接口技术04总线接口

《接口技术04总线接口》由会员分享，可在线阅读，更多相关《接口技术04总线接口（65页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、一、总线概述总线产生原因总线产生原因总线产生原因总线产生原因微型机总线的发展微型机总线的发展微型机总线的发展微型机总线的发展总线标准的分类总线标准的分类总线标准的分类总线标准的分类总线的定义总线的定义总线的定义总线的定义总线规范总线规范总线规范总线规范 机械结构机械结构机械结构机械结构 功能规范功能规范功能规范功能规范 电器规范电器规范电器规范电器规范总线功能总线功能总线功能总线功能 数据缓冲、传输、数据缓冲、传输、数据缓冲、传输、数据缓冲、传输、转换转换转换转换 优先中断优先中断优先中断优先中断 仲裁仲裁仲裁仲裁 其他其他其他其他总线分类总线分类 芯片总线芯片总线 系统总线：系统总线：828

2、8/8282-3/8286-78288/8282-3/8286-7驱动驱动 PCPC总线总线 ISAISA 设备总线：接口与外设间的总线设备总线：接口与外设间的总线 IEEE488 SCSI CENTRONICS RS232 USB 1394IEEE488 SCSI CENTRONICS RS232 USB 1394 IDE-PATA SATA IDE-PATA SATA 局部总线：局部总线： 定义：定义：P82 PCI VESA-VLBUSP82 PCI VESA-VLBUS AGPAGP总线总线总线主要看速度，看带宽，看驱动能力。总线主要看速度，看带宽，看驱动能力。总线性能指标总线性能指标

3、 总线信息传输过程总线信息传输过程请求总线请求总线总线裁决总线裁决寻址（目的地址）寻址（目的地址）信息传送信息传送错误检测错误检测 总线定时协议总线定时协议源和目的同步源和目的同步同步同步异步异步如启始位、停止位如启始位、停止位半同步半同步ISA ISA 操作间时间间隔为公公时钟周期的整数倍操作间时间间隔为公公时钟周期的整数倍 总线频宽：总线本身达到的最高传输率总线频宽：总线本身达到的最高传输率 MB/SMB/S 总线传输率：系统在一定工作方式下，所能达到的传输率总线传输率：系统在一定工作方式下，所能达到的传输率显卡显卡网络网络FSBFSB二、总线的控制（争用与仲裁）总线主设备与从设备总线主设

4、备与从设备争用的解决办法争用的解决办法 令牌法令牌法-静态仲裁静态仲裁 CSMA/CD-CSMA/CD-允许争用和冲突允许争用和冲突- -都放弃再重试都放弃再重试 综合综合允许争用不允许冲突允许争用不允许冲突总线仲裁算法：总线仲裁算法： 优先级仲裁优先级仲裁共享总线共享总线IOIO系统间系统间 公平仲裁公平仲裁SMPSMP系统系统仲裁器的实现仲裁器的实现 集中仲裁：一个，主设备多场合集中仲裁：一个，主设备多场合 分布仲裁：分布于各主设备中分布仲裁：分布于各主设备中三、系统总线常见系统总线常见系统总线 STD100STD100 IBMPC ISAIBMPC ISA MULTIBUS I/IIMU

5、LTIBUS I/II VMEVME MCA EISAMCA EISA Q NUBUS Q NUBUS STDSTDIBMPC IBMPC ISAISAEISAEISA主要了解地址信号、数据信号、控制信号，多少根，增加什么主要了解地址信号、数据信号、控制信号，多少根，增加什么功能？功能？PC总线62Pin、8数据、20地址总线ISA总线62+36Pin、16数据、24地址兼容PC总线总线EISA总线198Pin、32数据、32地址兼容PC、ISA总线两层结构插件四、 局部总线局部总线作用局部总线作用PCIPCI总线概述总线概述PCIPCI总线结构总线结构 结构图结构图P441P441 标准总线

6、桥路标准总线桥路PCIPCI总线信号总线信号总线基本操作特点总线基本操作特点采用猝发传输方式速度较高64位可扩展隐含式裁决可靠性高（地址、命令和数据校验）三个地址空间（内存、I/O和配置）自动配置总线PCI总线PCI外围部件互联总线，局部总线PnP特性PCI信号定义AD31:0地址/数据C/BE3:0命令/字节许可PAR校验FRAME#成帧TRDY#目标就绪IRDY#始发就绪STOP#目标设备请求停止DEVSEL#设备选择IDSEL始发设备选择REQ#总线请求GNT#总线许可CLK系统时钟(033MHz)RST#系统复位D63:32数据BE#7:4字节允许PAR64高字校验REQ64#请求64

7、位传输ACK64#确认64位传输LOCK#资源封锁（设备独占）PERR#校验错SERR#系统错SBO#侦测退出(snoop back off)，命中了一个修改过的块SDONE侦测完成，探测结果为“干净”TDI测试输入TDO测试输出TCK测试时钟TMS测试模式选择TRST#测试复位INTA#中断请求PCI命令定义传输操作时序用PCI总线构成的系统PCI的发展（1 1）66MHz66MHz时钟。时钟。 在在PCI 2.1PCI 2.1中允许总线以最高中允许总线以最高66MHz66MHz的时钟工作。的时钟工作。PCIPCI规范规范2.12.1版定义了版定义了66MHz66MHz速度下的操作。速度下的

8、操作。 在在6464位的位的66MHz66MHz总线中，可达到的最大数据流量是总线中，可达到的最大数据流量是8B66M/s=528MB/s8B66M/s=528MB/s（2 2）Compact PCICompact PCI。 PCIPCI工业计算机制造商联盟制订的规范工业计算机制造商联盟制订的规范 更加坚固耐用的更加坚固耐用的PCIPCI总线总线 在电气、逻辑和软件功能方面与在电气、逻辑和软件功能方面与PCIPCI完全兼容完全兼容 支持热插拔。支持热插拔。五、设备总线RS232CSCSIIDEFDDSPP。RS232C信号定义SCSI总线1. 特点从通道发展而来传输速度快灵活性好（适用于各种外

