第11章总线技术2013

《第11章总线技术2013》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1微机原理与接口技术2013年11月16日第11章总线技术211.1总线的基本概念总线是计算机中连接各部件的一组公共通信线。1970年DEC公司PDP-11小型计算机首次采用总线技术。总线结构的优点：便于采用模块化结构设计方法，简化系统设计标准总线得到各厂商的支持，便于开发相互兼容的硬件板卡和软件模块结构便于系统的扩充和升级便于故障诊断和维修…...1.1.1微机总线微型计算机自诞生以来一直采用总线结构总线速度是微机性能的主要指标之一目前在微型计算机系统中常把总线作为一个独立的部件看待微机系统中的I/O接口本质上是I/O设备与微机系统总线的接口411.1

2、.2总线的分类在微型计算机系统中，按照总线的规模、用途及应用场合，可将总线分为以下三类。1.芯片总线芯片总线又称元件级总线。这是在构成一块CPU插件或用微处理机芯片组成一个很小系统时常用的总线，用于各芯片(如CPU芯片、储器芯片、I/O接口芯片等)之间的信息传送。按所传送的信息类别不同，可将芯片总线分为传送地址、传送数据和传送控制信息等三组总线，简称为地址总线、数据总线和控制总线。52.内总线内总线又称为系统总线。它是微型计算机系统内连接各插件板的总线，用于插件与插件之间的信息传送。3.外总线外总线又称通信总线。用于微型计算机系统与系统之间或微型计算机系

3、统与外部设备之间的通信。内总线与外总线除地址总线、数据总线和控制总线外，还包括电源总线、地线和备用线(为用户扩展功能用)。三类总线在微型计算机系统中的位置及相互关系如图10-1所示。6图11–1用三类总线构成的微机系统711.1.3总线的标准化总线标准化为连接到总线的各个部件提供了标准的信息通路。芯片总线的标准化问题目前尚未得到妥善解决，这主要是由于不同厂家生产的大规模集成电路芯片没有一个标准化的规范，因而很难通过简单的连接提供芯片之间的标准信息通路。例如，Z80CPU比8085CPU功能强，两者的指令系统基本上兼容，机械外型相同，使用相同的+5V电源。

4、但由于引脚信号排列不同，而且大部分控制信号的功能也不同,因此不能直接用Z80CPU置换8085CPU来提高机器性能。随着微机应用的日益广泛，用户要求不同厂家生产的硬件模块能实现简单方便互连的愿望越来越迫切。芯片级不能做到这一点，就要在插件级和系统级设法解决，因而形成了插件级和系统级的各种标准总线。8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，而且在结构上规定了插件的尺寸规格和各引脚的定义。通过严格的电气和结构规定，各种模块可实现标准连接。各生产厂家可以根据这些标准规范生产各种插件或系统，用户可以根据自己的需要购买这些插件或系统来构成

5、所希望的应用系统或者扩充原来的系统。制定一个合理的、便于以后扩充的总线标准是一件很复杂的工作，但从用户使用的角度看，只要了解常用标准总线的种类、特点和使用方法就行了。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，这类标准现已有20多个。9另一类是因广泛应用而被大家接受与公认的标准，如S-100总线、IBMPC总线、ISA总线、EISA总线、STD总线和串行电流回路接口标准等。不同的总线标准可以用于不同的微机系统或者同一微机系统的不同位置。10典型PC主板结构

6、1111.2总线控制与总线传输1、串行的总线仲裁方式总线允许总线请求总线忙模块I总线访问逻辑模块II总线访问逻辑模块N总线访问逻辑……控制器主要特点：越靠近控制器的模块，优先级越高；链形优先级存在传播延迟，这种延迟与模块数成正比，所以判优速度较慢，一般只接少量（几个）模块；链形结构，一个故障，链失效；结构较简单，造价较低。串行的总线仲裁方式2、并行的总线仲裁方式……模块N总线访问逻辑模块II总线访问逻辑模块1总线访问逻辑……控制器（仲裁器）总线请求1总线允许1总线请求2总线允许2总线请求N总线允许N工作原理：每个模块有一块独立的“总线请求”和“总线允许”

7、信号线，每对信号线有其相应的优先级；控制器中有一个优先级编码器和优先级译码器，用以选择优先级最高的请求，并产生出相应的“总线允许”信号；当“总线忙”信号有效时，表示有的模块正在使用总线，因此请求使用总线的模块必须等待；直至“总线忙”信号变为无效时，所有需要使用总线的模块都可以发出“总线请求”信号，总线仲裁器仅向优先级最高的模块发出“总线允许”信号。并行的总线仲裁方式主要特点：判优速度快，且与模块数无关；所需“请求线”和“允许线”较多，N个模块需要2N条。1611.3微型计算机的总线标准总线是微机中各模块之间传送信息的通道，各模块分时共享总线。为了方便微机

8、系统的扩展及各厂家产品的互换或互连，国际上根据微机的发展制定了许多总线标准,如P