第7章微型计算机总线技术

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1、第第7章微型计算机总线技术章微型计算机总线技术7. 1总线基本知识总线基本知识7 .2系统总线系统总线7. 3外总线外总线 7. 1总线基本知识总线基本知识7.1.1 微型计算机总线概述微型计算机总线概述 在微型计算机系统中，利用总线（在微型计算机系统中，利用总线（BUS）实现芯片内部、印刷电）实现芯片内部、印刷电路板部件之间、机箱路板部件之间、机箱 内插件板之间、主机与外部设备之间或系统与系内插件板之间、主机与外部设备之间或系统与系统之间的连接与通信，总线结构对计算机统之间的连接与通信，总线结构对计算机 的功能及其数据传播速度具的功能及其数据传播速度具有决定性的意义，总线设计直接影响计算机系

2、统的性能、可靠有决定性的意义，总线设计直接影响计算机系统的性能、可靠 性、可性、可扩展性和可升级性。目前已将总线作为一个独立的功能部件来看待。扩展性和可升级性。目前已将总线作为一个独立的功能部件来看待。返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 总线通常是由发送数据的部件分时地将数据发往总线，再由总总线通常是由发送数据的部件分时地将数据发往总线，再由总线将该数据同时发往各线将该数据同时发往各 接收数据部件；而接收数据的部件，由接收数据部件；而接收数据的部件，由 CPU 给出的设备地址译码决定。总线仲裁电路对众给出的设备地址译码决定。总线仲裁电路对众 多的设备数据传输请求多的设备数据传输请求进行

3、优先级别排队，以使设备按策略依次使用总线，避免总线冲突。进行优先级别排队，以使设备按策略依次使用总线，避免总线冲突。 总线主要有工作频率和总线带宽两个指标。总线频率是总线时钟频率；总线主要有工作频率和总线带宽两个指标。总线频率是总线时钟频率；总线的带宽是总线的带宽是 指能够完成一次并行数据传送的二进制数据位数。制定指能够完成一次并行数据传送的二进制数据位数。制定总线标准能够实现不同设备间实现总线标准能够实现不同设备间实现 互连。采用标准总线可以简化系统互连。采用标准总线可以简化系统设计、优化系统结构、提高系统可靠性、易于系统扩充和更新。设计、优化系统结构、提高系统可靠性、易于系统扩充和更新。

4、计算计算机通信方式有并行通信和串行通信之分，相应的总线称为并行总线和机通信方式有并行通信和串行通信之分，相应的总线称为并行总线和串行总线。串行总线。 并行通信速度快、实时性好，占用线路多，不适于小型化产品；并行通信速度快、实时性好，占用线路多，不适于小型化产品；串行通信速率虽低，在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中显得串行通信速率虽低，在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中显得更加方便、灵活。更加方便、灵活。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识7.1.2 微型计算机总线技术的现状微型计算机总线技术的现状 ISA 总线总线 ISA 总线（总线（Industry Standard A

5、rchitecture BUS，工业标准结构，工业标准结构总线）是美国总线）是美国 IBM 公司制定的工业标准总线。该总线总线宽度公司制定的工业标准总线。该总线总线宽度 16 位，位，总线频率总线频率 8MHz。 EISA 总线总线 EISA 总线（总线（Extended Industry Standard Architecture BUS，扩，扩展工业标准结构总线）是展工业标准结构总线）是32 位总线扩展工业标准。位总线扩展工业标准。EISA 总线在总线在 ISA 总线的基础上，将总线宽度扩展到总线的基础上，将总线宽度扩展到 32 位、总线频率提高到位、总线频率提高到 16MHz。上一页返回

6、下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 MCA 总线总线 MCA 总线（总线（Micro Channel Architecture BUS，微通道总线结构），微通道总线结构）是适合是适合 PS/2 系统的总系统的总 线结构。该总线总线宽度线结构。该总线总线宽度 32 位，总线频率位，总线频率 10MHz。 VESA 总线总线 VESA 总线（总线（Video Electronics Standards Association BUS，视频，视频电子标准协会总线）是电子标准协会总线）是 一种开放性总线。一种开放性总线。VESA 总线宽度总线宽度 32 位，总位，总线频率线频率 33MHz。 PC

7、I 总线总线 PCI 总线（总线（Peripheral Component Interconnect BUS，外部设备，外部设备连接总线连接总线 ）是）是 64 位总线。该总线频率位总线。该总线频率 33MHz，数据传输率，数据传输率 80Mbps。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 AGP 总线总线 AGP 总线（总线（Accelerated Graphics Por BUS，高速图形接口总线），高速图形接口总线）是专用于连接主板上的是专用于连接主板上的 控制芯片和控制芯片和 AGP 显示适配卡，为提高视频带显示适配卡，为提高视频带宽而设计的总线规范。总线频率宽而设计的总线规范

8、。总线频率 133MHz，数，数 据传输率据传输率 533Mbps。 USB 总线总线 USB 总线（总线（Universal Serial Bus，通用串行总线）。数据传输率，通用串行总线）。数据传输率 12Mbps。 Alpha EV6 总线总线 Alpha EV6 总线（总线（Peripheral Component Interconnect BUS，外，外部设备连接总线）是部设备连接总线）是 64 位总线。该总线频率位总线。该总线频率 33MHz，数据传输率，数据传输率 480Mbps。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 PCI-X 局部总线局部总线 Compaq 等公司

9、利用对等等公司利用对等 PCI 技术和技术和 Intel 公司的快速芯片作为公司的快速芯片作为智能智能 I/O 电路的协处理器电路的协处理器 来构建的总线称为来构建的总线称为 PCI-X。PCI-X 技术通技术通过增加计算机中央处理器与网卡、打印机、硬盘过增加计算机中央处理器与网卡、打印机、硬盘 存储器等各种外围设存储器等各种外围设备之间的数据流量来提高服务器的性能。备之间的数据流量来提高服务器的性能。10.NGIO 总线总线 NGIO 总线（总线（Next Generation Input/Output BUS，下一代，下一代 I/O 总总线结构）是交换机制和系线结构）是交换机制和系 统主芯

10、片连接的对等统主芯片连接的对等 PCI 总线。总线。NGIO 总总线将数据打包在源与目标通道适配器间发送，将线将数据打包在源与目标通道适配器间发送，将 CPU 从慢速外设数从慢速外设数据处理等待中解脱出来；据处理等待中解脱出来；NGIO 内含多级交换器，能够创建多内含多级交换器，能够创建多 I/O 通通道。道。11.Future I/O 总线总线 Future I/O 总线（总线（Future I/O BUS，将来的输入输出总线）是与，将来的输入输出总线）是与 NGIO 相竞争的一种总线，相竞争的一种总线， 目前在研制中，据称数据传输率可达目前在研制中，据称数据传输率可达 10Gbps。上一页