9、设）设备独立性采用高级命令系统信号定义信号电平：单端方式差分方式总线控制地址构成：地址构成： 设备地址设备地址(8(8个个) ) 逻辑单元号（逻辑设备号）逻辑单元号（逻辑设备号） 逻辑分区地址（逻辑分区地址（1616到到3232位块地址）位块地址）通信协议：通信协议：消息传递消息传递八个阶段（操作状态）：八个阶段（操作状态）： 空闲，仲裁，选择，再选择，空闲，仲裁，选择，再选择， 命令，数据，状态，消息命令，数据，状态，消息两个异步条件：两个异步条件： 注意（有消息发出），复位注意（有消息发出），复位操作状态消息系统消息的作用：消息的作用： 传递操作信息（如设备执行情况以及操作控制）传递操作信

10、息（如设备执行情况以及操作控制）消息类型：消息类型： 单字消息单字消息 双字消息双字消息 多字消息多字消息SCSI消息（一）SCSI消息（二）命令格式SCSI适配器结构SCSI外设控制器结构SCSISCSI总线的工作过程总线的工作过程SCSISCSI总线工作过程包括总线工作过程包括1010个总线节拍。个总线节拍。 BUS FREEBUS FREEBUS FREEBUS FREE：总线自由节拍：总线自由节拍：总线自由节拍：总线自由节拍 ARB ARB ARB ARB ：总线仲裁节拍：总线仲裁节拍：总线仲裁节拍：总线仲裁节拍 SELSELSELSEL：总线选择节拍：总线选择节拍：总线选择节拍：总线

11、选择节拍 RESELRESELRESELRESEL：总线重选节拍：总线重选节拍：总线重选节拍：总线重选节拍 MSG INMSG INMSG INMSG IN：信息输入节拍：信息输入节拍：信息输入节拍：信息输入节拍 MSG OUTMSG OUTMSG OUTMSG OUT：信息输出节拍：信息输出节拍：信息输出节拍：信息输出节拍 DATA INDATA INDATA INDATA IN：数据输入节拍：数据输入节拍：数据输入节拍：数据输入节拍 DATA OUTDATA OUTDATA OUTDATA OUT：数据输出节拍：数据输出节拍：数据输出节拍：数据输出节拍 CMDCMDCMDCMD：命令节拍：

12、命令节拍：命令节拍：命令节拍 STATUSSTATUSSTATUSSTATUS：状态节拍：状态节拍：状态节拍：状态节拍各节拍转换如下图所示：RESETBUS FREEARBRESELSELMSG IN OUTDATA IN OUTCMDSTATUSRST工作过程工作过程1.1.在复位后进入自由节拍，总线设备提出请求。在复位后进入自由节拍，总线设备提出请求。2.2.进入总线仲裁节拍进入总线仲裁节拍ARBARB，使优先权最高的请，使优先权最高的请求设备获取总线求设备获取总线3.3.进入选择节拍进入选择节拍SELSEL，利用，利用SELSEL和和BSYBSY信号及设信号及设备编码决定起始设备和目标设

13、备；备编码决定起始设备和目标设备；4.4.经过上述三个节拍后，进入信息传输节拍，经过上述三个节拍后，进入信息传输节拍，利用利用MSGMSG，C/DC/D，I/OI/O三个信号的不同编码，三个信号的不同编码，决定信息传输的方式。如为决定信息传输的方式。如为000000，表示一个，表示一个数据输出总线节拍，由起始设备传送到目标数据输出总线节拍，由起始设备传送到目标设备。设备。5.5.当信息传输完成或出现错误时，利用当信息传输完成或出现错误时，利用RSTRST信信号使总线复位。号使总线复位。SCSI的发展IDE磁盘接口IDE接口定义IDE接口定义DA0DA2DA0DA2寻址，与寻址，与CS1FX*C

14、S1FX*和和CS3FX*CS3FX*一起使用一起使用DIOR*DIOR*启动读周期启动读周期DIOW*DIOW*启动写周期启动写周期 DD0DD15DD0DD15传输磁盘数据传输磁盘数据IORDYIORDY指示磁盘驱动器需要进行数据传输。指示磁盘驱动器需要进行数据传输。IOCS16IOCS161616位输入输出的控制信号，已准备送出或接受数据。位输入输出的控制信号，已准备送出或接受数据。DMARQDMARQ启动向磁盘驱动器或从驱动器往外传输数据启动向磁盘驱动器或从驱动器往外传输数据DMACK*DMACK*数据传输结束数据传输结束INTQ INTQ 驱动器中断请求驱动器中断请求DASP*DAS

15、P*驱动器有效驱动器有效PDIAG*PDIAG*诊断命令或复位的结果诊断命令或复位的结果RESET*RESET*使驱动器在加电或重新启动时回到初始状态使驱动器在加电或重新启动时回到初始状态IDE接口简介 Integrated Device Electronics,Integrated Device Electronics,即集成设备电子部件。即集成设备电子部件。19841984年由年由CompaqCompaq开发并由开发并由Western DigitalWestern Digital公司生产的控制器接口。公司生产的控制器接口。 最大特点是把控制器集成到驱动器内。好处是可以消除驱动器和控制最大特

16、点是把控制器集成到驱动器内。好处是可以消除驱动器和控制器之间的数据丢失问题器之间的数据丢失问题, ,使数据传输十分可靠。这就可以提高每磁道的使数据传输十分可靠。这就可以提高每磁道的扇区数到扇区数到3030以上以上, ,从而增大容量。从而增大容量。 IDEIDE采用了采用了4040线的单组电缆连接。在线的单组电缆连接。在IDEIDE的接口中的接口中, ,除了对除了对ATAT总线上的总线上的信号作必要的控制之外信号作必要的控制之外, ,基本上是原封不动地送往硬盘驱动器。基本上是原封不动地送往硬盘驱动器。 在有的资料上也称在有的资料上也称IDEIDE为为ATAATA接口接口(AT-Attachmen

