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1、第1章总线组成和总线功能一微型计算机总线主要由数据总线、地址总线、控制总线和电源等四部分组成。1数据总线数据总线是外部设备和主控设备之间数据传送的数据通道，通常用DoDn表示，n表示数据宽度，如ISA总线宽度是16位，PCI总线和数据宽度是32位。总线中数据总线的宽度基本上反应了总线数据传输能力。地址总线地址总线是外部设备与主控设备之间传送地址信息的通道，通常用A0/A1An表示。地址总线的宽度，表示了该总线的寻址范围。如PC/AT机以及现在的常用计算机，在实模式下地址总线有16位地址线，则计算机系统所具有的基本寻址空间为210024MB空间，在微机中，I/O地址采用统一编码。在PCI总线中，
2、内存空间、I/O空间、配置空间是从地址总线的译码空间中划分出的三个区域，由于PCI总线有32条地址线，寻址能力达232=4GB字节。2. 控制总线控制总线是专供各种控制信号传送的通道。总线操作的各项功能都是由控制总线完成的。在ISA控制总线中，控制信号有总线允许、DMA传输、中断请求、I/O控制、存储器读写等。ISA控制总线可分为：I/O总线操作：外设与主控设备建立联系，数据在外设与主控设备之间流通，如硬盘读写、数据显示、数据传输等。I/O总线操作常用IN和OUT语句。DMA总线操作：用DMA方式在外设与存储器之间传送数据而封锁主控设备参与，由DMA控制器控制总线占有权。中断控制：外设通过中断
3、线向主设备提出服务请求信号，主设备根据中断优先级进行响应。控制总线是总线中最有特色的部分。数据总线看宽度，表示计算机系统的计算能力和计算规模。地址总线看位数，它决定了系统的寻址能力，表明计算机构成的规模控制总线看特色，表示该总线的设计思维，控制方式及技巧。3. 电源ISA总线及PCI总线电源由+12V，-12V，+5V，-5V。是系统必备的总线，其中+5V要求达电流供电。而PCI总线还有3.3V电源。二.总线功能计算机具有如下总线功能:数据传输功能中断功能多设备支持功能错误处理功能1.数据传输数据传输是总线基本功能，用总线传输率来表示，即每秒传输字节的多少,单位是MB/S（兆字节/秒）也表示M
4、BPS，表1-1列出几种总线的比较表1-1几种总线传输能力的比较总线类型总线宽度（位）总线频率（MHz）传输方式J传输率STD82l=L十.异步2MB/SISA168l=L十.异步16MB/SPCI3233l=L十.异步132MB/S2. 中断中断是计算机对紧急事件响应的机制，是计算机反应灵敏与否的关键，当外部设备与主设备之间进行了服务条约时，中断是实现条约的联系信号，中断信号线的多少，反映了系统响应多个中断的能力，中断优先级是中断源申请服务的级别，ISA总线有14个中断源。3. 多主设备支持多主设备支持功能是多个主设备使用同一条总线，这涉及到总线占有权问题，它由总线仲裁器决定，即那一个主设备
5、申请占用总线，有总线仲裁器确定在PCI总线中，有专门总线占用申请和总线占有权得到信号，这样，个主设备占用总线是合理的。4. 错误处理错误处理是含（包括）系统错误，电池失效等错误检测处理。三.ISA总线ISA总线信号ISA（IndustrystandardArchitecture工业标准体系结构共有98根线，ISA总线分为5类：地址线，数据线，控制线，时钟线，电源线。它们均连接到了主板上的ISA总线槽上，如图1所示。 地址线SA0SA19和LA17LA23。SA0SA19是可以锁存的地址信号，LA17LA23为非锁存地址信号。其中SA17SA19和LA17LA19是重复的。 数据线SD0SD15
6、。其中，SD0SD7为低8位数据，SD8SD15为高8位数据 控制线AEN地址允许信号，高电平有效，由DMA控制器发出。AEN=1，表示处于DMA控制周期；AEN=0,表示非DMA周期。 BALE地址锁存信号允许信号。该信号由总线控制器8288提供。其信号为高电平的时候CPU发出地址到系统总线，BALE的下降沿将SA0SA19的地址信号锁存。BAIORI/O读命令，低电平有效，表示系统需要从外设读取数据lowI/O写读命令，低电平有效，表示该系统需要向外设写数据SMEM积SMEMW存储器读/写命令，低电平有效，用于对A0A19这20位地址寻址的1MB内存的读/写操作。 MEMR和MEMW存储器
7、读/写命令，低电平有效，用于24为地址线全部存储空间读/写操作。MEMCS和6/OCS16分别是存储器16位片选和I/O16位片选信号，指明当前的数据传送是16位的存储周期或16为I/O周期。 SBHE总线高字节允许信号。该信号有效表示数据总线上传送的是高字节数据。 IRQ3IRQ7,IRQ9IRQ12，IRQ14和IRQ15外部设备中断请求输入线。它们分别接到主8259A和从8259A中断控制器中，这部分的知识将在以后详细讲述。 DRQ0DRQ3和DRQ5DRQ7来自外部设备的DMA请求输入线，高电平有效，分别连到8237A和从8237ADMA控制器DACK0DACK3和DACK5DACK7