11、返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识7.1.3 计算机总线技术的未来发展趋势计算机总线技术的未来发展趋势 目前目前 ，在，在 计算机计算机 系统系统 总线总线 中，中， PCI/PCI-X 和和 Compact-PCI 总线总线 仍仍 占占 据优据优 势，势， Hyper Transport、 InfiniBand、RapidIO、3GIO 和和 StarFabric 等总线标准陆续融入计算机系统中。等总线标准陆续融入计算机系统中。 HyperTransport 发布于发布于 2001 年，是一种高速、低待时、支持点到点年，是一种高速、低待时、支持点到点以及可扩充的新型以及可扩充的新型

12、并行总线结构。并行总线结构。HyperTransport 具有较高的吞吐具有较高的吞吐量。它允许外设私有的量。它允许外设私有的 I/O 连接，能选择总线的宽度和速度，提升了连接，能选择总线的宽度和速度，提升了总线传输性能，可满足众多设备在功率、空间和成本方面的需求。总线传输性能，可满足众多设备在功率、空间和成本方面的需求。 这这些设备包括工作站、服务器、些设备包括工作站、服务器、Internet 路由器、光交换机、企业网，路由器、光交换机、企业网，中心局设备、蜂窝基中心局设备、蜂窝基 站等。站等。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 HyperTransport 总线宽度有总线宽度

13、有 2/4/8/16/32 等选择，采用菊花链结等选择，采用菊花链结构多组件连接；采用积木构多组件连接；采用积木 块结构，可组合实现多功能的灵活高速系统。块结构，可组合实现多功能的灵活高速系统。基于这种体系结构的系统可用交换机进行扩基于这种体系结构的系统可用交换机进行扩 充，能处理多充，能处理多 I/O 数据流，数据流，支持多级复杂系统。支持多级复杂系统。 HyperTransport 器件的互连采用对称器件的互连采用对称/非对称形式。非对称总线非对称形式。非对称总线能同时支持上下行不同带宽，不需专用能同时支持上下行不同带宽，不需专用 I/O 驱动，其协议层能够保证驱动，其协议层能够保证数据在

14、交换结构内的合理流动。数据在交换结构内的合理流动。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 RapidIO 是在与是在与 HyperTransport 的竞争中产生的。最新的的竞争中产生的。最新的 HyperTransport 协议能够兼容协议能够兼容 RapidIO 的多主操作，但的多主操作，但 RapidIO 的的处理更为简便，它所采用的标准低压差分信号技术和基处理更为简便，它所采用的标准低压差分信号技术和基 于包的并行操于包的并行操作，使得各种标准库可融入到作，使得各种标准库可融入到 RapidIO 设计中，这一优点适合嵌入式设计中，这一优点适合嵌入式 SOC 设设 计，计，Ra

15、pidIO 的多的多 IP 核捆绑还为特殊通信应用提供了高性能核捆绑还为特殊通信应用提供了高性能支持。支持。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识 InfiniBand 将将 I/O 控制集成到具有交换结构的点到点全双工互连控制集成到具有交换结构的点到点全双工互连设备上，提升了数据在设备上，提升了数据在 服务器、存贮设备和外设间的传输速率。占用服务器、存贮设备和外设间的传输速率。占用较小的空间但具有较强的计算能力，可以和较小的空间但具有较强的计算能力，可以和 PCI、Fibre channel 等专等专用标准共存。用标准共存。 InfiniBand 采用高性能、通道基采用高性能、通道

16、基 I/O 协议，用来提高服务器和其协议，用来提高服务器和其它网络设备的性能、可扩充性和可靠性；它网络设备的性能、可扩充性和可靠性；InfiniBand 采用数据包方式采用数据包方式工作，进入工作，进入 InfiniBand 结构就可以路由至任何结构就可以路由至任何 应用；应用；InfiniBand 采用采用热连接技术，热连接使热连接技术，热连接使 InfiniBand 系统的增添、拆除和维护比目前的系统的增添、拆除和维护比目前的 共享总线共享总线 I/O 系统更加方便。系统更加方便。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识7.1.4 总线分类和总线标准总线分类和总线标准1. 总线分类

17、总线分类 外部总线中的数据传输一般采用并行或串行方式，其定时方式采外部总线中的数据传输一般采用并行或串行方式，其定时方式采用同步或异步方式，数据用同步或异步方式，数据 传输率较低。系统总线通常采用同步、并行传输率较低。系统总线通常采用同步、并行方式，数据传输速率较高，以提高系统的性能。如方式，数据传输速率较高，以提高系统的性能。如图图 7-2 所示为三总所示为三总线的的总线结构图。线的的总线结构图。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识2. 总线标准总线标准 总线标准是计算机各个部件之间的互联规范，由国际标准化组总线标准是计算机各个部件之间的互联规范，由国际标准化组织制定的。总线标准

18、规织制定的。总线标准规 范了计算机系统总线的设计，提高了可互换性范了计算机系统总线的设计，提高了可互换性和可维护性，提高了计算机系统的性能和可和可维护性，提高了计算机系统的性能和可 靠性。靠性。总线标准必须有详细和明确的规范说明，其内容包括：总线标准必须有详细和明确的规范说明，其内容包括：(1)物理特性：定义总线物理形态和结构布局，规定总线的形式（电缆、物理特性：定义总线物理形态和结构布局，规定总线的形式（电缆、印制线或接印制线或接 插件）以及具体位置等。插件）以及具体位置等。(2)机械特性：定义总线机械连接特性，机械性能包括接插件的类型、机械特性：定义总线机械连接特性，机械性能包括接插件的类

19、型、形状、尺寸、牢靠等级、数量和次序。形状、尺寸、牢靠等级、数量和次序。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识(3)功能特性：定义总线各信号线功能，不同信号实现不同功能。功能特性：定义总线各信号线功能，不同信号实现不同功能。(4)电气特性：定义信号的传递方向、工作电平、负载能力的最大额电气特性：定义信号的传递方向、工作电平、负载能力的最大额定值等。常见的定值等。常见的 ISA、EISA、PCI 是微型计算机中采用的系统总线标是微型计算机中采用的系统总线标准，准，RS-232C、RS-422、RS-485和和 USB 则是微型计算机外部总线标则是微型计算机外部总线标准。准。3. 总线规

20、范总线规范 总线规范有机械结构规范、功能结构规范、电气规范三种。其总线规范有机械结构规范、功能结构规范、电气规范三种。其中机械结构规范规定模中机械结构规范规定模 块尺寸、总线插头、边沿连接器等的规格；功块尺寸、总线插头、边沿连接器等的规格；功能结构规范确定引脚名称与功能，以及其相能结构规范确定引脚名称与功能，以及其相 互作用的协议；电气规范互作用的协议；电气规范规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态转换时间等。规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态转换时间等。上一页返回下一页7. 1总线基本知识总线基本知识4总线控制方式总线控制方式总线完成一次数据传输要经历以下总线完成一次数据传输