17、t:AT(AT-Attachment:AT嵌入式接口嵌入式接口) )。 现在的微机系统中已不再使用适配卡，而把适配电路集成到系统主板现在的微机系统中已不再使用适配卡，而把适配电路集成到系统主板上上, ,并留有专门的并留有专门的IDEIDE连接器插口。连接器插口。IDEIDE由于具有多种优点由于具有多种优点, ,且成本低廉且成本低廉, ,在个人微机系统中得到了最广泛的应用。在个人微机系统中得到了最广泛的应用。2024/7/312024/7/313838微机接口技术微机接口技术增强型增强型IDE(EIDE)IDE(EIDE)接口标准接口标准 增强型增强型IDE (Enhanced IDE)IDE

18、(Enhanced IDE)是是Western DigitalWestern Digital为取代为取代IDEIDE而而开发的接口标准。开发的接口标准。EIDEEIDE接口已直接集成在主板上。与接口已直接集成在主板上。与IDEIDE相相比比,EIDE,EIDE有以下几个方面的特点有以下几个方面的特点: :1.1.支持大容量硬盘支持大容量硬盘, ,最大容量可达最大容量可达8.4GB8.4GB。而原有的。而原有的IDEIDE标准标准, ,因受到因受到硬盘磁头数硬盘磁头数( (最大为最大为16)16)的限制的限制, ,其管理的最大硬盘容量不超过其管理的最大硬盘容量不超过528MB528MB。2.EI

19、DE2.EIDE标准支持除硬盘以外的其它外设。旧的标准支持除硬盘以外的其它外设。旧的IDEIDE标准只支持硬盘标准只支持硬盘, ,只是一个硬盘标准。而只是一个硬盘标准。而EIDEEIDE支持符合支持符合ATAPIATAPI接口接口(AT Attachment (AT Attachment Packet Interface)Packet Interface)标准的磁带驱动器和标准的磁带驱动器和CD-ROMCD-ROM驱动器。驱动器。3.3.可连接更多的外设可连接更多的外设, ,最多可连接四台最多可连接四台EIDEEIDE设备。原有设备。原有IDEIDE只提供一只提供一个个IDEIDE插座插座,

20、,最多只能挂接两个硬盘。最多只能挂接两个硬盘。EIDEEIDE提供了两个接口插座提供了两个接口插座, ,分分别称为第一别称为第一IDE(Primary)IDE(Primary)接口插座和第二接口插座和第二IDE(Secondary)IDE(Secondary)接口插座。接口插座。2024/7/312024/7/313939微机接口技术微机接口技术 每个插座又可连接两个设备每个插座又可连接两个设备, ,分别称为主分别称为主(Master)(Master)和从和从(Slave)(Slave)设备。设备。因此一共可连接四台设备。第一因此一共可连接四台设备。第一IDEIDE接口也称为主通道接口也称为主

21、通道, ,它通常与高它通常与高速的局部总线相连速的局部总线相连, ,用于挂接硬盘等高速的主用于挂接硬盘等高速的主IDEIDE设备设备(Primary IDE (Primary IDE Device)Device)。第二。第二IDEIDE接口称为辅通道接口称为辅通道, ,一般与一般与ISAISA总线相连总线相连, ,可挂接可挂接CD-CD-ROMROM或磁带机等辅或磁带机等辅IDEIDE设备设备(Secondary IDE Device)(Secondary IDE Device)。在。在BIOSBIOS设置设置中中, ,要求用户对要求用户对Secondary IDE DeviceSeconda

22、ry IDE Device的数量、主从设备的工作模式的数量、主从设备的工作模式进行设置。进行设置。4.EIDE4.EIDE具有更高的数据传输速率。原有的具有更高的数据传输速率。原有的IDEIDE驱动器的最大突发数驱动器的最大突发数据传输率据传输率(Burst Data Transfer Rate)(Burst Data Transfer Rate)仅为仅为3MB/s3MB/s。突发数据传输率突发数据传输率突发数据传输率突发数据传输率是指从硬盘缓冲区读取数据的速度是指从硬盘缓冲区读取数据的速度, ,其单位常用每秒兆字节其单位常用每秒兆字节(MB/s)(MB/s)或或每秒兆位每秒兆位(Mb/s)(

23、Mb/s)。EIDEEIDE支持硬盘标准组织支持硬盘标准组织SFFC (Small Form SFFC (Small Form Factor Committee)Factor Committee)在在19931993年制定的宿主传输标准年制定的宿主传输标准, ,如如PIO PIO (Programmed Input/Output)Mode 3(Programmed Input/Output)Mode 3以及以及PIO Mode 4,PIO Mode 4,其突发数据传其突发数据传输率可达输率可达11.1MB/s11.1MB/s和和16.6MB/s16.6MB/s；也支持；也支持Multiword

24、 Mode 1 DMAMultiword Mode 1 DMA以以及及Multiword Mode 2 DMA,Multiword Mode 2 DMA,其突发数据传输率为其突发数据传输率为13.3MB/s13.3MB/s和和16.6MB/s16.6MB/s。2024/7/312024/7/314040微机接口技术微机接口技术5.5.为了支持大容量硬盘，为了支持大容量硬盘，EIDEEIDE支持三种硬盘工作模式：支持三种硬盘工作模式：NORMALNORMAL、LBALBA和和LARGELARGE模式。模式。NORMAL NORMAL 普通模式普通模式 这是这是IDEIDE方式。在此方式下对硬盘访

