微机总线标准手册

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1、微计算机总线1.总线出现的背景•计算机部件要具有通用性，适应不同系统与不同用户的需求，设计必须模块化。•计算机部件产品(模块)供应出现多元化。•模块之间的联接关系要标准化，使模块具有通用性。•模块设计必须基于一种大多数厂商认可的模块联接关系，即一种总线标准。2.总线的标准•总线是一类信号线的集合是模块间传输信息的公共通道，通过它，计算机各部件间可进行各种数据和命令的传送。•为使不同供应商的产品间能够互换，给用户更多的选择，总线的技术规范要标准化。•总线的标准制定要经周密考虑，要有严格的规定。•总线标准（技术规范）包括以下几部分：Ø机械结构规范：模块尺寸、总线插头、总线接插

2、件以及按装尺寸均有统一规定。Ø功能规范：总线每条信号线（引脚的名称）、功能以及工作过程要有统一规定。Ø电气规范：总线每条信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力等。3.总线的发展情况•S-100总线：产生于1975年，第一个标准化总线，为微计算机技术发展起到了推动作用。•IBM-PC个人计算机采用总线结构（IndustryStandardArchitecture,ISA)并成为工业化的标准。先后出现8位ISA总线、16位ISA总线以及后来兼容厂商推出的EISA（ExtendedISA)32位ISA总线。•现了VL-Bus(VESALocalBus)和PCI(Periphe

3、ralComponentInterconnect,PCI)总线。适合小型化要求的PCMCIA(PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation)总线，用于笔记本计算机的功能扩展。为了适应微处理器性能的提高及I/O模块更高吞吐率的要求，•出现了VL-Bus(VESALocalBus)和PCI(PeripheralComponentInterconnect,PCI)总线。•适合小型化要求的PCMCIA(PersonalComputerMemoryCardInternationalAssociation)总线，用于笔记本计算机

4、的功能扩展。4.总线的指标计算机主机性能迅速提高,各功能模块性能也要相应提高,这对总线性能提出更高的要求。总线主要技术指标有几方面：•总线宽度：一次操作可以传输的数据位数，如S100为8位，ISA为16位，EISA为32位，PCI-2可达64位。总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度。•总数工作频率：总线信号中有一个CLK时钟，CLK越高每秒钟传输的数据量越大。ISA、EISA为8MHz，PCI为33.3MHz,PCI-2可达达66.6MHz。•单个数据传输周期：不同的传输方式，每每个数据传输所用CLK周期数不同。ISA要2个，PCI用1个CLK周期。这决定总线最高数

5、据传输率。5.总线的分类与层次•系统总线：是微处理器芯片对外引线信号的延伸或映射，是微处理器与片外存储器及I/0接口传输信息的通路。系统总线信号按功能可分为三类：Ø地址总线（Where）：指出数据的来源与去向。地址总线的位数决定了存储空间的大小。Ø数据总线（What）提供模块间传输数据的路径，数据总线的位数决定微处理器结构的复杂度及总体性能。Ø控制总线（When）：提供系统操作所必需的控制信号，对操作过程进行控制与定时。•扩充总线：亦称设备总线，用于系统I/O扩充。与系统总线工作频率不同，经接口电路对系统总统信号缓冲、变换、隔离，进行不同层次的操作（ISA、EISA、MC

6、A）•局部总线：扩充总线不能满足高性能设备（图形、视频、网络）接口的要求，在系统总线与扩充总线之间插入一层总线。由于它经桥接器与系统总线直接相连，因此称之为局部总线（PCI）。6.总线操作总线一个操作过程是完成两个模块之间传送信息，启动操作过程的是主模块，另外一个是从模块。某一时刻总线上只能有一个主模块占用总线。•总线的操作步骤：Ø主模块申请总线控制权，总线控制器进行裁决。Ø主模块得到总线控制权后寻址从模块，从模块确认后进行数据传送。Ø数据传送的错误检查。•总线定时协议：定时协议可保证数据传输的双方操作同步，传输正确。定时协议有三种类型：Ø同步总线定时：总线上的所有模块共

7、用同一时钟脉冲进行操作过程的控制。各模块的所有动作的产生均在时钟周期的开始，多数动作在一个时钟周期中完成。Ø异步总线定时：操作的发生由源或目的模块的特定信号来确定。总线上一个事件发生取决前一事件的发生，双方相互提供联络信号。Ø半同步总线定时：总线上各操作的时间间隔可以不同，但必须是时钟周期的整数倍，信号的出现,采样与结束仍以公共时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。•总线定时协议半同步总线定时：总线上各操作的时间间隔可以不同，但必须是时钟周期的整数倍，信号的出现,采样与结束仍以公共时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。•数据传