21、要经历以下 4 个阶段：个阶段： 申请总线阶段。申请使用总线的访问模块向总线仲裁机构提出使用总申请总线阶段。申请使用总线的访问模块向总线仲裁机构提出使用总线申请。线申请。 寻址阶段。获得总线控制权的访问模块，通过地址总线发出被访问模寻址阶段。获得总线控制权的访问模块，通过地址总线发出被访问模块地址，选中被访问模块。块地址，选中被访问模块。 数据传输阶段。访问模块和被访问模块间进行数据传输。数据由被访数据传输阶段。访问模块和被访问模块间进行数据传输。数据由被访问模块发出经数据总线流入访问模块。问模块发出经数据总线流入访问模块。 传输结束阶段。访问模块和被访问模块相关信息先后从总线上撤除，传输结束

22、阶段。访问模块和被访问模块相关信息先后从总线上撤除，交出总线使用权，以便其它模块能继续使用总线。交出总线使用权，以便其它模块能继续使用总线。上一页返回7.2 系统总线系统总线7.2.1 PCI 总线总线 PCI 总线是总线是 32/64 位标准总线。位标准总线。PCI 总线采用与总线采用与 CPU 隔离的总线隔离的总线结构，能与结构，能与 CPU 并行并行 工作。具有适应性强、速度快的特点，数据传工作。具有适应性强、速度快的特点，数据传输率输率 133Mbps，适用于，适用于 Pentium 以上的微型计以上的微型计 算机。算机。PCI 总线时钟总线时钟频率频率 66MHz，数据传输速率，数据

23、传输速率 533Mbps。返回下一页7.2 系统总线系统总线1概述概述 图形处理、多媒体应用要求微型计算机应具有快速的大容量存图形处理、多媒体应用要求微型计算机应具有快速的大容量存储和高总线带宽。微型储和高总线带宽。微型 计算机中计算机中 CPU、内存、显示卡、硬盘等关键、内存、显示卡、硬盘等关键部件在性能上已有了很大的提高，原有部件在性能上已有了很大的提高，原有 ISA、 EISA 总线已成为微型总线已成为微型计算机系统的瓶颈之一，为此研制了计算机系统的瓶颈之一，为此研制了 PCI 总线。总线。 PCI 总线不依附具体处理器，总线不依附具体处理器，PCI 是存在于是存在于 CPU 和原来的和

24、原来的 ISA 系统总线之间的另一级总线，由一个桥接电路实现这个中间层的管理系统总线之间的另一级总线，由一个桥接电路实现这个中间层的管理及数据接口，桥接电路能够提供信号缓冲，及数据接口，桥接电路能够提供信号缓冲， 能够支持能够支持 10 种类型的外种类型的外设接口，能在较高时钟频率下保持高性能。设接口，能在较高时钟频率下保持高性能。 PCI 总线支持总线主控技术，允许智能设备按需取得总线控制权，总线支持总线主控技术，允许智能设备按需取得总线控制权，以加速数据传送。以加速数据传送。 PCI 接口内的系列寄存器位于其中的小容量存储器中，系列寄存接口内的系列寄存器位于其中的小容量存储器中，系列寄存器

25、依据内置参数将器依据内置参数将 PCI配置到计算机系统中，由此产生即插即用。配置到计算机系统中，由此产生即插即用。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线PCI 总线的主要特点是：总线的主要特点是： 独立于处理器，支持独立于处理器，支持 80 多个总线功能，总线频率多个总线功能，总线频率 33/66MHz，低功耗。，低功耗。 并行总线操作可以在所有读写交易中实现猝发传送，实行隐式总线总并行总线操作可以在所有读写交易中实现猝发传送，实行隐式总线总裁。裁。 地址、命令、数据奇偶校验。地址、命令、数据奇偶校验。 存储器、存储器、I/O、配置地址空间，自动配置寄存器，全面支持、配置地址空间，自动配置寄

26、存器，全面支持 PCI 总线总线主设备。主设备。 电平中断，支持多源共享中断。电平中断，支持多源共享中断。 规范的规范的 PCI 连接器和插卡定义。连接器和插卡定义。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线2PCI 总线结构连接方式总线结构连接方式 PCI 总线的连接方式如总线的连接方式如图图 7-3 所示。由图可知，所示。由图可知，CPU 总线（前端总线（前端总线）和总线）和 PCI 总线由桥总线由桥 接电路（北桥芯片）相连，微处理器的总线接电路（北桥芯片）相连，微处理器的总线独立于独立于 PCI 总线。北桥芯片中除了含有桥接电总线。北桥芯片中除了含有桥接电 路外，还有路外，还有 Cache

27、 控控制器和制器和 DRAM 控制器等其它控制电路。控制器等其它控制电路。PCI 总线上外接图形控制器、总线上外接图形控制器、 IDE 设备（或设备（或 SCSI 设备）、网络控制器等高速设备。设备）、网络控制器等高速设备。PCI 总线和总线和 ISA/EISA 总线之间也通总线之间也通 过桥接电路（南桥芯片）相连，过桥接电路（南桥芯片）相连，ISA/EISA 上上外接传统的慢速设备，用以外接原有资源。外接传统的慢速设备，用以外接原有资源。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线3PCI 总线的中断和仲裁总线的中断和仲裁 在多主设备的在多主设备的 PCI 系统中，总线主设备使用总线，必须向总线

28、系统中，总线主设备使用总线，必须向总线仲裁器申请总线权。仲裁器申请总线权。 PCI 总线支持总线支持#INTA#INTD 四种中断。四种中断。PCI 设备接口可以使用设备接口可以使用#INTA，只有多功能接，只有多功能接 口可以使用其它三种中断。依据口可以使用其它三种中断。依据 BIOS 的设置，的设置，这些中断可以被这些中断可以被 PCI 桥接器导入桥接器导入 IRQx 中断中断 中的一个，可以将中的一个，可以将 100Mbps 以太网卡触发中以太网卡触发中#INTA，该中断被导入，该中断被导入 IRQ10。 PCI 总线上的总线主控器可以接管总线的控制权。为了避免总总线上的总线主控器可以接

29、管总线的控制权。为了避免总线冲突，线冲突，PCI 使用使用#REQ请求信号和请求信号和#GNT 授权信号来对总线的申请进授权信号来对总线的申请进行仲裁。当某一总线主控设备申请使用控制总线时，激活行仲裁。当某一总线主控设备申请使用控制总线时，激活#REQ 信号，信号，表示请求控制表示请求控制 PCI 总线，若请求被接受，仲裁逻辑电路就激活总线，若请求被接受，仲裁逻辑电路就激活#GNT信信号，于是发出请求信号的总线主控设备就可以获得总线控制权。号，于是发出请求信号的总线主控设备就可以获得总线控制权。 总线总线仲裁器的裁决过程和总线操作过程同时进行，裁决采用隐式仲裁器的裁决过程和总线操作过程同时进行

30、，裁决采用隐式 PCI 总总线仲裁方式而且不占用线仲裁方式而且不占用 PCI 总线的时钟周期。总线的时钟周期。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线5PCI 接口的配置寄存器接口的配置寄存器 每个每个 PCI 接口都有接口都有 256B 的配置存储器，每的配置存储器，每 4B 构成寄存器。配构成寄存器。配置存储器的前置存储器的前 64B 的预的预 定义信息区数据信息由定义信息区数据信息由 PCI-SIG 组织进行预组织进行预定义；后定义；后 192B 特殊配置数据区数据信息由生产特殊配置数据区数据信息由生产 厂家定义。主机系统厂家定义。主机系统通过配置存储器信息来配置操作系统，实现通过配置存

