微機(jī)原理與接口技術(shù)第9章總線

微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 第九章 總線 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總線實(shí)現(xiàn)了芯片與芯片、插板與插板、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接和通信?？偩€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外圍設(shè)備實(shí)現(xiàn)互連的重要組成部分，它的實(shí)現(xiàn)直接影響到整個(gè)系統(tǒng)的功能和性能。本章首先介紹總線的分類及性能指標(biāo)，然后系統(tǒng)闡述總線的判決和握手技術(shù)。最后在此基礎(chǔ)上詳細(xì)的介紹系統(tǒng)總線、局部總線及外部總線的標(biāo)準(zhǔn)等。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 總線是計(jì)算機(jī)各部件之間進(jìn)行通信的通道，其作用是連接計(jì)算機(jī)五大部件（運(yùn)算器、控制器、存貯器、 I/傳遞信息。 C P U 模 塊 存儲(chǔ)器模塊 I / O 接 口 模 塊微處理器 存儲(chǔ)器片總線外圍接口系 統(tǒng) 總 線接口存儲(chǔ)器系 統(tǒng) 總 線接口外圍控制器外圍接口系 統(tǒng) 總 線接口外圍設(shè)備 外圍設(shè)備外總線系統(tǒng)總線外圍設(shè)備外總線圖 6 . 1 微 型 計(jì) 算 機(jī) 的 各 級(jí) 總 線微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2、總線分類 一、數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線 二、片內(nèi)總線、內(nèi)部總線和外部總線 三、并行總線和串行總線 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 在總線標(biāo)準(zhǔn)中，主要規(guī)定總線結(jié)構(gòu)的外形、相關(guān)尺寸及其排列方式、地址線的數(shù)目、數(shù)據(jù)的位數(shù)、有關(guān)控制信號(hào)及時(shí)鐘同步方式等。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 總線標(biāo)準(zhǔn)的特性： 物理特性：物理特性是指總線物理連接的方式，包括總線的 根數(shù)、總線的插頭和插 座是什么形狀的及引腳是 如何排列的等。 功能特性：功能特性描述的是一組總線中每一根線的功能是 什么。 電氣特性：電氣特性定義每一根線上信號(hào)的傳遞方向以及有 效電平范圍。 時(shí)間特性：時(shí)間特性定義了每根線在什么時(shí)候有效，這涉及 到總線操作的時(shí)序問題。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 常見的總線標(biāo)準(zhǔn)： （ 1） （ 2） （ 3） （ 4） （ 5） 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 總線的性能指標(biāo)如下： (1) 總線寬度： 8位、 16位、 32位和 64位 （數(shù)據(jù)總線位數(shù)） (2) 標(biāo)準(zhǔn)傳輸率。在總線上每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量 每秒多少兆字節(jié)： (3) 時(shí)鐘同步異步 同步總線 異步總線 (4) 數(shù)據(jù)總線地址總線的多路復(fù)用和非多路復(fù)用 (5) 信號(hào)線數(shù)： 明系統(tǒng)的復(fù)雜程度。 (6) 負(fù)載能力 (7) 總線控制方式 突發(fā)傳輸、并發(fā)工作、自動(dòng)配置、仲裁方式、邏輯方式、中斷方式等 (8) 擴(kuò)增電路板尺寸 (9) 其他指標(biāo) 電源電壓是 5. 3V 能否擴(kuò)展 64位寬度等 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 主設(shè)備： 總線的主設(shè)備是指在獲取總線控制權(quán)后 ， 能啟動(dòng)數(shù)據(jù)的傳輸 、 發(fā)出地址或讀寫控制命令并控制總線上的數(shù)據(jù)傳送過程的模塊 。 