,小板结构,结构简单,总线兼容结构,2019年7月1日星期一,第21页,2STD总线规范,最初针对8位微型计算机推出,现提供全16位的数据传送能力,在20世纪80年代末由56个信号线发展到了114个信号，现在已发展到136个信号的32位STD总线标准。,STD总线的56个引脚按功能分为5组：逻辑电源总线、数据总线、地址总线、控制总线和辅助电源总线。,2019年7月1日星期一,第2
10、2页,地址总线：A23A0,数据总线：D0/A16D7/A23，A8/D8A15/D15。,控制总线 ：,电源总线：VCC、GND、VBB.1、VBB.2、VBAT、VCPD、AUX辅助地、AUX +12V、AUX -12V。,2019年7月1日星期一,第23页,9.3 局部总线,系统总线不够快而妨碍系统性能的提高,解决办法：将模块直接挂到CPU芯片的总线上去，以CPU的速度运行。,2019年7月1日星期一,第24页,9.3.1 VESA的VL-Bus,极大地增强了系统的性能,VL-Bus的主要特性,支持多总线主控器；,支持03个VL-Bus插槽；,支持高速视频控制器、硬盘控制器、LAN控制卡
11、等高速外设；,接口速度快，VL-Bus的时钟在频率和相位上与CPU时钟相同；,支持回写高速缓存（Write back Cache）。,VESA标准局部总线是面向i486设计的。,2019年7月1日星期一,第25页,2019年7月1日星期一,第26页,9.3.2 PCI总线,PCI（Peripheral Component Interconnect，周边组件互连）总线是由Intel公司在1991年首先提出的。PCI总线是一种先进的局部总线。,PCI总线的系统结构,2019年7月1日星期一,第27页,1. PCI总线的特点, 高性能, 支持突发工作方式，且后面可跟无限个数据周期, 减少存取延迟,
12、采用总线主控和同步操作, 不受处理器限制, 适用于各种机型, 成本低, 兼容性好，易于扩展, 自动配置（即插即用，Plug and Play）, 规范严格,2019年7月1日星期一,第28页,2. PCI总线的系统结构,2019年7月1日星期一,第29页,3. PCI总线的信号,可选的引脚,PCI,总线设备,必备的引脚,地址/数据线,接口控制信号,错误报告信号,仲裁信号,系统信号,64位总线 扩展信号,接口控制,中断信号,边界扫描信号,Cache支持信号,2019年7月1日星期一,第30页,9.3.3 AGP总线,AGP(Accelerated Graphics Port，加速图形接口)接口。
13、,显示卡专用的局部总线,1. AGP局部总线的特点,允许在一个时钟内传输一次或两次数据,采用边带信号传输技术,采用内存请求流水线技术,能延长PCI总线寿命,对MPEG2视频的再生具有积极作用,2019年7月1日星期一,第31页,2. AGP总线的系统结构,2019年7月1日星期一,第32页,9.4 外部总线,10.4.1 RS-232C/422/485总线,RS-232C（Recommended Standard，推荐标准）是应用于串行通信的标准。,RS-232C的逻辑电平与TTL及MOS电平不一致,其电气特性为：,数据“0” 及控制线的接通状态规定为+3V+15V,数据“1” 及控制线的断开
14、状态规定为-3V-15V,噪声容限为 35V,当输入恰好为3V时，分别确定为空号和传号；当输入端开路时，终端定为传号。,使用1488和1489实现RS-232C到TTL电平的转换,2019年7月1日星期一,第33页,通信系统 组成包括数据终端设备DTE（Data Terminal Equipment）和数据通信设备DCE（Data Communication Equipment）,RS-232C是用于DTE和DCE之间的接口标准,2019年7月1日星期一,第34页,RS-232C标准使用最多的是DB 25插头座（25引脚）,2019年7月1日星期一,第35页,RS-232C接口9芯与25芯信号
15、对应关系,2019年7月1日星期一,第36页,RS422A总线,RS-232C总线的数据传输速率慢，传送距离短，且接口处各信号间容易产生串扰，为了弥补RS-232C标准的不足，EIA推出了RS-422A标准。,RS-422A电路由发送器、平衡连接电缆、电缆终端负载和接收器4部分组成。,2019年7月1日星期一,第37页,RS485总线,为适应真正多点通信的需要，EIA又制定了RS-485总线标准,RS-485是RS-422A的变型，是半双工工作方式，是一种多发送器的电路标准，它扩展了RS-422A的性能。,RS-485用平衡差动的方式传输数据、抗干扰性强、速率高、传输距离远、能够实现多点传输，
16、它允许同时连接32个驱动器和32个接收器，方便地组成一个小型的网络，在测控领域应用很广泛。,RS-485是一个电气接口规范，它规定了平衡驱动器和接收器的电气特性，而没有规定接插件传输电缆和通信协议。,RS-485一般采用终端匹配的总线型结构，不支持环型或星型网络。RS-485采用差分方式传输信号 。,2019年7月1日星期一,第38页,RS-485电气特性,2019年7月1日星期一,第39页,9.4.2 IEEE-488总线,并行的外部总线，主要用于仪表之间的连接以及计算机与仪表之间的互相连接 。,连接器是一个24线的带有插头和插座的组合式接头,电气性能有,信息量都是数字量,总线上连接设备的总数不能超过15个,数据速率必须小于或等于1Mb/S,传输线总长度不能超过20m,2019年7月1日星期一,第40页,IEEE-488总线接口,在总线上挂接的设备从