31、储器信息来配置操作系统，实现 PCI 接口的即插即用特性。接口的即插即用特性。6I/O 寻址寻址 标准标准 IBM PC 机的机的 I/O 寻址范围是寻址范围是 0000H0FFFFH，需要，需要 16 位位地址线，地址线， PCI 总线支持总线支持32/64 位寻址。位寻址。PCI 设备可以按以下两种方式设备可以按以下两种方式进行配置。进行配置。 通过标准地址通过标准地址 0CF8H 和和 0CFCH 配置配置 PCI 设备。其中地址为设备。其中地址为 0CF8H 的的 4B 称为配称为配 置地址寄存器，用于访问配置地址区域；置地址寄存器，用于访问配置地址区域；0CFCH 的的 4B 称为配

32、置数据寄存器，用称为配置数据寄存器，用 于从于从 PCI 设备的配置存储器中读设备的配置存储器中读/写写 32 位数。位数。 映射设备。将映射设备。将 PCI 设备映射到设备映射到 0C000H0CFFFH 的的 4KB I/O 空间。空间。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线7PCI 总线的发展总线的发展 为了满足系统对总线带宽的需求，新的为了满足系统对总线带宽的需求，新的 PCI 总线规范称为总线规范称为 PCI-X，主要适用，主要适用 133MHz 总线时钟频率的台式机主板。更新型的总线时钟频率的台式机主板。更新型的 PCI-X 2.0 适用于总线时钟频率为适用于总线时钟频率为 53

33、3MHz 的新型主的新型主 板。此外，板。此外，Intel 还推出还推出了称为了称为 Mini PCI 的总线标准。的总线标准。Mini PCI 对原来的对原来的 PCI 总线在控制线总线在控制线 路和功能上作了改进，减小了外形尺寸，使之适用于便携式计算机。路和功能上作了改进，减小了外形尺寸，使之适用于便携式计算机。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线7.2.2 AGP 总线总线1. 概述概述 AGP 是为提高视频带宽而设计的总线规范。是为提高视频带宽而设计的总线规范。AGP 插槽可插入规插槽可插入规范的范的 AGP 特殊显示插卡。其视频信号的传输速率可以从特殊显示插卡。其视频信号的传输速

34、率可以从 PCI 的的 133Mbps 提高到提高到 266Mbps（1模式）、模式）、533Mbps（2模式）、模式）、1066Mbps（4模式）或模式）或 2133Mbps（8模式）。严格说来，模式）。严格说来，AGP 不不能称为总线，它仅在能称为总线，它仅在AGP 控制芯片和控制芯片和AGP 显示卡之间提供了点到点显示卡之间提供了点到点的连接。的连接。AGP 总线的系统结构如总线的系统结构如图图7-5 所示。所示。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线2. AGP 的性能特点的性能特点 AGP 以以 66MHz PCI Rev2.1 规范为基础。在此基础上扩充了以下规范为基础。在此基础

35、上扩充了以下主要功能：主要功能： 数据读写操作的流水线操作。流水线操作是数据读写操作的流水线操作。流水线操作是 AGP 提供的针对主存的提供的针对主存的增强协议。增强协议。 具有具有 2X、4X、8X 数据传输频率。数据传输频率。AGP 使用了使用了 32 位数据总线和多时位数据总线和多时钟技术的钟技术的 66MHz 时钟。多时钟技术允许时钟。多时钟技术允许 AGP 在一个时钟周期内传输在一个时钟周期内传输 2 次、次、4 次甚至次甚至 8 次数据，从次数据，从 而使而使 AGP 总线传输带宽达到了总线传输带宽达到了 533MBps（2）、）、1066Mbps（4）和）和 2133Mbps（8

36、）。）。 直接内存执行直接内存执行 DIME。存入系统内存，让出帧缓冲区和带宽供其它功。存入系统内存，让出帧缓冲区和带宽供其它功能使用。这种能使用。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 DIME（Direct Memory Execute，直接内存执行，直接内存执行 ）。）。 虽虽 然然 AGP 把纹把纹 理理 数据数据 存入存入 主主 存存 ， 也也 可可 以称以称 为为 UMA (Unified Memory Architecture，统一内，统一内存体系结构存体系结构)技术。技术。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线 地址信号与数据信号分离。采用多路

37、信号分离技术，并通过使用边带地址信号与数据信号分离。采用多路信号分离技术，并通过使用边带寻址寻址 SBA (Side Band 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。 并行操作。在并行操作。在 CPU 访问系统访问系统 RAM 的同时允许的同时允许 AGP 显示卡访问显示卡访问 AGP 内存，显示内存，显示 卡可以独享卡可以独享 AGP 总线带宽，从而进一步提高了系统性能。总线带宽，从而进一步提高了系统性能。3. AGP 的工作模式的工作模式AGP 的工作模式如的工作模式如表表 7-3 所示。所示。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线4. PCI 和和

38、 AGP 的比较的比较 表表 7-4 列出了台式机中列出了台式机中 PCI 和和 AGP 的性能比较。的性能比较。AGP 总线是对总线是对 PCI 总线的扩展和增强，总线的扩展和增强， 不具有一般总线的共享特性；采用地址和数不具有一般总线的共享特性；采用地址和数据多路复用，把整个据多路复用，把整个 32 位的数据总线留出来给位的数据总线留出来给 图形加速器。图形加速器。 AGP 系统由于显示卡通过系统由于显示卡通过 AGP、芯片组与主内存相连，提高了、芯片组与主内存相连，提高了显示芯片与主内存间的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数据传输速度，让原需存入显示内存的纹

39、理数据直接存入主内存，提高了主内存的内存总据直接存入主内存，提高了主内存的内存总 线使用效率，提高了数据线使用效率，提高了数据的传输速度，减轻了的传输速度，减轻了 PCI 总线的负载，有利于其它总线的负载，有利于其它 PCI 设备充分设备充分 发发挥性能。在挥性能。在 PC98 规格中，规格中，ISA 总线已被取消，总线已被取消，ISA 设备终将被淘汰，设备终将被淘汰，所以，把占用了所以，把占用了 PCI 总线大量带宽的显示卡移到总线大量带宽的显示卡移到 AGP 上是非常必要上是非常必要的。的。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线7.2.3 新型总线新型总线 PCI Express1. I

40、/O 总线的瓶颈总线的瓶颈 随着大规模集成电路技术的进步以及微处理器性能的提高，计随着大规模集成电路技术的进步以及微处理器性能的提高，计算机的整体性能并没有随着微处理器性能的提高而同步增长。算机的整体性能并没有随着微处理器性能的提高而同步增长。 多媒体技术的应用使得多媒体技术的应用使得 PCI 的局限性逐渐显现出来。用户要求的局限性逐渐显现出来。用户要求微型机能够提供更强大的多媒体能力，台式微型机中微型机能够提供更强大的多媒体能力，台式微型机中 PCI 总线所能提总线所能提供的最大带宽为：供的最大带宽为：33MHz（额定工作频率）（额定工作频率）32bit（总线位宽）（总线位宽）= 1066M