例如數(shù)值數(shù)據(jù)處理器 、 輸入輸出處理器等 。 從設(shè)備： 總線從設(shè)備是指本身不具有總線控制能力 ， 但能夠?qū)偩€主設(shè)備提出的數(shù)據(jù)請(qǐng)求作出響應(yīng) ， 接受主設(shè)備發(fā)出的地址 （ 并進(jìn)行譯碼 ） 和讀 /寫命令并執(zhí)行相應(yīng)的操作的模塊 。例如內(nèi)存模塊 I/ 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 總線請(qǐng)求和仲裁階段 : 當(dāng)系統(tǒng)中有多個(gè)主模塊的時(shí)候，任何一個(gè) 主模塊需要使用總線都必須向總線仲裁機(jī)構(gòu)提出總線請(qǐng)求，由 總線仲裁機(jī)構(gòu)決定下一個(gè)傳輸周期的總線使用權(quán)該給哪個(gè)模塊。 尋址階段 : 取得了總線使用權(quán)的主模塊，發(fā)出本次要訪問的從模 塊的存儲(chǔ)器地址或 I/過譯碼使參 與此次傳送操作的從模塊被選中并開始啟動(dòng)。 數(shù)據(jù)傳送階段 : 主模塊和從模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)由源模 塊 (可能是主模塊也可能是從模塊 )發(fā)出，經(jīng)過數(shù)據(jù)總線流入目的 模塊。 結(jié)束階段 : 主模塊和從模塊的有關(guān)信息均從總線上撤除，讓出總 線，以便其他模塊可以繼續(xù)使用。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 由于每個(gè)主設(shè)備都能夠控制總線 ， 必然存在對(duì)總線資源的爭用 ， 總線使用權(quán)的分配即總線的控制問題 。 根據(jù)分配總線使用權(quán)的原則 ， 可以將仲裁算法分為優(yōu)先級(jí)算法和公平仲裁算法 。 1、優(yōu)先級(jí)仲裁 優(yōu)先級(jí)仲裁可以根據(jù)系統(tǒng)中各主設(shè)備的重要性給各主設(shè)備規(guī)定不同的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)多個(gè)主模塊爭用總線時(shí)，優(yōu)先級(jí)最高的一個(gè)獲得總線使用權(quán)。多用于共享總線的 I/ 2、公平仲裁 公平仲裁策略是采用特定的算法盡可能保證所有總線主設(shè)備在宏觀上獲得總線使用權(quán)的機(jī)會(huì)或機(jī)會(huì)均等。對(duì)多個(gè)平等的通信信道的處理往往就采用公平仲裁算法。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 按照總線仲裁電路的位置不同，仲裁方式分為集中式仲裁和分布式仲裁兩類。 1、集中式仲裁 集中式仲裁中每個(gè)功能模塊有兩條線連到中央仲裁器：一條是送往仲裁器的總線請(qǐng)求信號(hào)線 條是仲裁器送出的總線授權(quán)信號(hào)線 據(jù)仲裁原理不同，集中式仲裁又分為 鏈?zhǔn)讲樵兎绞?、 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式 和 獨(dú)立請(qǐng)求方式 。 2、分布式仲裁 不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主方模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器，多個(gè)仲裁器競爭使用總線。當(dāng)它們有總線請(qǐng)求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線上得到的號(hào)與自己的號(hào)進(jìn)行比較。如果仲裁總線上的號(hào)大，則它的總線請(qǐng)求不予響應(yīng)，并撤消它的仲裁號(hào)。最后，獲勝者的仲裁號(hào)保留在仲裁總線上。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 鏈?zhǔn)讲樵兎绞?號(hào)以串行方式向下傳遞進(jìn)行裁決。離總線仲裁器越近的部件優(yōu)先級(jí)越高。 總線控制器 部件 0 部件 1 部件 S G 數(shù)據(jù)與地址總線 總線忙信號(hào)， :總線請(qǐng)求信號(hào)， 電路簡單，便于增減總線設(shè)備。仲裁速度慢，優(yōu)先級(jí)不能改變。