25、问时方式。在此方式下对硬盘访问时,BIOS,BIOS和和IDEIDE控制器对参数控制器对参数不作任何转换。在此模式下支持的最大柱面数为不作任何转换。在此模式下支持的最大柱面数为 1024,1024,最大磁头数最大磁头数为为16,16,最大扇区数为最大扇区数为63,63,每扇区字节数为每扇区字节数为512512。因此支持硬盘的容量。因此支持硬盘的容量最大为最大为: 51263161024 = 528MB: 51263161024 = 528MB即使硬盘的实际物理容量更大即使硬盘的实际物理容量更大, ,但可访问的硬盘空间也只能是但可访问的硬盘空间也只能是528MB528MB。LBA(Logical

26、 Block Addressing) LBA(Logical Block Addressing) 逻辑块寻址模式逻辑块寻址模式 这种模式所管理的硬盘空间突破了这种模式所管理的硬盘空间突破了528MB528MB的瓶颈的瓶颈, ,可达可达8.4 GB8.4 GB。在。在此模式下此模式下, ,设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参设置的柱面、磁头、扇区等参数并不是实际硬盘的物理参数。在访问硬盘时数。在访问硬盘时, ,由由IDEIDE控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定控制器把由柱面、磁头、扇区等参数确定的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在的逻辑地址转换为实际硬盘的物理地址。在LBALB

27、A模式下模式下, ,可设置的最可设置的最大磁头数为大磁头数为255,255,其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的其余参数与普通模式相同。由此可计算出可访问的硬盘容量为硬盘容量为: 512632551024=8.4GB: 512632551024=8.4GB2024/7/312024/7/314141微机接口技术微机接口技术LARGE LARGE 大硬盘模式大硬盘模式 当硬盘的柱面超过当硬盘的柱面超过10241024而又不为而又不为LBALBA支持时可采用此种模式。支持时可采用此种模式。LARGELARGE模式采取的方法是把柱面数除以模式采取的方法是把柱面数除以2,2,把磁头数乘以把磁头

28、数乘以2,2,其结果总其结果总容量不变。例如容量不变。例如, ,在在NORMALNORMAL模式下柱面数为模式下柱面数为1220,1220,磁头数为磁头数为16,16,进进入入LARGELARGE模式则柱面数为模式则柱面数为610,610,磁头数磁头数3232。这样在。这样在DOSDOS看来，柱面看来，柱面数小于数小于1024,1024,即可正常工作。相反的转换进程由即可正常工作。相反的转换进程由BIOSBIOS的的INT 13HINT 13H完完成成, ,以便取得正确的硬盘地址。以便取得正确的硬盘地址。LARGELARGE模式支持的最大硬盘容量为模式支持的最大硬盘容量为: : 5126332

29、512 = 528MB5126332512 = 528MB用户可根据配置的实际硬盘在上述三种工作模式中选择设置。用户可根据配置的实际硬盘在上述三种工作模式中选择设置。2024/7/312024/7/314242微机接口技术微机接口技术Ultra DMA33和Ultra DMA66接口标准 SFFCSFFC将推出将推出ATA-4ATA-4标准，该标准将集成标准，该标准将集成ATA-3ATA-3和和ATAPIATAPI并且并且支持更高的传输模式。在支持更高的传输模式。在ATA-4ATA-4标准没有正式推出之前，作标准没有正式推出之前，作为一个过渡性的标准为一个过渡性的标准,Quantum,Quan

30、tum和和IntelIntel推出了推出了Ultra ATA(Ultra Ultra ATA(Ultra DMA)DMA)标准。标准。 Ultra ATAUltra ATA的第一个标准是的第一个标准是Ultra DMA33Ultra DMA33，主要特点如下，主要特点如下: :1.1.通过改善的驱动程序，充分利用硬盘控制器的性能，使硬盘在数据通过改善的驱动程序，充分利用硬盘控制器的性能，使硬盘在数据传输过程中避免传输过程中避免CPUCPU的过多干预，使系统的并行工作能力进一步地的过多干预，使系统的并行工作能力进一步地提高。提高。 2.2.能够在时序脉冲的上下两相进行数据传输，传输速率比单相工作

31、的能够在时序脉冲的上下两相进行数据传输，传输速率比单相工作的硬盘提高一倍。因此其突发数据传输率理论上可从硬盘提高一倍。因此其突发数据传输率理论上可从16.6MB/s16.6MB/s提高到提高到33MB/s33MB/s。3.3.由硬盘产生选通信号，并同时把缓冲区中的数据送到总线，避免了由硬盘产生选通信号，并同时把缓冲区中的数据送到总线，避免了由主机送来选通信号造成的延时。由主机送来选通信号造成的延时。2024/7/312024/7/314343微机接口技术微机接口技术 Ultra DMA66Ultra DMA66（或者（或者Ultra ATA-66Ultra ATA-66）是由）是由Quantu

32、mQuantum和和IntelIntel在在9898年年2 2月份提出的最新标准。月份提出的最新标准。Ultra DMA66Ultra DMA66对对Ultra DMA33Ultra DMA33改改进主要在以下几个方面：进主要在以下几个方面：1.1.进一步提高了数据传输率，其突发数据传输率理论上可达进一步提高了数据传输率，其突发数据传输率理论上可达66.6MB/s66.6MB/s。2.2.采用了新型的采用了新型的CRCCRC循环冗余校验。在突发传输数据时，主机和硬盘循环冗余校验。在突发传输数据时，主机和硬盘同时各自计算同时各自计算CRCCRC并存入自己的寄存器中。突发传输结束后，主机并存入自己

33、的寄存器中。突发传输结束后，主机把把CRCCRC寄存器中的值送到硬盘并与硬盘寄存器中的值送到硬盘并与硬盘CRCCRC寄存器中的值进行比较，寄存器中的值进行比较，从而进一步提高了数据传输的可靠性。从而进一步提高了数据传输的可靠性。3.3.改用改用80pin80pin的排线的排线( (保留了与现有的电脑兼容的保留了与现有的电脑兼容的40pin40pin排线，增加了排线，增加了4040条地线条地线) )，以保证在高速数据传输中降低相邻信号线间的干扰。，以保证在高速数据传输中降低相邻信号线间的干扰。2024/7/312024/7/314444微机接口技术微机接口技术 使用使用UDMA33/66UDMA