41、bps = 133Mbps上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线2. PCI Express 概述概述 PCI Express 是一种串行总线。与是一种串行总线。与 PCI 相比较，相比较，PCI Express 的的导线数量减少了将近导线数量减少了将近 75%， 但速度却达到但速度却达到 PCI-X 2.0 的两倍，而且容的两倍，而且容易扩充。易扩充。PCI Express 采用点对点技术，能够为每一采用点对点技术，能够为每一 个设备分配独享个设备分配独享通道，彻底消除设备间由于共享资源带来的总线竞争现象。每个设备通道，彻底消除设备间由于共享资源带来的总线竞争现象。每个设备至多至多 通过通

42、过 64 根根 PCI Express 连接线和其它设备建立连接，而且每根连接线和其它设备建立连接，而且每根线传输速率约为线传输速率约为 26Mbps。 PCI Express 在点对点架构基础上为高速接入设备提供了交换器在点对点架构基础上为高速接入设备提供了交换器控制单元，其主要作用是对高速控制单元，其主要作用是对高速 PCI Express 设备之间的点对点通信设备之间的点对点通信进行管理和控制。进行管理和控制。 PCI Express 的主要技术指标见的主要技术指标见表表 7-5 所示。所示。上一页返回下一页7.2 系统总线系统总线3.PCI Express 的系统结构的系统结构 PCI

43、 Express 的系统结构采用和的系统结构采用和 OSI 网络模型相类似的分层模型，网络模型相类似的分层模型，不过不过 PCI Express 只有只有5 层，而不是层，而不是 OSI 的的 7 层。层。PCI Express 兼容兼容 PCI 寻址模型，确保了它能够在无需作任何更动的前提下继续支持现寻址模型，确保了它能够在无需作任何更动的前提下继续支持现有的应用程序和驱动程序。有的应用程序和驱动程序。图图 7-6 给出给出 PCI Express 的分层结构模型。的分层结构模型。 PCI Express 的分层结构模型自上而下由软件层、会话层、事务的分层结构模型自上而下由软件层、会话层、事

44、务处理层、链路层和物理层组成，采用即插即用规范中定义的标准机制。处理层、链路层和物理层组成，采用即插即用规范中定义的标准机制。软件层产生的读写请求被事务处理层采用软件层产生的读写请求被事务处理层采用 数据包封装协议传送给各种数据包封装协议传送给各种 I/O 设备。链路层为这些数据包增加顺序号和设备。链路层为这些数据包增加顺序号和 CRC 校验码以实校验码以实 现高现高可靠性的数据传输机制，为高层提供一个无差错的数据传输链路。物可靠性的数据传输机制，为高层提供一个无差错的数据传输链路。物理层实现数据编理层实现数据编/ 解码和多个通道数据拆分解码和多个通道数据拆分/解拆分操作，每通道都是解拆分操作

45、，每通道都是全双工的，可提供全双工的，可提供 2.5Gbps 的传输速率。的传输速率。上一页返回7.3 外总线外总线7.3.1 RS232C 总线总线1. RS-232-C 的连接的连接 RS-232C 广泛用于数字终端设备如计算机与调制解调器之间的接广泛用于数字终端设备如计算机与调制解调器之间的接口，以实现通过电话线口，以实现通过电话线 路进行远距离通信，如路进行远距离通信，如图图 7-7 所示。所示。2.RS-232-C 接口接口 RS232C 总线的接口信号可以用多种方法形成，特别是各微机芯总线的接口信号可以用多种方法形成，特别是各微机芯片生产厂家为我们提供了多种芯片，使实现该总线变得非

46、常容易，如片生产厂家为我们提供了多种芯片，使实现该总线变得非常容易，如图图 7-9 所示。所示。3. RS-485 总线总线 RS-485 是一种串行总线标准。是一种串行总线标准。RS-485 采用平衡发送和差分接采用平衡发送和差分接收，具有抑制共模干扰的收，具有抑制共模干扰的 能力。总线收发器具有高灵敏度，能检测低能力。总线收发器具有高灵敏度，能检测低至至 200mV 的电压，传输信号能在千米以外得到的电压，传输信号能在千米以外得到 恢复。恢复。RS-485 采用半采用半双工工作方式，因此，发送电路须由使能信号加以控制。双工工作方式，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485 用用于多

47、点互连时非常方便，可以省掉信号线。于多点互连时非常方便，可以省掉信号线。返回下一页7.3 外总线外总线7.3.2 IEEE-488 总线总线 IEEE-488 总线是并行总线接口标准。总线是并行总线接口标准。IEEE-488 总线用来连接微总线用来连接微型计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表。型计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表。IEEE-488 总线按双向异步方式传输信号，采用总线方总线按双向异步方式传输信号，采用总线方 式，总线上最多可连式，总线上最多可连接接 15 台设备。最大传输距离为台设备。最大传输距离为 20 米，信号传输速度一般为米，信号传输速度一般

48、为 500Kbps， 最大传输速度为最大传输速度为 1Mbps。7.3.3 SCSI 总线总线1. SCSI 概述概述 SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机接口）是，小型计算机接口）是一种连结主机和外围设备一种连结主机和外围设备 的接口，的接口，SCSI 接口的速度、性能和稳定性接口的速度、性能和稳定性强于强于 IDE，主要面向服务器和工作站市场。，主要面向服务器和工作站市场。 SCSI 支持磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪等多种设备。由支持磁盘驱动器、磁带机、光驱、扫描仪等多种设备。由 SCSI 控制器进行数据操作，控制器进行数据操作，SCSI

49、 控制器相当于一块小型控制器相当于一块小型 CPU，有自，有自己的命令集和缓存。己的命令集和缓存。上一页返回下一页7.3 外总线外总线2. SCSI 的未来的未来 SCSI 是一种不断完善的技术，新加入的规格有是一种不断完善的技术，新加入的规格有 Fibre Channel SCSI、IEEE 1394（Firewire，火线）、，火线）、SCSI 3（160MB/秒）、秒）、SCSI 4（320MB/秒）和秒）和 SCSI 5（640MB/秒）。从秒）。从 SCSI 3 开始，开始，SCSI 能能按照需要快速地提高性能，并拥有向后兼容性。随着速度的提按照需要快速地提高性能，并拥有向后兼容性。

50、随着速度的提 升之外，升之外，SCSI 的易用性有了改善，采用的易用性有了改善，采用 CAM（Common Access Model，公共，公共存取模型）使存取模型）使 SCSI 的编程更为方便。的编程更为方便。上一页返回下一页7.3 外总线外总线7.3.4 USB 总线总线1. 概述概述 USB 是多家公司共同开发的一种外设连接技术，旨在促进是多家公司共同开发的一种外设连接技术，旨在促进 PC 总总线的标准化，加速新标线的标准化，加速新标 准的制订和产品开发。其开发目标是发展一种准的制订和产品开发。其开发目标是发展一种兼容低速和高速技术，可以为广大用户提供兼容低速和高速技术，可以为广大用户提