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 計(jì)數(shù)器定時(shí)查詢方式（輪詢判決） 不使用 需用地址總線。若總線上有 在總線控制部件內(nèi)設(shè)置一個(gè)計(jì)數(shù)器，可以從 0計(jì)數(shù)至 每個(gè) 值對(duì)應(yīng)一個(gè)部件。不論哪個(gè)部件要使用總線，均通過 出申 請(qǐng)。控制部件通過地址總線定時(shí)送出計(jì)數(shù)器的當(dāng)前值。提出申請(qǐng) 的部件檢查地址總線，若發(fā)現(xiàn)其上的值與自己的編號(hào)相等，則取 得總線使用權(quán)，并通過置 控制部件在一 定時(shí)間內(nèi)未收到 令計(jì)數(shù)器加 1或減 1，發(fā)下一個(gè)地址。 計(jì)數(shù)器的值可由軟件設(shè)置，故優(yōu)先級(jí)控制非常靈活。 總線控制器 部件 0 部件 1 部件 S 據(jù)與地址總線 計(jì)數(shù)值 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 獨(dú)立請(qǐng)求方 每一個(gè)共享總線的設(shè)備均有一對(duì)總線請(qǐng)求線 設(shè)備要求使用總線時(shí)，便發(fā)出該設(shè)備的請(qǐng)求信號(hào)?？偩€仲裁器中有一個(gè)排隊(duì)電路，它根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首先響應(yīng)哪個(gè)設(shè)備的請(qǐng)求，給設(shè)備以授權(quán)信號(hào) 總線控制器 部件 0 部件 1 部件 據(jù)與地址總線 機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2、分布式仲裁 不需要中央仲裁器，每個(gè)潛在的主方模塊都有自己的仲裁號(hào)和仲裁器，多個(gè)仲裁器競爭使用總線。當(dāng)它們有總線請(qǐng)求時(shí)，把它們唯一的仲裁號(hào)發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個(gè)仲裁器將仲裁總線上得到的號(hào)與自己的號(hào)進(jìn)行比較。如果仲裁總線上的號(hào)大，則它的總線請(qǐng)求不予響應(yīng)，并撤消它的仲裁號(hào)。最后，獲勝者的仲裁號(hào)保留在仲裁總線上。 所有參與本次競爭的各主設(shè)備將設(shè)備競爭號(hào) 實(shí)現(xiàn) “ 線或 ” 邏輯。 ， 。 競爭時(shí) 最高位（ 最低位（ 一維菊花鏈方式進(jìn)行，只有上一位競爭得勝者 位為 1。當(dāng) CN i=1，或 且 使 。若 時(shí)，將一直向下傳遞，使其競爭號(hào)后面的低位不能送上 競爭不到的設(shè)備自動(dòng)撤除其競爭號(hào)。在競爭期間，由于 設(shè)備在其內(nèi)部的 由于參加競爭的各設(shè)備速度不一致，這個(gè)比較過程反復(fù)（自動(dòng)）進(jìn)行，才有最后穩(wěn)定的結(jié)果。競爭期的時(shí)間要足夠，保證最慢的設(shè)備也能參與競爭。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 1、串行傳送 當(dāng)信息以串行方式傳送時(shí)，只有一條傳輸線，而且采用脈沖傳送。在串行傳送的時(shí)，按順序傳送來表示一個(gè)數(shù)碼的所有二進(jìn)制位（ 脈沖信號(hào)，每次一位。通常以第一個(gè)脈沖信號(hào)表示數(shù)碼的最低有效位，最后一個(gè)脈沖表示數(shù)碼的最高有效位。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2、并行傳送 用并行方式傳送二進(jìn)制信息時(shí)，對(duì)要傳送的數(shù)碼的每個(gè)數(shù)據(jù)位都需要一條單獨(dú)的傳輸線。信息由多少二進(jìn)制位組成，就需要有多少條傳輸線，從而使得二進(jìn)制數(shù) “ 0”或 “ 1”在不同的傳送線上傳輸。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 3、分時(shí)傳送 分時(shí)傳送有兩種概念。一種是采用總線復(fù)用方式，某個(gè)傳輸線上及傳送地址信息，又傳送數(shù)據(jù)信息。為此必須劃分時(shí)間片，以便在不同的時(shí)間間隔中完成地址傳送和數(shù)據(jù)傳送的任務(wù)。