计算机硬件技术基础 教学课件 作者 张晓蕾 第5章.ppt

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1、第5章总线微型机从其诞生以来就采用了总线结构。CPU通过总线实现读取指令，并实现与内存、外设之间的数据交换。在CPU、内存和外设确定的情况下总线速度是制约计算机整体性能的关键。先进的总线技术对于解决系统瓶颈，提高整个微机系统的性能有着十分重要的影响，因此在微型机二十多年的发展过程中，总线结构也不断地发展变化。当前总线结构方式已经成为衡量微机性能的重要指标之一。本章要点5.1总线的概述5.2总线的系统结构5.3总线技术5.4常见局部总线5.5外部设备总线5.6外部设备总线习题本章逻辑结构5.1总线的概述5.1.1概念5.1.2总线标准的四个特性5.1.3总线分类5.2总线的系统结构5.3总线

2、技术5.3.1总线的基本功能5.3.2总线的数据传送5.3.3总线仲裁控制5.3.4总线驱动及出错处理5.3.5总线的性能指标本章逻辑结构5.4常见局部总线5.4.1PCI总线5.4.2图形加速端口AGP5.5外部设备总线5.5.1通用串行总线（USB）5.5.2IEEE1394总线5.5.3IDE接口与SCSI接口5.6实例：总线在计算机系统中的应用5.6.1FSB与Hub5.6.2AGP与PCI5.6.3其他总线接口习题与思考：5.1总线的概述5.1.1概念自1970年美国DEC公司在其PDP11/20小型计算机上采用Unibus总线以来，随着计算机技术的迅速发展，各种标准的、非标准的

3、总线陆续推出。由于它能简化系统设计、简化系统结构、提高系统可靠性、易于系统的扩充和更新，因而得以迅速发展。总线是一组信号线的集合，是一种在各部件间传送信息的公共通路。在微机系统中，利用总线实现芯片内部、印刷电路板各部件之间、机箱内各插件板之间、主机与外部设备之间或系统与系统之间的连接与通信。总线是构成微型计算机应用系统的重要技术，总线设计的好坏会直接影响整个微机系统的性能、可靠性、可扩展性和可升级性。总线上的任何一个部件发出的信息，计算机系统内所有连接到总线上的部件都可以接收得到。但在进行信息传输时，每一次只能有一个称为主控设备的部件可以利用总线给一个称为从属设备的部件发送信息。通常总线是

4、由多条通信路径或线路组成的，而每一条信号线仅能传送二进制的0或1信号。在一段时间里，一条信号线只能传送一串二进制信息。将几条信号线组合在一起，这样总线就可以在同一时间并行地传输二进制信息了。5.1总线的概述我们可以形象地将总线看作是一条以微处理器为出发点的高速公路，总线的宽度（数据位数）可视为高速公路上车辆通道的数目，而各个部件或设备就像一个个车站，在总线上收发数据恰似在公路上接发车辆。总线作为所有部件或设备共同使用的“公路”，每个部件或设备都通过门电路与总线中相应的信号线相连。作为发送器的部件或设备可以通过驱动器把输出的信号送到总线中相应的信号线上传送；而作为接收器的部件或设备则在适当时

5、刻打开接收总线信号缓冲器或寄存器，把总线相应信号线上传送的信号接收进来。在微机系统中除了采用总线技术外，还采用了标准接口技术，其目的也是为了便于模块结构设计，可以得到多个厂商的广泛支持，便于生产与之兼容的外部设备和软件。接口一般是指主板和某类外设之间的适配电路，其功能是解决主板和外设之间的电压等级、信号形式和速度上的匹配问题。目前在微机中使用最广泛的是：IDE、SCSI、USB和IEEE1394四种。前两种主要是与硬盘、光驱等IDE设备接口，后面两种新型外部总线可以用来连接多种外部设备。5.1总线的概述5.1.2总线标准的四个特性1．物理特性物理特性指的是总线物理连接的方式，包括总线的根数

6、、总线的插头、插座是什么形状的、引脚是如何排列的等。例如，IBMPC/XT机的总线共62根线，分两排编号。当插件板插到槽中后，左面是B面，引脚排列顺序是B1～B31；右面是A面，引脚排列顺序是A1～A31，A面是元件面。2．功能特性功能特性指的是一组总线中每一根线的功能是什么。从功能上看，总线分成三组：地址总线、数据总线和控制总线。地址总线的宽度指明了总线能够直接访问存储器的地址范围；数据总线的宽度指明了访问一次存储器或外部设备最多能够交换数据的位数；控制总线一般传送CPU与外界联系的各种控制命令，如输入/输出读/写信号、存储器读/写信号、外部设备与主机同步匹配信号、中断信号和DMA控制信

7、号等。例如，IBMPC/XT系统总线的功能分为：地址总线20根，编号为A0～A19，可访问1MB的存储器空间；数据总线8根，编号D0～D7，即主机与存储器或I/O设备每次只能交换一个字节的信息；XT总线提供4种电源线，分别是+5V、-5V、+12V和-12V，与地址一起共占用8个引脚，剩下的26根线，全为控制总线。5.1总线的概述5.1.2总线标准的四个特性3．电气特性电气特性定义每一根线上信号的传递方向、有效电平范围。