51、供 一种可共享、可扩充、使一种可共享、可扩充、使用方便的串行总线。用方便的串行总线。 该总线应独立于主计算机系统，并在整个计算机系统结构中保持该总线应独立于主计算机系统，并在整个计算机系统结构中保持一致。一致。USB-IF 发布了一种称为通用串行总线的串行技术规范，简称发布了一种称为通用串行总线的串行技术规范，简称为为 USB。由于微软从。由于微软从 Windows98 开始加入了对开始加入了对 USB 的支持，使的支持，使 USB 技术得到了飞速发展和极为广泛的普及。现在，技术得到了飞速发展和极为广泛的普及。现在，USB 已成为微机上普已成为微机上普遍认同的一种事实上的接口标准，支持这一标准

52、的各种新产品正在大遍认同的一种事实上的接口标准，支持这一标准的各种新产品正在大量涌现。量涌现。上一页返回下一页7.3 外总线外总线2. USB 的特点的特点1）易于使用）易于使用 易于使用是易于使用是 USB 的主要设计目标，结果是的主要设计目标，结果是 USB 接口受到设计人接口受到设计人员和最终用户的广泛欢员和最终用户的广泛欢 迎，其主要原因包括：迎，其主要原因包括：(1)适合多种通用设备，自动配置，即插即用。适合多种通用设备，自动配置，即插即用。(2)不需要用户设定，节省硬件资源。不需要用户设定，节省硬件资源。(3)易于连接、简易电缆连接。一个普通的易于连接、简易电缆连接。一个普通的 P

53、C 机有机有 2 到到 6 个个 USB 端口，还可以通过端口，还可以通过 连接连接 USB 集线器来扩展端口的数量。集线器来扩展端口的数量。USB 电缆只电缆只有有 4 根芯线：根芯线：2 根数据线，一根根数据线，一根 电源和一根地线。电缆可长达电源和一根地线。电缆可长达 5 米。米。(4)热插拔，不需另备电源。可以在任何时候连接和断开外设，不管热插拔，不需另备电源。可以在任何时候连接和断开外设，不管系统和外设是否系统和外设是否 开机，不会损坏开机，不会损坏 PC 或外设。当外设连接到或外设。当外设连接到 PC 上时，上时，操作系统会自动检测到并准操作系统会自动检测到并准 备使用。备使用。(

54、5)USB 接口自带了电源线和地线，可以提供接口自带了电源线和地线，可以提供+5V 的电源供应。的电源供应。上一页返回下一页7.3 外总线外总线（2）速度较快）速度较快 全速全速 USB 接口以接口以 12Mbps 的速度通信。实际数据传输速率比这个的速度通信。实际数据传输速率比这个数值要低一些，这是因为所有外设都共用总线，导致总线除传输数据数值要低一些，这是因为所有外设都共用总线，导致总线除传输数据外，还必须携带状态、控制和错误检测信号。外，还必须携带状态、控制和错误检测信号。（3）可靠性高）可靠性高 USB 的可靠性来自于硬件设计和数据传输协议两方面。的可靠性来自于硬件设计和数据传输协议两

55、方面。USB 驱动驱动器、接收器和电缆的硬件规范消除了大多数可能引起数据错误的噪声。器、接收器和电缆的硬件规范消除了大多数可能引起数据错误的噪声。 USB 协议采用了差错控制和缺陷发现机制，当检测到错误时能协议采用了差错控制和缺陷发现机制，当检测到错误时能通知发送方重新发送前面的数据。检测、通知和重发都由硬件来完成，通知发送方重新发送前面的数据。检测、通知和重发都由硬件来完成，不需要任何软件的介入。不需要任何软件的介入。上一页返回下一页7.3 外总线外总线（4）低成本、低功耗）低成本、低功耗 USB 接口的设备与带有相同功能的老式接口的设备所需的费用几接口的设备与带有相同功能的老式接口的设备所

56、需的费用几乎相同的，甚至更低。乎相同的，甚至更低。 对低成本外设来说，选择低速传输以降低对硬对低成本外设来说，选择低速传输以降低对硬件的要求，使成本控制在合理的范围内。件的要求，使成本控制在合理的范围内。3. USB 的技术指标的技术指标 到目前为止，到目前为止，USB 已有已有 2 种版本，种版本，USB 1.1 和和 USB 2.0。这。这 2 种种版本的版本的 USB 均采用一条均采用一条 4 芯的电缆连接主机和芯的电缆连接主机和 USB 设备。连接电缆设备。连接电缆除提供信号线外，还向除提供信号线外，还向 USB 设备提供了电源。设备提供了电源。USB 的主要技术指标的主要技术指标如如

57、表表 7-6 所示。所示。上一页返回下一页7.3 外总线外总线4. USB 的总线拓扑结构和连接形式的总线拓扑结构和连接形式（1）USB 主机主机 主机中的主机中的 USB 接口称之为接口称之为 USB 主控制器。集线器集成在主机系主控制器。集线器集成在主机系统中。统中。 主机在主机在 USB 中的责任是：中的责任是： 检测检测 USB 设备的插入和移出设备的插入和移出 在主机与在主机与 USB 设备之间管理数据流设备之间管理数据流 进行错误检查进行错误检查 提供电源提供电源上一页返回下一页7.3 外总线外总线（2） USB 设备设备 USB 设备分为集线器和功能设备。集线器具有一个上行端口和

58、设备分为集线器和功能设备。集线器具有一个上行端口和若干下行端口。上行端若干下行端口。上行端 口用于连接主机或上级集线器，下行端口用于口用于连接主机或上级集线器，下行端口用于连接下级集线器或直接连接设备。通过集线连接下级集线器或直接连接设备。通过集线 器可实现器可实现 USB 总线的多总线的多级连接。在连接到级连接。在连接到 USB 总线的初期以及电源断开与重新接通时，除总线的初期以及电源断开与重新接通时，除 上行端口外的所有其他端口不能使用。上行端口外的所有其他端口不能使用。 设备在设备在 USB 中的责任是：中的责任是： 检测与自己的通信检测与自己的通信 标准请求响应。标准请求响应。错误检查

59、错误检查管理电源管理电源上一页返回下一页7.3 外总线外总线（3） USB 的设备类型的设备类型 USB 的设备可以分成多个不同类型，同类设备可以拥有共同的的设备可以分成多个不同类型，同类设备可以拥有共同的工作协议，从而简化设工作协议，从而简化设 备的驱动，备的驱动，表表 7-7 中给出了基本的中给出了基本的 USB 设备设备类型分类。类型分类。5. USB 的连接器的连接器 USB 规定了规定了 A 系列和系列和 B 系列两种连接器，计算机主机板上的连系列两种连接器，计算机主机板上的连接器属接器属 A 系列，系列，B 系列的连接器常见于设备端上。系列的连接器常见于设备端上。上一页返回下一页7