分時(shí)傳送的另一種概念是共享總線的部件，分時(shí)使用總線。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 總線上數(shù)據(jù)為了高速可靠的進(jìn)行傳輸，必須有某種總線聯(lián)絡(luò)（握手）技術(shù)。 總線傳輸有以下四種握手方式： 同步方式 異步方式 半同步方式 分離方式 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 21 同步方式 總線上的主、從設(shè)備在同一時(shí)鐘的控制下進(jìn)行傳送，傳輸周期（即總線周期）是固定的。 例如： 插入 特點(diǎn) ： 適合高速傳輸 便于電路設(shè)計(jì) 適應(yīng)性不好 設(shè)備速度不一樣時(shí)，必須以響應(yīng)速度最慢設(shè)備的速度運(yùn)行 設(shè)計(jì)完成后，不能更改 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 22 異步方式 采用應(yīng)答式傳輸方式。使用請(qǐng)求線（ 應(yīng)答線（ 協(xié)調(diào)傳輸過程 不依賴系統(tǒng)時(shí)鐘信號(hào) 圖 6 . 6 全 互 鎖 總 線 協(xié) 定 示 意 圖發(fā)送方 接收方總線R E A D a ） 信 號(hào) 連 接D A T A D b ） 時(shí) 序 關(guān) 系微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 異步總線協(xié)定 全互鎖方式 發(fā)送方 接收方 1. 3. 4. 5. 1. 一個(gè)總線周期 下一個(gè)總線周期 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 異步總線協(xié)定 優(yōu)點(diǎn) 不同速度的設(shè)備可以協(xié)同工作，適應(yīng)性強(qiáng) 快快：高速度 快慢：低速度 缺點(diǎn) 握手過程復(fù)雜，總線周期較長 傳輸速度不固定，取決于模塊的訪問速度 死鎖 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 25 半同步方式 是前兩種方式的折衷。有同步時(shí)鐘，但傳輸周期（總線周期）可變。增加一條信號(hào)線（如 主 設(shè)備監(jiān)視該信號(hào)線了解選中的從設(shè)備是否準(zhǔn)備好，否則插入等待狀態(tài)，延長傳送周期 例如： 特點(diǎn) 適應(yīng)性好 兼有同步方式的速度 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 半同步總線協(xié)定 使用 0，表示存儲(chǔ)器或 I/等待 ; 1，表示存儲(chǔ)器或 I/以傳送數(shù)據(jù) 2 4 w 檢查 時(shí)需要插入 時(shí)結(jié)束 入 機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 分離式總線協(xié)定 主設(shè)備 從設(shè)備 讀取數(shù)據(jù) 地址和命令 讀出的數(shù)據(jù) T 讀出的數(shù)據(jù) 送上總線 主設(shè)備占用總線的時(shí)間 從設(shè)備 主設(shè)備 數(shù)據(jù)讀入主設(shè)備 從主控模塊通過總線向從模塊發(fā)出地址和讀寫命令開始，到整個(gè)傳輸周期結(jié)束，總線完全是由該主控模塊以及從模塊占用。 但并非整個(gè)傳輸周期中總線都得到了充分利用。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 分離式總線協(xié)定 主設(shè)備 從設(shè)備 讀取數(shù)據(jù)期間， 交由其它設(shè)備使用 地址和命令 讀出的數(shù)據(jù) T 讀出的數(shù)據(jù) 送上總線 主設(shè)備占用總線的時(shí)間 從設(shè)備 主設(shè)備 數(shù)據(jù)讀入主設(shè)備 從設(shè)備占用總線的時(shí)間 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 29 分離方式 將傳輸周期（總線周期）分成兩個(gè)子周期 子周期 1 主模塊發(fā)出地址、控制命令（讀或?qū)懀?。