34、33/66标准必须具备以下几个条件：标准必须具备以下几个条件：主板（控制芯片组）支持主板（控制芯片组）支持UDMA33/66UDMA33/66规范规范; ;硬盘支持硬盘支持UDMA33/66UDMA33/66规范规范; ;正确安装硬盘的正确安装硬盘的UDMA33/66UDMA33/66驱动程序。驱动程序。EIDE总线信号定义1:REST1:REST； 2:GND2:GND；3 3、5 5、1717：D D7 7DD0 0 2 2、4 4、1818： D D8 8DD15151919：GNDGND； 2020：KEY KEY ； 2121：DRQDRQ3 3；2222：GNDGND；2323：I

35、OWIOW； 2424：GND GND ； 2525：IORIOR ；2626： GNDGND；2727：IOCHRDYIOCHRDY；2828：BALEBALE；2929：DACKDACK3 3；3030：GNDGND3131：IRQIRQ1414；3232：IOCSIOCS16 16 ；3333：A A1 1；3434：GNDGND3535：A A0 0；3636：A A2 2；3737：CSCS0 0；3838：CSCS1 1；3939：ActivitgActivitg；4040：GNDGND2024/7/312024/7/314545微机接口技术微机接口技术六、新型总线AGP总线USB

36、总线SATA总线1394总线。AGP总线简介简介AGPAGP（Accelerated Graphics PortAccelerated Graphics Port）即加速图形端口。）即加速图形端口。 它是一种为了提高视频带宽而设计的总线规范。其视频信号的传输速它是一种为了提高视频带宽而设计的总线规范。其视频信号的传输速率可以从率可以从PCIPCI的的132MB/s132MB/s提高到提高到266MB/s266MB/s（11模式）或者模式）或者532MB/s532MB/s（22模式）。模式）。 AGPAGP不能称为总线，点对点连接，即连接控制芯片和不能称为总线，点对点连接，即连接控制芯片和AGP

37、AGP显示卡。显示卡。 目的是为了使目的是为了使3D3D图形数据越过图形数据越过PCIPCI总线，直接送入显示子系统。这样总线，直接送入显示子系统。这样就能突破由就能突破由PCIPCI总线形成的系统瓶颈。总线形成的系统瓶颈。 PCIPCI总线在总线在3D3D应用中的局限主要表现在应用中的局限主要表现在3D3D图形描绘中。储存在图形描绘中。储存在PCIPCI显显示卡显示内存中的不仅有影像数据，还有纹理数据（示卡显示内存中的不仅有影像数据，还有纹理数据（Texture DataTexture Data）、）、Z Z轴的距离数据及轴的距离数据及AlphaAlpha变换数据等变换数据等, ,特别是纹理

38、数据的信息量相当大。特别是纹理数据的信息量相当大。一个有效的办法就是将纹理数据从显示内存移到主内存，以便减少显一个有效的办法就是将纹理数据从显示内存移到主内存，以便减少显示内存的容量，从而降低显示卡的成本。示内存的容量，从而降低显示卡的成本。2024/7/312024/7/315050微机接口技术微机接口技术性能特点性能特点:AGP:AGP以以66MHz PCI Revision 2.166MHz PCI Revision 2.1规范为基础。在此基规范为基础。在此基础上扩充了以下主要功能：础上扩充了以下主要功能： 1.1.数据读写操作的流水线操作数据读写操作的流水线操作 流水线流水线(pipe

39、lining)(pipelining)操作是操作是AGPAGP提供的仅针对主存的增强协议。由于采用了流水线提供的仅针对主存的增强协议。由于采用了流水线操作减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高。操作减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高。 2.2.具有具有133MHz133MHz的数据传输频率的数据传输频率 AGPAGP使用了使用了3232位数据总线和双时钟技术的位数据总线和双时钟技术的66MHz66MHz时钟。双时钟技术允时钟。双时钟技术允许许AGPAGP在一个时钟周期内传输双倍的数据，即在工作脉冲波形的两边在一个时钟周期内传输双倍的数据，即在工作脉冲波形的两边沿（即上升沿和下降

40、沿）都传输数据，从而达到沿（即上升沿和下降沿）都传输数据，从而达到133MHz133MHz的传输速率，的传输速率，即即532MB/s532MB/s（133M4B/s133M4B/s）的突发数据传输率。）的突发数据传输率。 3.3.直接内存执行直接内存执行DIMEDIME AGP AGP允许允许3D3D纹理数据不存入拥挤的帧缓冲区纹理数据不存入拥挤的帧缓冲区( (即图形控制器内存即图形控制器内存) )，而，而将其存入系统内存，从而让出帧缓冲区和带宽供其它功能使用。这种将其存入系统内存，从而让出帧缓冲区和带宽供其它功能使用。这种允许显示卡直接操作主存的技术称为允许显示卡直接操作主存的技术称为DIM

41、EDIME（Direct Memory Excute Direct Memory Excute ）。）。2024/7/312024/7/315151微机接口技术微机接口技术 虽然虽然AGPAGP把纹理数据存入主存，也可以称为把纹理数据存入主存，也可以称为UMA(Unified Memory UMA(Unified Memory ArchitectureArchitecture，统一内存体系结构，统一内存体系结构) )技术。但是与一些低端机采用的技术。但是与一些低端机采用的UMAUMA有以下两点区别：有以下两点区别： 通过通过AGPAGP技术使用的主内存（称为技术使用的主内存（称为AGP RAM