60、.3 外总线外总线6. USB 通信流通信流（1）设备端点）设备端点 端点是端点是 USB 设备唯一可以确认的部分，它是主机和设备之间的设备唯一可以确认的部分，它是主机和设备之间的通信流终点。通信流终点。USB 为主为主 机上的客户软件与机上的客户软件与 USB 功能模块之间的通信功能模块之间的通信提供服务，端点决定端点和客户软件之间通信提供服务，端点决定端点和客户软件之间通信 所需要的传输服务类型。所需要的传输服务类型。（2）管道）管道 USB 管道是设备上的一个端点和主机的软件联合体。管道表示管道是设备上的一个端点和主机的软件联合体。管道表示经过一个存储器缓冲区和一个设备上的端点，可以在主

61、机上的软件之经过一个存储器缓冲区和一个设备上的端点，可以在主机上的软件之间传送数据的能力。间传送数据的能力。 USB 不对管道中传递的数据内容进行翻译，即使是消息管道要求不对管道中传递的数据内容进行翻译，即使是消息管道要求根据根据 USB 的规定对数的规定对数 据进行打包，据进行打包，USB 也不会翻译这些数据的内容。也不会翻译这些数据的内容。对一个对一个 USB 设备进行配置之后，就会形成管道。由于一个设备进行配置之后，就会形成管道。由于一个 USB 设备设备上电后总要对端点上电后总要对端点0 进行配置，所以端点进行配置，所以端点 0 总是拥有一个管道。总是拥有一个管道。上一页返回下一页7.

62、3 外总线外总线7. USB 的传输类型的传输类型USB 定义了以下四种传输类型：定义了以下四种传输类型： 控制传输控制传输 主要用于命令主要用于命令/状态操作。由主机软件发起的请求状态操作。由主机软件发起的请求/响应通信过程，响应通信过程，具有突发性，非周期的特点。具有突发性，非周期的特点。 同步传输同步传输 主要用于主机和设备与时间有关的信息传输。具有周期性、连续主要用于主机和设备与时间有关的信息传输。具有周期性、连续性的性的 特点。这种传输类型保留了数据中时间压缩概念。但并不意味这特点。这种传输类型保留了数据中时间压缩概念。但并不意味这一类数据传送都一类数据传送都 是实时的。是实时的。

63、中断传输：主要用于向主机通知设备的服务请求。由设备发起的通信，中断传输：主要用于向主机通知设备的服务请求。由设备发起的通信，具有数据量小、非周期、低频率、延时固定等特点。具有数据量小、非周期、低频率、延时固定等特点。 批量传输：主要用于可以利用可用带宽进行传送，或可以延迟到有可批量传输：主要用于可以利用可用带宽进行传送，或可以延迟到有可以利用的带以利用的带 宽时再进行传送的数据。它具有非周期和突发性强的特点。宽时再进行传送的数据。它具有非周期和突发性强的特点。上一页返回下一页7.3 外总线外总线8. 总线枚举总线枚举 总线枚举是指对总线上接入的总线枚举是指对总线上接入的 USB 设备进行识别和

64、寻址操作。设备进行识别和寻址操作。由于由于 USB 支持热插拔和支持热插拔和 即插即用，所以当一个即插即用，所以当一个 USB 设备接入设备接入 USB 或从或从 USB 上拆除时，主机必须使用总线枚举的上拆除时，主机必须使用总线枚举的 过程来识别和管理必过程来识别和管理必要的设备状态变化。要的设备状态变化。 9. USB 传输与数据包格式传输与数据包格式 USB 传输数据的格式与计算机网络传输数据的格式相似，所有传输数据的格式与计算机网络传输数据的格式相似，所有的数据都必须封装成帧的数据都必须封装成帧 才能递交给总线接口送到总线传输。任何数据才能递交给总线接口送到总线传输。任何数据包发送前，

65、都要先发送一个同步字节（包发送前，都要先发送一个同步字节（80H），然后紧接着发送数据），然后紧接着发送数据包。数据包的第一个字节是数据包识别字节（包。数据包的第一个字节是数据包识别字节（PID）。）。表表 7-9 给出了给出了 PID的定义。的定义。上一页返回下一页7.3 外总线外总线10. USB 的现状与发展的现状与发展 USB 数据包的格式在系统软件方面，数据包的格式在系统软件方面，Microsoft 公司在公司在 Windows 98 和和 Windows NT/2000/XP 操作系统中全操作系统中全 都内置了支持都内置了支持 USB 标准的能力，并且为标准的能力，并且为 USB

66、开发了相应的驱动程序和支持软件；开发了相应的驱动程序和支持软件；计算机厂计算机厂 商生产的新主板几乎都带有商生产的新主板几乎都带有 26 个个 USB 端口；不少外部设端口；不少外部设备厂商纷纷推出了带有备厂商纷纷推出了带有 USB 端口的键盘、鼠标、活动硬盘、扫描仪、端口的键盘、鼠标、活动硬盘、扫描仪、MODEM 和游戏操纵杆等。和游戏操纵杆等。 USB2.0 标准在标准在 2000 年年 4 月正式发布，它的最高传输速率达到月正式发布，它的最高传输速率达到了了 480Mbps，基本上可，基本上可 以满足目前绝大多数外设的要求。采用以满足目前绝大多数外设的要求。采用 USB2.0 接口的数码

67、相机、外置硬盘等产品也已推向接口的数码相机、外置硬盘等产品也已推向 市场。市场。上一页返回下一页7.3 外总线外总线7.3.5 IEEE1394 总线总线1. IEEE1394 概述概述 IEEE1394 系统结构如图系统结构如图 7-12 所示。所示。IEEEl394 是一种高性能的是一种高性能的串行总线，是串行总线，是 Apple 公司公司 开发的计算机接口技术。开发的计算机接口技术。IEEE1394 作为一作为一种数据传输的开放式技术标准，能够以种数据传输的开放式技术标准，能够以 100Mbps、200Mbps 和和 400Mbps 的高速率进行声音、图像信息的实时传送，还可以传送数字的

68、高速率进行声音、图像信息的实时传送，还可以传送数字数据以及数据以及 设备控制指令。设备控制指令。IEEE1394.b 的传输速率还可以提升到的传输速率还可以提升到 800Mbps、1.6Gbps 甚至甚至 3.2Gbps。利。利 用同样的四条信号线，用同样的四条信号线，IEEE1394 即可以同步传输，也可以支持异步传输。这四根信号线分即可以同步传输，也可以支持异步传输。这四根信号线分 为差模时钟信号线对和差模数据线对。为差模时钟信号线对和差模数据线对。IEEEl394 规范得到了很好的规范得到了很好的定义，而且基于定义，而且基于 IEEE 规范的产品也出现在了市场上，目前，规范的产品也出现在

69、了市场上，目前，IEEEl394 解决方案的价位被认为可以同解决方案的价位被认为可以同 SCSI 磁盘接磁盘接 口相竞争，但口相竞争，但它不适合于一般的桌面连接。它不适合于一般的桌面连接。上一页返回下一页7.3 外总线外总线2.IEEE1394 的接口协议的接口协议 IEEE1394 总线接口是一种基于数据包的数据传输，协议中实现总线接口是一种基于数据包的数据传输，协议中实现了了 OSI 七层协议的下三层：物理层、链路层和传输层七层协议的下三层：物理层、链路层和传输层, 如如图图 7-13 所所示。示。3. IEEE1394 的性能特点的性能特点占用空间小，价格廉价占用空间小，价格廉价 速度快