8、DMA应答信号，低电平有效。有效的时候，表示DMA请求被接受，DMA控制器占有总线，进入DMA周期。 T/CDMA计数结束信号，高电平有效，表示DMA传送的数据已经达到预设的字节数。通常用来结束DMA的一次数据传送。MASTER输入信号，低电平有效。需要占用总线的有主控功能的外设卡驱动这个信号。当外设的DEQ得到确认（DACK有效）后，才使MASTER有效；之后，该设备保持对总线的控制直到MASTER无效。RESETDRV系统复位信号，高电平有效。当系统电源接通的时候该信号为高电平，等到所有的电平都达到规定后变为低，该信号用来复位和初始化接口和I/O设备。I/OCHCKI/O通道检查，低电平有
9、效。当扩展卡上的存储器或I/O端口出现奇偶校验错的时候，该信号有效。I/OCHRDYI/O通道就绪，高电平有效表示就绪。如果扩展槽中的存储器或I/O端口速度慢而不能和处理器同步时，则可以将此信号变低，使处理器在正常总线周期中插入等待状态。OWS零等待状态信号。该信号为低的时候，无需插入等待周期。除了上述3类信号外，还有时钟OSC/CLK以及电源土12V，土5V及地线等。1. 扩展PC总线一AT总线前64信号线分配，如表1-2所示。表1-2扩展PC总线一AT总线前64信号线分配类型信号类型I/O引脚有限电平功能说明时钟与定位OSCOB30周期为70ns的振荡信号，占空比2:1CLKOB20周期为
10、167ns的系统时钟，占空比2:1RESDRVOB2高上电复位或初始化系统逻辑OWSIB8高零等待状态：无需插入等待状态，可完成总线周期数据总线SD)SD7I/OA9A2高双向数据位07位，为处理机、存储器、I/O设备提供数据。SD。为最低有效位。地址总线SA)SA190A31A12高地址位019位，提供对存储器和I/O设备寻址，SA0为最低有效位BALE0B28高由82288总线控制器提供此信号允许锁存来自处理机的有效地址AEN0A11高允许DMA控制器控制地址总线，数据总线及读/写命令线，进行DMA传输控制总线lRQ37,9IB2521,B4高I/O设备的中断请求线。IRQ3优先级最咼DR
11、Q-i3IB18,B6,B16高I/O设备的DMA请求线。IRQ1优先级最高DACKgOB17,B26,B15低DMA应答线，分别对应DMA请求13级T/COB27高当一通道的计数终结时，由DMA控制器送出IORI/OB14低对指定I/O设备读命令IOWI/OB13低对指定的I/O设备写命令SMEMROB12低对读写和只读存储器命令（小于1MB空间）SMEMWOB11低对读与存储器与命令（小于1MB）IA低向CPU提供I/O设备或扩充存储器奇偶错I/OCHCKI/OCHROYIA10高I/O通道就绪，若是低速的存储器和I/O设备，则在检测到一个有效地址和一个读或与命令时，使该信号变低，总线周期
12、用整形倍的时钟周期延长，但该信号低电平维持时间不得超过10个使时钟周期（15x167ns=2.5us）I/OB19低该信号用来指示刷新周期REFRESH电源与地线+5V(B3,B29),-5V(B5),+12v(B9),-12v(B7)GNDB1B10B313扩展PC总线一AT总线后36信号线分配，如表1-3所示。表1-3扩展PC总线一AT总线后36信号线分配类型信号名称I/O引脚有限电平功能说明数据总线SD$SD5I/OC11C18高双向数据位815位，为微处理器，存储器和I/O设备提供高8位。SBHEI/OC1高数据咼位允许信号ID1低存储器16位芯片选择信号MEMCS16I/OCS16I
13、D2低I/O16位芯片选择信号地址LA17LA23I/OC8C2高存储器与I/O设备的高7位地址控制总线IRQ1012ID3D5高中断请求信号，IRQ10为最高级IRQ1415ID6D7高中断请求信号，IRQ15为最低级DRQID9高DMA请求信号，DRQo为最高级DRQ57ID11,D13,D15高DMA请求信号，DRQ5为最低级DACK。OD8低对DRQc请求的应答信号DACKs7OD10,D12,D14低对DRQ57请求的应答信号MASTERID17低控制系统总线处于三态MEMRI/OD9低对所有存储器的读命令MEMWI/OC10低对所有存储器的写命令电源与地线+5VD16电源GNDD1
14、8地线Note:IRQ3:通讯中断IRQ4:串行口中断IRQ5:并行口2中断IRQ6:软盘中断IRQ7:并行口1中断IRQ8:实时钟中断例：通过ISA总线槽，做一电路板，要求输入一个指令电路板上的蜂鸣器响，再输入一个指令蜂鸣器不响。1. I/O端口的选择由系统板通道端口地址分配表，0200020FH地址是预留给游戏控制卡的，当系统没有接它时，这写端口是保留的，即可以人为使用。这里选用0210H，0211H，作为地址译码端口。2. 总线槽上用到的控制命令由于是在ISA总线槽上做插卡电路板，属于I/O接口电路，故用地址线SA0SA8,及IOW命令。线路构成IOW设计的思路是这样的，若选中210H端口，蜂鸣器响。若选中211H端口，蜂鸣器不响当选中210H端口时，译码器输出YO=0。通过一反相器得到高电平，则蜂鸣器响。当选中211H端口时，译码器的输出Yo=1（即没有选中Yo）蜂鸣器不响,电路如下图所示210H211H在地址线上分配如下A8
