微型计算机原理与接口技术何超 第5章 总线和主板

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1、微型计算机原理与接口技术主编何超中国水利水电出版社总线的基本概念、总线的分类、总线标准、总线仲裁和控制原理，常用的标准总线的运用。主板的基本组成及其各部分（芯片、插槽和对外接口）的作用和功能，与相互配合。第5章总线和主板5.1总线基本概念5.1.1总线和微机系统的总线结构总线：总线（BUS）是一组传输公共信息的信号线的集合，是在计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通用线路。它由一组导线和相关的控制、驱动电路组成。2．微机系统的总线结构（1）单总线结构单总线结构如图5-1所示，它是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/

2、O之间、I/O与主存之间直接交换信息。这种结构简单，也便于扩充，但所有的传送都共享这组总线，不允许两个以上的部件在同一时刻向总线传输信息，因此极易形成冲突。这类总线多为小型机或微型机所采用。（2）多总线结构多总线构成的基本思路，就是把与CPU相连的设备按传输速率分类，分为高速线路和低速线路。如图所示的四总线。现代微机总线结构：下图为现代微机总线结构示意图。其中Bridge是桥接控制器。Audio，Video为音频和视频处理器，Graphics为图形图像处理，LAN为网络接口，SCSI、ISA、IDE为各种接口设备类型，BaseI/O为基本输入输

3、出。5.1.2总线分类和性能指标1．总线分类方法（1）根据连接层次分类。①片内总线：在CPU或I/O芯片内部，用于片内各功能单元，如寄存器、算术逻辑部件ALU、控制部件等之间传输数据所用的总线称为片内总线（即芯片内部的总线）。这一级是看不见的。②芯片级总线：是一块电路板上各芯片之间的总线，用于芯片一级的互连。③系统总线：（又称为内总线、板级总线、部件总线）是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连。④局部总线：是介于芯片总线和系统总线之间的总线。从逻辑结构上讲是芯片总线，存取速度比系统总线快，但是用于多个模块之间的连接。一般将具有

4、总线仲裁能力的多主控模块之间的总线称为系统总线，将不具有总线仲裁能力的多主控模块之间的总线称为局部总线。⑤外部总线：（又称为设备总线、通信总线）是微机和微机、微机和外部设备之间的总线。而通常所说的总线（Bus）则是指外部总线。（2）按总线传送信息的类别分类：地址总线（AddressBus，AB）数据总线（DataBus，DB）控制总线（ControlBus，CB）通常所说的总线都包括这三个组成部分。（3）按照总线传送信息的方向分类：单向总线双向总线地址总线：属于单向总线，方向是从CPU或其他总线主控设备发往其他设备；数据总线：属于双向总线；控制

5、总线：控制总线中的每一根控制线方向是单向的，但各控制线的方向有进有出。（4）按照业界习惯分法：分为CPU总线、存储总线、系统总线和外部总线。第一层为CPU总线：即与CPU相连的总线，它用来连接CPU和控制芯片，用于CPU与芯片组之间信息的传输。说明：当CPU与DRAM、ROM及其他I/O部件交换数据时，必须经过这条总线。第二层为存储器总线：这是与内存DRAM相连的总线，包括地址线AB、数据线DB和控制线CB，用来连接存储控制器和DRAM。说明：当CPU要和内存交换数据时必须通过CPU总线和存储器总线，这两类总线有时也称为前端总线，或称“局部总线

6、”。当内存是以扩展卡的形式插在I/O扩展槽中时，还需要通过下面介绍的系统总线。第三层为I/O通道总线：又称为系统总线。这是主板通往各个I/O扩展总线槽之间的一条主干线，用来与扩充插槽上的各扩充板卡和外部设备相连接，如显卡、硬盘存储设备、高速网卡。说明：系统总线有多种标准，以适用于各种系统，目前流行的连接高速I/O设备的总线是PCI总线。第四层为外部总线：又称外总线或通信总线。它用于各微型计算机系统之间或微型机系统与其他仪器仪表等的通信。其表现形式为微机后面板上的某些通信端口。说明：这种总线不是计算机所专有的，它通常是借用电子工业其他领域已有的总

7、线标准并加以应用而形成的。如计算机网络所设置的外部总线。2．总线的标准化和总线规范标准化的总线可以为生产厂家和使用者带来方便。每种总线标准都有详尽的规范说明，一般包括下列内容：（1）机械结构规范。机械结构规范是指总线在机械方式上的一些性能，如插头与插座、连接器使用的标准，它们的几何尺寸、形状、引脚的个数以及排列的顺序，接头处的可靠接触等。（2）电气规范。电气规范是指总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围、最大额定负载能力，以及动态转换时间等。（3）功能结构规范。功能结构规范是指总线中每根传输线的名称、功能及相互作用的协议、时序、信息

8、流向、信息管理规则等。（4）时间规范。时间规范是指总线中的每一根线在什么时间内有效。每条总线上的各种信号，互相存在着一种有效时序的关系，因此，时间特性