微机原理、汇编语言与接口技术 唐瑞庭 第08章 总线技术

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1、第8章总线技术8.1总线体系结构8.2总线操作8.3PC机第一代总线标准8.4第二代PCI总线8.5第三代总线标准PCIExpress8.6外部总线第八章总线技术本章讲解了总线的分级结构，叙述了总线的仲裁和传输方式，概述了微型计算机系统的三代总线标准，重点分析了PCI总线；对显示卡使用的AGP图形接口和系统常用的外部总线作了介绍，着重描述了IDE和SCSI总线。微型计算机体系结构不断创新，总线结构的作用和重要性日益突出。现代微型计算机在系统结构上都采用分级总线结构，以适应不同部件的要求。现代微机系统总线经历了三代发展：第一代ISA总线、第二代PCI总线和第三代PCIExpre

2、ss总线。从PC机PC/XT总线开始，走过了ISA总线——EISA总线——（MCA总线——）VESA局部总线——PCI局部总线——AGP图形接口——PCIExpress总线……历程。外部总线从并行的Centronics、IEEE488、IDE、SCSI、串行的RS-232到广泛应用的USB、高速的IEEE1394。8.1总线体系结构8.1.1总线分类1.按信号性质分除电源线外，总线按其所传输信号的性质可分为三类：地址总线AB、数据总线DB和控制总线CB。地址总线和数据总线相对较简单，功能也较为单一。系统的不同层面上它们的名称和性能可能有所不同。●微处理器MPU和其它总线部

3、件作为主控模块时其地址线都是输出的，输出给要寻址的从模块，如存储器或I/O端口等；当总线部件作为受控的从模块时，其地址线都是输入的，接收主模块送来的地址信号以决定要访问的从模块之具体单元。●数据线一般都是双向传输，在主从模块间传送、交换数据。●控制总线则比较复杂，即使功能相同的模块因型号不同也有显著差别，如不同型号的MPU其地址总线和数据总线大致相似，而控制总线却差异较大。正是控制总线的不同特性，决定了各种模块(包括MPU)的不同接口特点。控制总线的基本功能是控制存储器及I/O读写操作，此外还包括中断与DMA控制、总线判决、数据传输握手联络等。中断与DMA控制线用来

4、实现I/O操作的同步控制；总线裁决线对多个竞争占用总线的主模块进行仲裁，以决定哪一个主模块占用总线，防止总线冲突；传输握手联络线用来控制总线上数据传输的开始和结束，实现数据传输的同步，保证完整地传输数据。习惯上把地址总线、数据总线、存储器及I/O读写控制线称为基本信息总线，而把中断与DMA控制线、总线裁决线统称为仲裁总线。在总线操作期间，仲裁线和握手线保证基本信息总线上信息的正常传送。2.按系统层次分整个计算机系统包含许多模块，这些模块功能不同、性能各异，位于系统的不同层次上，整个系统按模块化构建，采用多总线分级结构。同一类型的总线在不同的层面上连接不同部位上的模块，其名称

5、、作用、数量、电气特性和形态各不相同，按总线连接的对象和所处系统的层次来分，总线有芯片级总线、系统总线、局部总线和外部总线。◆系统总线连接计算机系统内部各模块的一条主干线，是连接芯片级总线、局部总线和外部总线的纽带。系统总线把微机系统各插件板与主板连在一起。系统总线符合某一总线标准，具有通用性，是计算机系统模块化结构的基础。系统总线经缓冲器驱动，负载能力较强。◆芯片级总线用于模块内芯片一级的互连，是芯片与外围支撑芯片的连接总线。按所连芯片模块的功能，又称为××局部总线(或××本地总线)。如连接CPU及其周边的协处理器、总线控制器、总线收发器等的总线称为CPU局部总线或CPU总

6、线，连接存储器及其支撑芯片的总线称为存储器总线，如此等等。这里的“局部”表示局限在某个模块范围内，芯片级总线把芯片连接成模块。◆局部总线：插在系统总线与CPU总线之间，直接连接CPU总线与高速外设的传输通道称局部总线。系统总线连接局部总线和外部总线，与所连接的CPU和外部设备相比，系统总线发展滞后、速度缓慢、带宽较窄，成为数据传输的瓶颈。为了打破这一瓶颈，人们将高速外设如图形卡、网络适配器、硬盘控制器等从系统总线(如ISA等)上卸下，通过控制与驱动电路直接挂到CPU总线上，使高速外设能按CPU速度运行。◆外部总线外部总线又称设备总线，是连接计算机与外部设备的总线。外

7、部总线经总线控制器挂接在系统总线或局部总线上，计算机作为一种设备亦通过系统总线、外部总线与外部设备交换数据。常用的外部总线有连接智能仪器仪表的并行通用接口总线IEEE-488、连接各种外设的SCSI(SmallComputerSystemInterface：小型计算机系统接口)和IDE(IntelligentDriverEquipment：智能驱动设备)总线、连接打印机的Centronics总线等并行总线，以及串行传输设备的USB总线、串行通信总线RS-232-C和RS-422等。从