主模塊釋放總線，供其他模塊使用 子周期 2 從模塊準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)后，申請(qǐng)總線，獲準(zhǔn)后將數(shù)據(jù)回送主模塊 使用在小型機(jī)系統(tǒng)中 特點(diǎn) 大大提高總線的利用率 適用于多個(gè)主模塊的系統(tǒng) 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 所謂總線的負(fù)載能力即驅(qū)動(dòng)能力，是指當(dāng)總線接上負(fù)載 (接口設(shè)備 )后必須不影響總線輸入 /輸出的邏輯電平。例如 輸出低電平要吸收電流 (由負(fù)載流入信號(hào)源 )，以 時(shí)的負(fù)載能力就是指當(dāng)它吸收了規(guī)定電流時(shí)，仍能保持邏輯低電平。輸出高電平的負(fù)載能力以是一個(gè)由信號(hào)源流向負(fù)載的輸出電流。當(dāng)輸出電流超過規(guī)定值時(shí)，輸出邏輯電平會(huì)降低，甚至變到閾值以下。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 最早的 981年推出的基于準(zhǔn) 16位機(jī) 為 1984年 6位機(jī) T，其總線稱為 而 管各兼容機(jī)廠商模仿出了還是存在某些模糊不清的解釋。為了能夠更好地開發(fā)外接插板，由 線。并且又于 1988年，由 家公司聯(lián)合在 2位微處理器推出了擴(kuò)展的 線。 進(jìn)入 1993年后，由于微處理器的飛速發(fā)展，使得 處理器的高速度和總線的低速度不同步，造成硬盤、圖形卡和其他外設(shè)只能通過一個(gè)慢速且狹窄的瓶頸發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使 而業(yè)界又提出了 局部總線（ 目前較為流行的局部總線有兩個(gè)：一是 線，簡稱 一是 線， 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 線指 C/984年推出的 16位系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)，它是當(dāng)初 2線，其插卡 /插座分 A、 面 31線，其中數(shù)據(jù)線寬 8位，地址線寬 20位（可對(duì) 1 總線。 2引線的基礎(chǔ)上再延長出獨(dú)立的一段，新增加 36線（ A、 8線），數(shù)據(jù)線擴(kuò)至 16位，地址線擴(kuò)至 24位。 ，與 插槽長 鄰引腳距離 本部分與擴(kuò)展部分相距 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 1 數(shù)據(jù)傳輸速率最高為 8 24根地址線，可尋址 16000000H0 64（ 16根地址線，可尋址0000H 0 一次可進(jìn)行 16位或 8位數(shù)據(jù)存取。 15級(jí)硬中斷控制（對(duì)應(yīng)兩片 8259 7個(gè) 應(yīng)兩片 8237 可產(chǎn)生 I/ 支持多個(gè)主控器（ 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 S A 1 9 ( 2 0 ) S D 1 9 ( 8 )I / O C H C O C H R D D ( 3 )+ 5 V D C ( 2 )+ 1 2 V D V D 2 V D S C L S E T D R E M E M L Q 2 I R Q 7 ( 6 )D R Q 1 D R Q 3 ( 3 )R E F R E S C K 1 D A C K 3 ( 3 )I S 信號(hào)電 源 與 地 線（ 8 ）時(shí) 鐘 與 定 時(shí)信號(hào) （ 4 ）讀 寫 控 制信號(hào) （ 5 ）中 斷 與 D M 信 號(hào)（ 14 ）地 址 信 號(hào)數(shù) 據(jù) 信 號(hào)I / O 通道控 制 信 號(hào)圖 6 . 