微机原理与接口技术 毛红旗 第5-7章

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1、第5章总线技术学习目标总线是微型计算机的重要组成部分，本章介绍了总线的有关知识。通过本章的学习，掌握总线一般概念、总线的分类、性能技术指标，各类总线的特点和使用。学习重点总线的组成与性能参数；PC/XT总线、ISA总线、PCI总线、RS-232C总线特性及使用。采用总线接口是微型计算机系统最显著的特点之一。微型计算机的总线主要用于CPU与磁盘驱动器、显示器、打印机等众多外设之间传送数据。从Intel8086到Pentium4微型计算机，不论是CPU还是系统主板和接口电路，其技术和性能都得到了巨大的提高，结构和功能也发生了巨大

2、的变化。但是，Intel体系的计算机一直坚持向下兼容的原则，而兼容的界面是系统总线。换句话说，不论计算机系统如何改变，其系统总线的标准是不变的，即接口规范和协议是基本上不变的。因此，微机接口技术的基础是系统总线，掌握了系统总线，就掌握了微机接口技术的精髓。本章将对总线技术进行重点介绍。5.1总线概述微型计算机是由若干个功能部件组成，各功能部件之间通过总线来互连和进行通信。所谓总线是指连接计算机各部件或计算机之间的一组公共信息线，它是计算机中传送信息代码的公共途径。从这个意义上讲，微型计算机系统所使用的芯片内部、主板元器件之间

3、、系统各插件板之间、系统与系统之间的连接，通常是通过总线来实现的。5.1.1总线的分类总线的分类方法很多，并且名称也略有不同。如果根据总线在微机系统中所处的位置不同，可将总线分为以下几类：1、CPU总线又称为片间总线，是CPU与支持其工作的各接口芯片之间相互连接的一组公共信息线，通常由CPU引脚所定义的地址总线、数据总线和控制总线组成。这类总线的性能在很大程度上要依赖于CPU的特性。2、局部总线局部总线是介于CPU总线和系统总线之间的一级总线。它有两侧，一侧直接面向CPU总线，另一侧面向系统总线，分别由桥路连接。局部总线具有

4、高速数据处理和I/O吞吐能力，特别适用于两个高速模块之间的信息传输。3、系统总线它是微机系统内部各部件（插件板）之间相互连接的一组公共信息线，是微机系统所特有的一种总线。由于它用于插件板之间的连接，又称为板极总线。原始设计的系统总线是由CPU引脚定义经过重新驱动和扩展而成，其性能往往与CPU类型有关。后来设计的系统总线一般不依赖于某种型号的CPU，可为多种型号的CPU及其配套芯片所使用。通常，微机系统总线都做成多个总线插槽的形式，各插槽相同的信号线连在一起。4、通信总线又称为设备总线，是微机系统之间或微机系统与智能仪器设备之

5、间进行通信的一组公共信号线。一般说来，外部系统或设备相距微机系统要远一些，数据传送方式通常采用串行方式，数据传输率要比并行方式的系统总线低得多。5.1.2总线的组成微机总线主要由地址总线、数据总线、控制总线、电源线和地线4部分组成。1、地址总线用于传送地址信息，采用单向三态逻辑。地址总线中的地址线位数称为地址宽度，决定了该总线所构成的微机系统可以具有的寻址范围。例如，ISA总线有24位地址线，可寻址16MB；EISA总线有32位地址线，可寻址4GB。即地址线的位数决定了系统的寻址能力，标志着所构成计算机系统的规模。2、数据总

6、线用于传输数据信息，采用双向三态逻辑。数据总线中的数据总线宽度表示了总线数据传输的能力，反映了总线的性能。数据总线的宽度通常为8的整数倍。例如，STD总线是8位数据线，ISA总线是16位数据线，EISA总线是32位数据线，等等。一般说来，数据总线的宽度标志着所构成计算机系统的处理能力。3、控制总线用于传送控制和状态信息，根据不同的使用条件，控制总线有的是单向，有的是双向，有的是三态逻辑，有的是非三态逻辑。控制总线是最能体现总线特色的信号线，它决定了总线功能的强弱和适应性。因此，控制总线反映了微机系统的特色，标志着总线的控制能

7、力。4、电源线和地线决定总线使用的电源种类及地线分布和用法。通常采用±12V，±5V，+3V电源等等，目前，计算机系统正向低电压电源方向发展，电源种类已在向3.3V，2.5V和1.7V方向发展。5.1.3总线的性能参数总线的主要功能就是建立各模块之间的通信，能否保证模块间优秀的通信质量是衡量总线性能的关键指标。虽然总线的标准是多种多样的，但评价一种总线的性能一般有如下几个方面。1、总线时钟频率也就是总线的工作频率，以MHz表示。它是决定总线传输率的重要因素之一。2、总线宽度即数据总线的位数，用位（bit）表示，如总线宽度为8

8、位、16位、32位和64位等。3、总线传输率在总线上每秒钟传输的最大字节数，用MB/s表示，即每秒多少兆字节。如果总线时钟频率为8MHz，总线宽度为8位，则总线传输率为8MB/s；如果总线时钟频率为33.3MHz，总线宽度为32位，则总线传输率为133MB/s。4、总线定时协议在总线上进行