42、AGP RAM）并没有完全取代显示卡的）并没有完全取代显示卡的显示缓存，显示缓存，AGPAGP主存只是对缓存的扩大和补充。主存只是对缓存的扩大和补充。 低端机的低端机的UMAUMA是通过是通过PCIPCI接口运行的，其速度较慢。接口运行的，其速度较慢。 4.4.地址信号与数据信号分离地址信号与数据信号分离 采用多路信号分离技术采用多路信号分离技术(demultiplexing)(demultiplexing)，并通过使用边带寻址，并通过使用边带寻址SBA(sideband address)SBA(sideband address)总线来提高随机内存访问的速度。总线来提高随机内存访问的速度。 5

43、.5.并行操作并行操作 允许在允许在CPUCPU访问系统访问系统RAMRAM的同时的同时AGPAGP显示卡访问显示卡访问AGPAGP内存，显示带宽内存，显示带宽也不与其它设备共享，从而进一步提高了系统性能。也不与其它设备共享，从而进一步提高了系统性能。2024/7/312024/7/315252微机接口技术微机接口技术AGP的工作模式从上表中可以看出，要真正达到良好的3D图形处理能力，应该采用2以上的工作模式。因此在选购主板和AGP显示卡时，要注意它们是否支持AGP 2的工作模式。2024/7/312024/7/315353微机接口技术微机接口技术四、PCI和AGP的比较由于显示卡通过AGP、

44、芯片组与主内存相连，提高了显示芯片与主内存间的数据传输速度，让原需存入显示内存的纹理数据，现可直接存入主内存，这样可提高主内存的内存总线使用效率，也提高了画面的更新速度及Z buffer（Z缓冲）等数据的传输速度，而且还减轻了PCI总线的负载，有利于其它PCI设备充分发挥性能。AGP插槽和AGP插卡的插脚都采用了与EISA相似的上下两层结构，因此减小了AGP插槽的尺寸。2024/7/312024/7/315454微机接口技术微机接口技术USB接口简介：USB(Universal Serial Bus)USB(Universal Serial Bus)称为通用串行总线。是一种称为通用串行总线。是

45、一种连接外围设备的机外总线。一段时间内连接外围设备的机外总线。一段时间内USBUSB将与将与IEEE 1394IEEE 1394共共存，分别管理低速和高速外设。存，分别管理低速和高速外设。USBUSB的主要性能特点的主要性能特点 1.1.具有热即插即用功能具有热即插即用功能 USBUSB提供机箱外的热即插即用连接，连接外设不必再打开机箱，也不提供机箱外的热即插即用连接，连接外设不必再打开机箱，也不必关闭主机电源。必关闭主机电源。 2.USB2.USB采用采用“ “级联级联” ”方式连接各个外部设备方式连接各个外部设备 每个每个USBUSB设备用一个设备用一个USBUSB插头连接到前一个外设的插

46、头连接到前一个外设的USBUSB插座上，而其插座上，而其本身又提供一个本身又提供一个USBUSB插座供下一个插座供下一个 USBUSB外设连接用。连接多达外设连接用。连接多达127127个个外设，两个外设间的线缆长度可达外设，两个外设间的线缆长度可达5 5米。米。 3.3.适用于低速外设连接适用于低速外设连接 USBUSB传送速度可达传送速度可达12Mb/s12Mb/s，可与键盘、鼠标、，可与键盘、鼠标、Modem Modem 等常见外设连等常见外设连接，还可以与接，还可以与ISDNISDN、电话系统、数字音响、打印机、电话系统、数字音响、打印机/ /扫描仪等低速外设扫描仪等低速外设连接。连接

47、。2024/7/312024/7/315555微机接口技术微机接口技术USB协议 物理结构：由物理结构：由USBUSB控制器（控制器（PCPC机）连接的层层向上的星状结构。电源、机）连接的层层向上的星状结构。电源、地线和地线和2 2根信号线（根信号线（D+D+、D-D-）组成。）组成。 数据流向：由数据流向：由USBUSB控制器与逻辑设备间的控制器与逻辑设备间的1 1对对1 1的连接。的连接。 管道、端点管道、端点(Endpoint)(Endpoint) USB USB通讯使用管道的概念，管道由大管道（通讯使用管道的概念，管道由大管道（12Mbps12Mbps）、）、127127个小管道个小管

48、道（对应（对应127127个设备）和个设备）和1616个细管道（对应的是端点）组合而成。个细管道（对应的是端点）组合而成。 USBUSB报文的类型报文的类型:token,SOF,data,handshake,special:token,SOF,data,handshake,specialToken:USBToken:USB之间的传输总是由主机开始，并由之间的传输总是由主机开始，并由tokentoken包开始，由包开始，由SYNCSYNC（8b)8b)、PID(8b)PID(8b)、ADDR(7b)ADDR(7b)、ENDP(4b)ENDP(4b)和和CRCCRC组成。组成。 SYNCSYNC：

49、synchronization,synchronization,同步信号同步信号, ,所有包均利用它来同步，以便有效数所有包均利用它来同步，以便有效数据的识别。据的识别。 PIDPID：说明包的身份，由前：说明包的身份，由前4 4位表示，后位表示，后4 4位作为校对码。位作为校对码。 ADDRADDR：7 7位设备地址码，表示包的传输目的地。（全位设备地址码，表示包的传输目的地。（全0 0表示缺省的表示缺省的USBUSB地地址值）。址值）。 ENDPENDP：4 4位端点域，确定包要传送的端点。位端点域，确定包要传送的端点。 2024/7/312024/7/315656微机接口技术微机接口技术

50、 CRCCRC：循环冗余码校验，提供：循环冗余码校验，提供USBUSB不确定的错误检测。不确定的错误检测。PID的类型表示SOF：帧包的开始，由主机每1.00ms0.05ms广播一次，包括SYNC ,PID,FRAME NUMBER（11b)和CRC四个部分。Data包：响应主机的请求，输出数据到主机。2024/7/312024/7/315757微机接口技术微机接口技术HandshakeHandshake包，如果端点传输类型是包，如果端点传输类型是bulk,controlinterruptbulk,controlinterrupt，则在接，则在接收数据没有错误时，主机以收数据没有错误时，主机以

