第十章总线技术

一、总线概述 二、PC总线概述第十章总线技术

总线是连接多个功能部件的一组公共信号线， 是计算机用来传递信息代码的公共通道。地址总线 AB CPU 输出设备输入设备 I/O 接口 I/O 接口存储器数据总线 DB 控制总线 CB 一、总线概述 1. 什么是总线

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

对总线插座的尺寸、引线数目、各引线信号的含义、对总线插座的尺寸、引线数目、各引线信号的含义、时序和电气参数等作明确规定，这个规定就是总线标准。 2.总线标准（总线规范） • 总线标准的内容 • 机械规范： • 规定总线的根数、插座形状、引脚排列等 • 功能规范： • 规定总线中每根线的功能。 • 从功能上，总线分成三组：地址总线、数据总线、控制总线 • 电气规范： • 规定总线中每根线的传送方向、有效电平范围、负载能力等 • 时间规范： • 规定每根线在什么时间有效，通常以时序图的方式进行描述

PC系列机上采用的总线标准： • IBM PC/XT BUS • ISA 工业标准体系结构 • ( Industrial Standard Architecture) • EISA扩展工业标准体系结构 • (Extended Industrial Standard Architecture) • VESA视频电气标准协会(又称VL-bus) • (Video Electronics Standards Association) • PCI 外部设备互连 • (Peripheral Component Interconnect) • USB通用串行总线 • (Universal Serial Bus) • AGP 图形加速端口(显卡专用线) • (Accelerated Graphics Port)

 便于采用模块化设计方法, 简化系统设计 厂家面向总线设计各种插件板，产品具有通用性，用户可灵活选购必要的插件板构成所需的系统。  便于系统的扩充和升级一个插件板只要满足总线标准，就可连接到带有这种总线标准的计算机系统中。加插功能卡  扩充系统功能研制新的插件板  更新系统功能 • 采用标准总线的优点

3. 总线的分类： 1）按作用分： 1。控制、时序和中断信号线：决定总线功能的强弱以及适应性的好坏。 2。数据线和地址线：决定数据传输的宽度和直接选址的范围。 3。电源线和地线：决定了电源的种类及地线的分布和用法。 4。备用线：厂家和用户作为性能扩充或作为特殊要求使用的线。

2）按结构分： 1）片内总线（或元件级总线）把各种不同器件连接在一起构成不同功能插件的所有信号线或连接线。 2）内部总线（系统总线或板级总线）微机系统中各插件之间的信息传输。 3）外部总线（通信总线）微机之间或微机与设备之间的通信。

1)总线工作频率MHz 2)总线宽度 bit 指总线每次能传输数据的最大位数 3)总线传输率MB/s（B-BYTE）总线传输率（带宽） = 总线工作频率 * 总线宽度/ 8 4)信号线数指AB、DB、CB线数的总和信号线数与性能无正比关系，但与复杂程度成正比 4. 总线的主要性能指标

5)数据/地址总线的多路复用和非多路复用 • 复用指一根线上分时传送多种信号, 即一线多用. • 6)数据传输方式 • 同步方式, 异步方式, • 7) 负载能力 • 总线带负载的能力,常用可连接的扩增电路板数表示。 • 8) 总线控制方式 • 主要指突发传输、并发工作、自动配置、仲裁方法、中断方式等. • 9) 其它指标 • 电源电压等级(5V或3.3V) ; 能否扩展为64位等

单总线体系结构 指微机中所有模块都连接在单一总线上。如早期的IBM PC/XT机：采用IBM PC/XT总线多总线体系结构指微机中采用多种总线，各模块按数据传输速率的不同，连接不同的总线上。如Pentium 微机: 内部有 ISA、PCI、AGP等。 5. 总线体系结构

8088 CPU 地址锁存器数据驱动器键盘接口 RAM 扬声器接口 ROM 总线控制器 8288 显示卡 PC/XT总线插槽 1 中断控制器 8259A PC/XT总线插槽 2 多功能卡 DMA控制器 PC/XT总线插槽 3 时钟控制器、、、、、实验箱驱动卡电源及其他辅助电路 PC/XT总线插槽 8 单总线结构 (IBM PC/XT主板示意图)

总线的层次结构 计算机的总线系统由处于计算机系统不同层次上的若干总线组成：CPU总线、系统总线、局部总线、外部总线。多总线体系结构： 1. 微处理器总线： 2. 局部总线：PCI 3. 系统总线：ISA 4. 外部总线：

1.微处理器总线 • CPU、RAM、ROM、控制芯片组等芯片之间的信号连接关系称为CPU总线，包括控制总线、地址总线和数据总线 • CPU总线实现了CPU与主存储器、Cache、控制芯片组、以及多个CPU之间的连接，并提供了与系统总线的接口。CPU总线针对具体处理器设计，因此没有统一的规范。

2. 系统总线 • 系统总线为主机系统与外围设备之间的通信通道。 • 在主板上，系统总线表现为与扩展插槽相连接的一组逻辑电路和导线，所以系统总线也叫I/O通道总线 • 系统总线必须有统一的标准，以便按标准设计各类适配卡 • ISA、EISA、MCA、VESA

总线的层次结构 • 系统总线 • ISA:Industry Standard Architecture——工业标准体系结构，16位标准总线，数据传输率8MB/s • MCA:Micro Channel Architecture——微通道体系结构， 32位标准总线，数据传输率40MB/s • EISA:Extended Industry Standard Architecture——扩展工业标准体系结构，32位标准总线，数据传输率33MB/s • VESA:Video Electronic Standard Association——视频电子标准协会。 VESA总线也称为VL-bus(VESA Local Bus)， 32位标准总线，数据传输率133MB/s

总线的层次结构 • 局部总线 • 用于主机内部特定子系统之间的紧密连接，设置局部总线的目的是为了提高CPU与高带宽占用部件（如显卡）之间的数据传输速率 • PCI、VESA、AGP为局部总线

PCI:Peripheral Component——外部设备互连。32/64位标准总线，数据传输率132MB/s • AGP:Accelerated Graphics Port——加速图形接口，专为提高视频带宽而设计的总线规范。它是点对点连接，连接控制芯片组和AGP显示卡，因此严格说AGP不能称为总线，而是一种接口标准

总线的层次结构 • 外部总线 • 用来提供I/O设备与系统中其他部件间的公共通信通路。 • 外部总线标准化程度最高，适用各种处理器。 • SCSI——小型计算机系统互连 • USB——通用串行总线 • 外部总线本质上应该算作主机与外设的接口

Pentium III L2 Cache 550MHz 550MHz L1 Cache 处理机总线 100MHz 显示器 100MHz 内存条 AGP 北桥 440BX 显卡 66MHz PCI 插槽 PCI 总线 33MHz USB IDE1 打印机硬盘 MODEM 软驱光驱键盘鼠标南桥 PIIX4E IDE2 CMOS & RTC ISA总线 8MHz ISA 插槽 COM1 超级I/O COM2 LPT1 ROM BIOS 多总线结构

不断提高传输速率 几MB/s 几百MB/s 不断降低功耗电源5.0V 3.0V 1.6V ;采用休眠技术 智能化、层次化支持即插即用; 多总线结构 6. 总线的发展趋势

PC机在主板上设置一些标准扩展插槽， 用来扩充PC机功能，这些插槽统称为PC总线。二、PC总线概述

124 PCI总线具有高性能、低成本、兼容性好、易于扩展、能自动配置和规范严格的特点。

第十章 总线技术