1 0 I S A 總線插槽與 98 條信號(hào)L A 1 7 L A 2 3( 7 )S D 8 A D 1 5( 8 )S B H M M Q 1 0 1 5 ( 5 ) ( I R Q 1 3 除外 ) , D R Q 5 7( 4 ) , D A C K 5 7( 4 )M E M C S 16I / O C S 16M A S T E R+ 5 信號(hào)微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 類 型 信號(hào)名稱 輸入 /輸出（ I/O） 功能說明 時(shí)鐘與定位 振蕩信號(hào)：周期 70空比 2 1 系統(tǒng)時(shí)鐘：周期 167空比 2 1 上電復(fù)位，或初始化系統(tǒng)邏輯 I 零等待狀態(tài) 數(shù)據(jù) ， 地址總線 20位地址線， 地址鎖存使能信號(hào)，允許鎖存來自 許 中斷與 3 I I/1 I I/3 1 O 別對(duì)應(yīng) 1 控制總線 T/C O I/O I/I/O I/O 存儲(chǔ)器讀（小于 1 O 存儲(chǔ)器寫（小于 1 I 向主板 ，低電平使總線周期延長，延長的時(shí)鐘數(shù) 15 I/O 指示刷新周期 電源與地線 +5V 電源 電源 +12V 電源 電源 地線 表 92條信號(hào)線 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 876條信號(hào)線 類 型 信號(hào)名稱 輸入 /輸出（ I/O） 功能說明 控制總線 10 I 中斷請(qǐng)求信號(hào)， 5 O 應(yīng) 5 控制總線 I 其他處理器發(fā)出的主控信號(hào)，使 I/O 對(duì)所有存儲(chǔ)器的讀命令 I/O 對(duì)所有存儲(chǔ)器的寫命令 地址 +5V 電源 地線 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 3對(duì)存儲(chǔ)器和 I/0根地址線與 對(duì)存儲(chǔ)器中前 1 6微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 隨著高性能微處理器的推出，低性能的系統(tǒng)總線與高性能處理器間產(chǎn)生的瓶頸問題更為突出，特別是當(dāng) 0486微處理器推出后，解決瓶頸問題的需求越來越迫切。以 括 織，于 1989年聯(lián)合推出了擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)（ 00%兼容，又能較好地滿足 32位微處理器的數(shù)據(jù)傳輸要求，支持多個(gè)總線主控部件、突發(fā)式傳送（ 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 以為了與 總線插槽結(jié)構(gòu)分上下兩層，上層為 層為 是 98線），兩者通過特殊的結(jié)構(gòu)隔離，這樣既可使 可使用標(biāo)準(zhǔn)的 32位 正獲得一個(gè)高性能、高速度的 1 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2 （ 1） 2位，可尋址 42位，在總線控制器控制下，能根據(jù)需要自動(dòng)地進(jìn)行 32位、 16位、 8位數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，保證各種 線時(shí)鐘頻率為 33據(jù)傳輸率為 33持突發(fā)傳輸方式。 （ 2）擁有總線主導(dǎo)能力。擴(kuò)展卡上的總線主控器接收 輸出指令，無須 ，徹底將 。 （ 3）具有總線仲裁能力?？偩€仲裁采用集中式的并行請(qǐng)求方式，優(yōu)先級(jí)固定，支持多總線主控器 多支持 6個(gè)總線 （ 4）共享 許 8個(gè) 模塊可按指定的優(yōu)先級(jí)占用 線傳輸增加了塊 持突發(fā)傳輸。擴(kuò)展卡安裝容易，自動(dòng)配置，無須 助隨產(chǎn)品提供的配置文件自動(dòng)設(shè)置系統(tǒng)和擴(kuò)展卡，各個(gè)插槽都被規(guī)定了相應(yīng)的I/卡不管插到哪個(gè)插槽都不會(huì)產(chǎn)生地址沖突。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 992年 8月由 即視頻電子標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)公布的基于 8048666據(jù)寬度為 32位，可擴(kuò)展到 64位。與 線傳送速率最大為 132MB/s，這對(duì)于需要快速響應(yīng)的視頻、內(nèi)存及磁盤控制器等部件都可通過 系統(tǒng)運(yùn)行速度更快。但是 種總線使 I/是與 此開放性差，并且由于前 個(gè)設(shè)備。實(shí)際是 有 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2位數(shù)據(jù)線，且可通過擴(kuò)展槽擴(kuò)展到 64 位，使用33大傳輸率為 128到 132可與 效的局部總線，可支持 38638686486 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 外圍設(shè)備互聯(lián)總線，是一種高性能的局部總線，已成為局部總線的新標(biāo)準(zhǔn)，廣泛用于當(dāng)前高檔微機(jī)、工作站，以及便攜式微機(jī)。