51、handshakehandshake来响应，如果类型是来响应，如果类型是isochrouousisochrouous，则没有，则没有handshakehandshake。仅包括。仅包括SYNCSYNC和和PID PID 两部分。两部分。SpecialSpecial包，主机在低速方式下与低速设备通讯时，以包，主机在低速方式下与低速设备通讯时，以specialspecial包作包作为起始包，然后通讯。为起始包，然后通讯。 传输类型：传输类型：control,isochronous,interruptcontrol,isochronous,interrupt和和bulk.bulk.Control:C

52、ontrol:双向，包括双向，包括2323个阶段：个阶段：setupsetup阶段，阶段，datadata阶段（可能不存阶段（可能不存在）和在）和statusstatus阶段。阶段。SetupSetup阶段：发命令给设备；阶段：发命令给设备；datadata阶段：传输阶段：传输SetupSetup阶段所表征的数据；阶段所表征的数据；statusstatus阶段：设备返回握手信号给主机。阶段：设备返回握手信号给主机。USBUSB协议规定每个设备使用端点协议规定每个设备使用端点0 0来完成控制传送，它用在当来完成控制传送，它用在当USBUSB设备第一次被设备第一次被USBUSB主机检测到时和主机检

53、测到时和USBUSB主机交换信息，若发生错误主机交换信息，若发生错误且不能被覆盖，需重传。且不能被覆盖，需重传。IsochronousIsochronous（等时同步）：可是单向亦可双向，要求传输速率是（等时同步）：可是单向亦可双向，要求传输速率是恒定且能容忍错误，传送的最大数据包是恒定且能容忍错误，传送的最大数据包是1024B/ms1024B/ms。2024/7/312024/7/315858微机接口技术微机接口技术InterruptInterrupt：单向仅能输入至主机，支持数据量很小且频率较低的端：单向仅能输入至主机，支持数据量很小且频率较低的端点。点。USBUSB的中断是轮转的中断是轮

54、转(polling)(polling)类型，类型，USBUSB设备在高速情况下轮转设备在高速情况下轮转周期为周期为1ms255ms1ms255ms，低速设备为，低速设备为10ms255ms10ms255ms。如发生错误需在。如发生错误需在下一次下一次pollingpolling中重传。中重传。BulkBulk：可单向亦可双向，支持大量精确数据通讯，但传输时间不重：可单向亦可双向，支持大量精确数据通讯，但传输时间不重要的端点。若出现错误则重传。要的端点。若出现错误则重传。 USBUSB对设备提供的电源有限，对设备提供的电源有限，USBUSB主机对地电源电压为主机对地电源电压为4.75V5.25V

55、,4.75V5.25V,设备能吸入的最大电流值为设备能吸入的最大电流值为500mA500mA。一般要求。一般要求自带电源。自带电源。2024/7/312024/7/315959微机接口技术微机接口技术IEEE1394总线简介：IEEE 1394是一种串行接口标准 多功能、高速度的机外总线。多功能、高速度的机外总线。主要性能特点 1.1.采用采用“ “级联级联” ”方式连接各个外部设备方式连接各个外部设备 在一个端口上最多可以连接在一个端口上最多可以连接6363个设备，设备间采用树形或菊花链结构。个设备，设备间采用树形或菊花链结构。设备间电缆的最大长度是设备间电缆的最大长度是4.5m4.5m，采

56、用树形结构时可达，采用树形结构时可达1616层，从主机到层，从主机到最末端外设总长可达最末端外设总长可达72M72M。 2.2.能够向被连接的设备提供电源能够向被连接的设备提供电源 IEEE 1394IEEE 1394的连接电缆的连接电缆(Cable)(Cable)中共有六条芯线。其中两条线为电源线，中共有六条芯线。其中两条线为电源线，其它四条线被包装成两对双绞线，用来传输信号。电源的电压范围是其它四条线被包装成两对双绞线，用来传输信号。电源的电压范围是840V840V直流电压，最大电流直流电压，最大电流1.5A1.5A。即使设备断电或者出现故障也不影。即使设备断电或者出现故障也不影响整个网络

57、的运转。响整个网络的运转。 2024/7/312024/7/316060微机接口技术微机接口技术 3.3.采用基于内存的地址编码，具有高速传输能力采用基于内存的地址编码，具有高速传输能力 总线采用总线采用6464位的地址宽度位的地址宽度(16(16位网络位网络IDID，4848位内存地址位内存地址) )，1616位网络位网络IDID中，高中，高1010位表示总线标识位表示总线标识(bus-ID),(bus-ID),低低6 6位表示物理标识（位表示物理标识（physical-IDphysical-ID），），每个域保留全每个域保留全1 1为特殊用途，因此共有为特殊用途，因此共有1023 1023

58、 个总线地址，每个总线地个总线地址，每个总线地址有址有6363个物理结点；将资源看作寄存器和内存单元，可以按照个物理结点；将资源看作寄存器和内存单元，可以按照CPUCPU内存的传输速率进行读写操作，具有高速的传输能力。内存的传输速率进行读写操作，具有高速的传输能力。13941394总线的数总线的数据传输率最高可达据传输率最高可达400M bps400M bps，适用于各种高速设备。，适用于各种高速设备。 4.4.采用点对点结构采用点对点结构(peer to peer)(peer to peer) 任何两个支持任何两个支持IEEE 1394IEEE 1394的设备可以直接连接，不需要通过电脑控制