70、并具有可扩展的数据传输速率速度快并具有可扩展的数据传输速率同时支持同步和异步两种数据传输模式，支持点对点传输同时支持同步和异步两种数据传输模式，支持点对点传输 拓扑结构灵活多样，并且具有可扩展性。拓扑结构灵活多样，并且具有可扩展性。上一页返回下一页7.3 外总线外总线4. IEEE1394 技术在视、音频设备中的应用技术在视、音频设备中的应用 在在 IEEE1394 标准化工作的同时，家电界正在从事数字录像机的标准化工作的同时，家电界正在从事数字录像机的开发和商品化。数字录像机之间的连接、数字录像机与开发和商品化。数字录像机之间的连接、数字录像机与 PC 的连接必的连接必然是数字式。然是数字式

71、。 安装符合安装符合 IEEE1394 标准的数字标准的数字 AV 接口的产品有数字摄像机、接口的产品有数字摄像机、数字录像机、静画俘获数字录像机、静画俘获 板、打印机和板、打印机和 PC 等。等。AV 设备的数字化、音设备的数字化、音频音乐领域的数字化以及广播系统的数字化使频音乐领域的数字化以及广播系统的数字化使 得每个相关的设备都需得每个相关的设备都需要进行数字信号的输入和输出。要进行数字信号的输入和输出。上一页返回下一页7.3 外总线外总线5. 利用利用 IEEE1394 组建高速局域网组建高速局域网 网络技术日益发达，常见的网络技术日益发达，常见的 100Mbps 以太网，对外部数据传

72、输以太网，对外部数据传输要求而言，这个速度已要求而言，这个速度已 经足够。对于经常传送视音频资料的专业应用经足够。对于经常传送视音频资料的专业应用而言，而言，100Mbps 的速度就显得不太够用。而的速度就显得不太够用。而 IEEE1394 能够以能够以 100400Mbps 的速率进行声音、图像信息的实时传送，还可以传送数字的速率进行声音、图像信息的实时传送，还可以传送数字 数据以及设备控制指令，因此可以利用通过数据以及设备控制指令，因此可以利用通过 IEEE 1394 创建高速的内创建高速的内部局域网络，来传送视部局域网络，来传送视 音频资料。音频资料。 一些需要高流量传送资料的计算机产品

73、，如外置式硬盘、扫描仪、一些需要高流量传送资料的计算机产品，如外置式硬盘、扫描仪、数码摄像机等，都数码摄像机等，都 需要需要 IEEE 1394 接口，因为它的最高速度可达接口，因为它的最高速度可达 400Mbps。个人电脑已经内置。个人电脑已经内置 IEEE 1394 适配适配 卡，通过卡，通过 IEEE 1394 创建高速的内部局域网络。创建高速的内部局域网络。上一页返回下一页7.3 外总线外总线IEEE1394 网络的主要特点和局限性如下：网络的主要特点和局限性如下：节点之间的最大距离不超过节点之间的最大距离不超过 4.5m。 可以使用可以使用 IEEE1394 中继放大器可以将节点之中

74、继放大器可以将节点之 间的距离延长间的距离延长 4.5m。IEEE1394 最多只能支持最多只能支持 16 层树形网段，所以两个端点之间的层树形网段，所以两个端点之间的最大距离为最大距离为 724m（164.5m）。）。每个网段最多连接每个网段最多连接 63 台设备，台设备，IEEE1394 可以实现各种复杂的网络结可以实现各种复杂的网络结构。构。 IEEE1394 设备支持热插拔。设备支持热插拔。 IEEE1394 网络使用对等结构。网络使用对等结构。 同一网络中的数据可以以不同的速度进行传输。同一网络中的数据可以以不同的速度进行传输。上一页返回表表 7-3 AGP 的工作模式的工作模式版本

75、模式工作频率数据传输率传输方式额顶工作电压1.0，2.0166MHz266MBps上升沿3.3V1.0，2.02133MHz533MBps上升沿和下降沿3.3V2.0，3.04266MHz1066MBps上升沿和下降沿1.5V3.08533MHz2133MBps上升沿和下降沿1.5V返回表表 7-4 PCI 和和 AGP 的性能比较的性能比较性 能PCI-32AGP传输方式同步同步内存优先存取不支持不支持数据线位宽32 位32 位总线时钟（MHz）3366传输带宽（MBps）1332166（8）支持的插槽个数51返回表表 7-5 PCI Express 的主要技术指标以的主要技术指标以及与及与

76、 PCI 的比较的比较返回表表 7-6 USB 的主要技术指标的主要技术指标指标项USB 1.1USB 2.0连接的设备数127127传输速率慢速：1.5Mbps，全速：12Mbps慢速：1.5Mbps 全速：12Mbps 高速：480 Mbps连接电缆长度慢速：3 米，全速：5 米慢速：3 米，全速：5 米电源供应电压：5V最大电流：100mA/500mA电压：5V最大电流：100mA/500mA返回表表 7-7 基本的基本的 USB 的设备类型的设备类型设备类型设备举例类型常量(Class constant)音频(audio)扬声器USB_DEVICE_CLASS_AUDIO通信MODEM

77、USB_DECICE_CLASS_COMMUNICATIONSHID键盘 鼠标USB_DEVICE_CLASS_HUMAN INTERFACE显示监视器USB_DEVICE_CLASS_MONITOR物理回应设备动力回馈式游戏操纵杆USB_DEVICE_CLASS_PHYSICAL_INTERFACE电源不间断电源供应USB_DEVICE_CLASS_POWER打印机USB_DEVICE_CLASS_PRINTER大量的存储器硬盘USB_DEVICE_CLASS_STORAGEBulk存储器硬盘USB_DEVICE_CLASS_STORAGEHUBUSB_DEVICE_CLASS_HUB返回表

78、表 7-9 PID 代码代码PID 字节名称类型描述E1HOUT标记主机到设备事务的端点地址69HIN标记设备到主机事务的端点地址A5HSOF标记帧起始标记和帧编号2DHSetup标记主机到设备的 Setup 事务的端点地址D2HACK信号交换接收器接收到无错误的数据包5AHNAK信号交换接收器不能接收/发送数据或没有数据要发送1EHStall信号交换一个控制请求不支持或端点被禁止C3HData0数据有偶同步位的数据包4BHData1数据有奇同步位的数据包3CHPRE特殊主机发送的前同步信号，允许到低速设备的下行通信返回图图 7-2三总线的的总线结构图三总线的的总线结构图返回图图 7-3PCI 总线的基本连接方式总线的基本连接方式返回图图7一一5 AGP接口的系统结构接口的系统结构返回图图7一一6 PCI Express的分层结构模型的分层结构模型返回图图7-7返回图图7一一9 RS232C接口接口电路电路返回图图7一一13 IEEE1394标准分层标准分层返回