微型计算机原理与接口技术（第二版） 杨立 第5章 微型计算机的总线技术

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1、本章主要教学内容总线的基本概念；常用的系统总线特点和功能；常用的局部总线特点和功能;外部设备总线的特点和功能第5章微型计算机的总线技术1本章教学目的及要求通过学习，应该理解总线的基本概念，熟悉微机总线的组成结构，掌握常用系统总线、局部总线、外部设备总线以及USB总线的结构和引脚特性，并侧重其应用。第5章微型计算机的总线技术2第5章5-1总线技术概述总线是微型计算机系统中多个部件之间公用的一组连线，由它构成芯片、插件或系统之间的标准信息通路。它是系统中各个部件信息交换的公共通道，各部件之间的联系都是通过总线实现的。微型计算机采用总线技术的目的是为了简化硬、软件的系统设计，在硬件方

2、面，设计者只需按总线规范设计插件板，保证它们具有互换性与通用性，支持系统的性能及系列产品的开发；在软件方面，接插件的硬件结构带来了软件设计的模块化。用标准总线连接的计算机系统结构简单清晰，便于扩充与更新。微型计算机的总线技术3第5章按各类总线的结构和连接对象及范围的不同，可分为3类：1.微处理器片内总线是指在微处理器芯片内部各单元之间传输信息的总线，它主要用于芯片级的互连。有时也称其为局部总线。2.内总线用以实现微机系统与各种扩展插件板之间的相互连接，是微机系统所特有的总线，一般用于模板之间的连接。内总线有时也称为板极总线或系统总线。3.外部总线是微机之间或微机与外部设备之间进

3、行通信的总线，主要用于设备级的互连。外部总线也称为通信总线。微型计算机的总线技术4图5-1所示即为常见的微型计算机总线层次的典型结构。图5-1微型计算机总线层次结构示意图54.标准总线的特点标准总线具有简化系统设计、简化系统结构、易于系统扩展、便于系统更新以及便于系统调试和维修等特点。标准总线不仅在电气上规定了各种信号的标准电平、负载能力和定时关系，也在结构上规定了插件的尺寸规格和引脚定义，各模块可实现标准连接。目前总线标准有两类：一类是IEEE（美国电气及电子工程师协会）标准委员会定义与解释的标准，如IEEE-488总线和RS-232C串行接口标准等；另一类是因广泛应用而被大

4、家接受与公认的标准，如S-100总线、IBMPC总线、ISA总线、EISA总线、PCI总线等。第5章微型计算机的总线技术6第5章总线的性能主要体现在：（1）总线宽度：是指可以同时传输的数据位数，位数越多，一次传输的信息就越多。（2）总线频率：总线通常都有一个基本时钟，总线上其它信号都以这个时钟为基准，这个时钟的频率也是总线工作的最高频率。时钟频率越高，单位时间内传输的数据量就越大。随着微型计算机的发展，总线技术也在不断地发展与完善，并且已经出现了一系列的标准化总线，这些标准化总线的广泛使用，对微型计算机系统在各个领域的普及和应用起到了积极的推动作用。微型计算机的总线技术7第5章

5、5-2系统总线系统总线是微机主板上微处理器和外部设备之间进行通讯时所采用的数据通道，可支持各种端口、处理器、RAM和其他部件。微机的系统总线从性能上可分为低端总线和高端总线。低端总线一般支持8位、16位的微处理器，主要功能是进行I/O处理，总线信号依赖微处理器芯片，有的总线实际上就是微处理器引脚的延伸，比如ISA总线、STD总线等。高端总线可以支持32位、64位微处理器，它提高了数据传输率和处理能力，对微处理器的依赖性在减小，同时具备良好的兼容性、支持高速缓存Cache、支持多微处理器、可自动配置等特点，比如EISA总线、VESI总线、PCI总线等。微型计算机的总线技术8第5章

6、5-2-1STD总线STD（Standard）总线是用于工业控制微机的标准系统总线，以其优越的性能和强大的生命力在工业控制领域中受到了广泛的欢迎并得到迅速的发展，被定名为IEEE961。STD总线开始推出时是针对当时的8位微型计算机，经过不断修订和改进，利用复用技术在原来定义的56个总线信号之下实现了支持20位地址、寻址1MB的直接寻址能力。在保证现有I/O插件板兼容的条件下，提供全16位数据的传输能力。1989年美国EAITECH公司开发出了32位的STD32，为高档的STD微型计算机系统的发展提供了有利的条件。微型计算机的总线技术9第5章1.STD总线的特点具有较好的兼容性

7、，可以向上或向下兼容STD总线的电路板采用小板结构，高度模块化，开发周期短采用一整套高可靠性措施，可以长期可靠地工作在恶劣环境之下。结构简单，并且能够支持多微处理器系统系统模板品种齐全，价格低廉，性能良好，易于选用微型计算机的总线技术10第5章2.STD总线信号定义STD总线总计56条信号，其中电源线10条，地址线24条，数据线16条，控制线22条，地址线与数据线采用分时复用方式进行工作。3.STD总线的优先级控制STD总线支持多微处理器系统，更广义的说是支持多总线控制器系统。当STD系统总