微机原理 第09章 总线技术.ppt

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1、第九章总线技术本章结构第一节：总线概述第二节：系统总线第三节：外部总线一、USB总线二、IEEE1394总线9.1：总线概述总线是各部件连接的纽带，是计算机通信接口的重要技术。系统设计可依照总线为出发点，设计者根据总线规则去设计，把各部件按照总线接口的标准与总线连接而无需单独设计连接，因而简化了系统软件和硬件设计，使系统更易于扩展和升级。9.1：总线概述我们可以接触到的总线有很多，有系统总线、局部总线、SCSI总线、ISA总线、MAC（微通道总线）、PCI总线、AGP总线、VL总线、RS232总线、USB总线、1394总线以及PC

2、IE总线等。我们将对总线的标准、规范、性能以及各主要总线标准进行讨论。9.1.1：总线规范总线标准是人们把各种不同的模块组成的系统时所需要遵守的总线规范，它为各模块互连提供了透明的标准，任一方只需要根据总线接口标准要求实现和完成接口功能，而不必考虑另一方的接口方式。采用总线标准可以简化系统设计和系统结构，提高系统可靠性，便于系统的扩展和更新。9.1.1：总线规范总线形成标准通常有两种方式：①先有产品后有标准；②先有标准后有产品。在国际上，从事接纳和主持制定总线标准工作的有IEEE（美国电气与电子工程师协会）、IEC（国际电工委员会

3、）、ITU（国际电信联盟）和ANSI（美国国家标准局）组织的专门标准化委员会。9.1.1：总线规范总线规范一般包括如下部分：机械结构规范：规范模块尺寸、总线连接器、插头等规格；电气性能规范：规定信号逻辑电平、负载能力及最大最小额定值以及动态转换时间等。功能结构规范：规定总线接口引脚的定义、传输速率的设定、定时及信号格式和功能9.1.2：总线分类根据总线所处的物理位置的不同可以把总线分为以下4种类型：片内总线、元器件级总线、系统总线和外总线，如图所示。9.1.2：总线分类9.1.2：总线分类①片内总线是集成电路芯片内部用于连接各功能

4、单元的信息通路。例如，微处理器芯片内部总线用语ALU和各寄存器等功能单元之间的互相连接。②元器件级总线又称片总线或在板局部总线，是印刷电路板上连接各芯片之间的公共通路。例如，CPU板上CPU芯片与接口芯片之间的连接通路。9.1.2：总线分类③系统总线又称内部总线，是目前微型计算机机箱内的底版总线，用以连接微型计算机系统的各插件板。例如，多处理器系统中各CPU板之间的通信通道就是系统总线。④外部总线是通信总线。它主要用于微机系统之间，微机系统与仪器仪表之间或与其他外部设备之间的连接。9.1.3：总线类型按总线所完成的功能可分为以下几

5、种类型：①地址总线：为单向、三态总线，它是微机系统用于传送地址的信号线。地址总线的数目决定了直接寻址的范围。②数据总线：一般为双向、三态总线，它用来传送数据和代码。9.1.3：总线类型③控制总线：用来传送控制信号，实现命令和状态的传送，包括读信号、写信号等，中断、DMA控制信号、系统时钟、复位信号等也是通过控制总线来传送的。④电源线和地线：决定了总线使用的电源种类及地线的分布和用法。⑤备用线：是在总线中留给生产厂家和用户自行定义的信号线，其作用是为了功能的扩充和拥护特殊技术要求的使用。9.1.4：总线数据的传送方式总线数据传送的通

6、信方式基本有3类：同步通信、异步通信和半同步通信。①同步通信方式:同步总线通信规程利用系统时钟作为各模块工作的时间标准，通信双方严格按时钟规定完成相应的操作。9.1.4：总线数据的传送方式②异步通信方式:异步通信允许总线上的各模块有各自的时钟，这样在模块间进行通信时就不需要公共的时钟了。但要实现不同速度模块间的配合，就必须增加应答信号线，应答信号常用请求（Request）和响应（Acknowledge）来表示。9.1.4：总线数据的传送方式③半同步通信方式:由于异步通信总线的传输延迟限制了数据的传送速率，而同步总线又不能满足不同设

7、备的传送要求。因此有了半同步总线，这是一种结合同步总线和异步总线优点的总线方式。9.2：系统总线系统总线指的是IBM公司的PC系列微型计算机及其兼容机中用于连接各内部设备的总线，也可成为IBMPC系列总线。IBMPC系列微机采用开放式结构，在底板上设置一些标准插槽，将各种符合插槽运行标准的电路板插入插槽即可扩充PC功能。9.2.1：系统总线及其发展计算机技术的发展可以说是日新月异。处理器的主频越来越高，与此同时，在计算机中有重要地位的I/O技术也在不断发展，不过相较其它计算机技术来说，I/O技术的发展相对沉稳。系统总线情况如下页图

8、所示：9.2.1：系统总线及其发展9.2.1：系统总线及其发展最早的PC总线是IBM公司1981年在PC/XT电脑采用的系统总线，称为PC总线或者PC/XT总线。ISA总线基本上可以满足以286或386SX以下CPU的为核心的电脑的要求1992年，