59、，的设备可以直接连接，不需要通过电脑控制，例如在电脑关闭的情况下，仍可以将例如在电脑关闭的情况下，仍可以将DVDDVD播放机与数字电视机连接而播放机与数字电视机连接而直接播放光盘节目。直接播放光盘节目。 5.5.安装方便且容易使用安装方便且容易使用 允许热即插即用，不必关机即可随时动态配置外部设备，增加或拆除允许热即插即用，不必关机即可随时动态配置外部设备，增加或拆除外设后外设后IEEE 1394IEEE 1394会自动调整拓朴结构，重设整个外设网络状态。会自动调整拓朴结构，重设整个外设网络状态。2024/7/312024/7/316161微机接口技术微机接口技术IEEE 1394的工作模式

60、两种总线数据传输模式两种总线数据传输模式BackplaneBackplane模式支持模式支持12.512.5、2525、50Mbps50Mbps的传输速率；的传输速率；CableCable模式支持模式支持100100、200200、400Mbps400Mbps的速率。目前正在开发的速率。目前正在开发1G1G的版的版本。本。 可同时提供同步可同时提供同步(Synchronous)(Synchronous)和异步和异步(Asynchronous)(Asynchronous)数据传输方式。数据传输方式。同步传输应用于实时性的任务，同步传输应用于实时性的任务，异步传输则是将数据传送到特定的地址异步传输

61、则是将数据传送到特定的地址(Explicit Address)(Explicit Address)。这一标准的协议称为等时同步这一标准的协议称为等时同步(isosynchronous)(isosynchronous)。使用这一协议的。使用这一协议的设备可以从设备可以从13941394连接中获得必要的带宽。其余的带宽，可以用于异连接中获得必要的带宽。其余的带宽，可以用于异步数据传输，异步数据传输过程并不保留同步传输所需的带宽。这步数据传输，异步数据传输过程并不保留同步传输所需的带宽。这种处理方式使得两种传输方式各得其所，可以在同一传输介质上可种处理方式使得两种传输方式各得其所，可以在同一传输介质

62、上可靠地传输音频、视频和计算机数据。靠地传输音频、视频和计算机数据。 2024/7/312024/7/316262微机接口技术微机接口技术协议结构 传输层：传输层：定义了一个完整的请求响应协议实现总线传输。定义了一个完整的请求响应协议实现总线传输。 链路层：为传输层提供一种确认数据包的服务，提供地址化、数据校链路层：为传输层提供一种确认数据包的服务，提供地址化、数据校验和数据帧化服务，一次链路层传输也称为一个验和数据帧化服务，一次链路层传输也称为一个“ “子行为子行为” ”（subactionsubaction）, ,链路层亦可为应用程序提供同步数据传输服务。链路层亦可为应用程序提供同步数据传

63、输服务。 物理层：将链路层的逻辑信号根据不同的串行总线介质转换成相应的物理层：将链路层的逻辑信号根据不同的串行总线介质转换成相应的电信号，同时用来确保一个结点可发送数据。物理层也为串行总线定电信号，同时用来确保一个结点可发送数据。物理层也为串行总线定义了机械接口特性。义了机械接口特性。2024/7/312024/7/316363微机接口技术微机接口技术IEEE 1394和USB的相似性 1.1.都可以提供即插即用及热插拔的功能；都可以提供即插即用及热插拔的功能； 2.2.采用采用“ “级联级联” ”方式，可以连接多台设备，避免了电脑背板方式，可以连接多台设备，避免了电脑背板仅能提供少量插座，只

64、能与少数设备连接的限制。仅能提供少量插座，只能与少数设备连接的限制。IEEE 1394和USB的主要差别 1.1.目前目前IEEE 1394IEEE 1394规范的传输速度为规范的传输速度为100100400Mb/s,400Mb/s,因此它因此它可连接高速设备如可连接高速设备如DVDDVD播放机、数码相机、硬盘等；而播放机、数码相机、硬盘等；而USBUSB受到受到12Mb/s12Mb/s传输速度限制只能连接低速的键盘、麦克风、传输速度限制只能连接低速的键盘、麦克风、软驱、电话等设备。软驱、电话等设备。 2.IEEE 13942.IEEE 1394的拓扑结构中，不需要集线器（的拓扑结构中，不需要

65、集线器（HubHub）就可连）就可连接接6363台设备，并且可以由网桥（台设备，并且可以由网桥（BridgeBridge）再将这些独立的子）再将这些独立的子网（网（SubtreeSubtree）连接起来。）连接起来。IEEE 1394IEEE 1394并不强制要用电脑控并不强制要用电脑控制这些设备，也就是说这些设备可以独立工作。而在制这些设备，也就是说这些设备可以独立工作。而在USBUSB的的拓扑结构中，必须通过拓扑结构中，必须通过HubHub来实现多重连接，每个来实现多重连接，每个HubHub有有7 7个连接头，整个个连接头，整个USBUSB网络中最多可连接网络中最多可连接127127台机器

66、，而且一台机器，而且一定要有电脑的存在，作为总的控制。定要有电脑的存在，作为总的控制。2024/7/312024/7/316464微机接口技术微机接口技术 3.IEEE 13943.IEEE 1394的拓扑结构在其外部设备增减时，会自动重设的拓扑结构在其外部设备增减时，会自动重设网络，其中包括网络短暂的等待状态；而网络，其中包括网络短暂的等待状态；而USBUSB以以HubHub来判明来判明其连接设备的增减，因此可以减少其连接设备的增减，因此可以减少USBUSB网络动态重设的状况。网络动态重设的状况。USB和IEEE 1394在功能和设计思想上有许多相似的地方，但是它们的传输速率不同，因而适用范围也不同。从目前情况看，PC97标准已经纳入了USB规范，新的芯片组都支持USB，并且已有许多采用USB的电脑外设产品出现，USB的使用已经得到了推广。而IEEE 1394尚未有支持该总线标准的芯片组推出，支持1394的外设产品也为数甚少，因此IEEE 1394在短期内尚难以形成气候。2024/7/312024/7/316565微机接口技术微机接口技术