主要用于連接顯示卡、網(wǎng)卡、聲卡。 2位同步復(fù)用總線。其地址和數(shù)據(jù)線引腳是3示 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 （ 1）數(shù)據(jù)總線 32位，可擴(kuò)充到 64位。 （ 2）可進(jìn)行突發(fā)（ 傳輸。 （ 3）總線操作與處理器 （ 4）總線時(shí)鐘頻率 336高傳輸率可達(dá)528。 （ 5）中央集中式總線仲裁 （ 6）全自動(dòng)配置、資源分配、 實(shí)現(xiàn)即插即用（ （ 7） 用性好。 （ 8） （ 9） 密度接插件，分基本插座（ 32位）及擴(kuò)充插座（ 64位）。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 且獨(dú)立于 以和 他的均為 設(shè)備，而且讀寫操作只能在主從設(shè)備之間進(jìn)行，從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換需要通過主設(shè)備中轉(zhuǎn)。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 3. 信號(hào)線數(shù)有：必需信號(hào)線：主控設(shè)備 49條，目標(biāo)設(shè)備 47條。可選信號(hào)線： 51條（主要用于 64位擴(kuò)展、中斷請(qǐng)求、高速緩存支持等）。信號(hào)線總數(shù)： 120條（包括電源、地、保留引腳等）。 1）系統(tǒng)信號(hào) 2）地址和數(shù)據(jù)信號(hào) 3）接口控制信號(hào) 4）仲裁信號(hào) 5）錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào) 6）中斷信號(hào) 7）其他可選信號(hào) 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 通信總線又稱外總線，它用于微型計(jì)算機(jī)之間、微型計(jì)算機(jī)與遠(yuǎn)程終端、微型機(jī)與外部設(shè)備以及微型計(jì)算機(jī)與測(cè)量儀器儀表之間的通信。這類總線不是微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所特有的總線，而是利用電子工業(yè)或其它領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)。通信總線分為并行總線和串行總線。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、微型機(jī)自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)、微型機(jī)工控系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 要因其具有以下優(yōu)點(diǎn)： 可以熱插拔。這就讓用戶在使用外接設(shè)備時(shí)，不需要關(guān)機(jī)將并口或串口電纜接上，再開機(jī)這樣的動(dòng)作，而是直接在可以將 圖 攜帶方便。 、小、薄”見長，對(duì)用戶來說，同樣 20 標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一。大家常見的是 口的鼠標(biāo)鍵盤，并口的打印機(jī)掃描儀，在有 些外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以使用同樣的標(biāo)準(zhǔn)與 可以連接多個(gè)設(shè)備。 以同時(shí)連接多個(gè)設(shè)備。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 1) 理接口 備通過四線電纜與主機(jī)或 接，四根線分別是 D、 D。其中， 電源線， 以有條件地給一些設(shè)備 (包括 電。 D和 D是一對(duì)差模信號(hào)線。 用 D和 D線傳輸數(shù)據(jù)。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2) 傳輸速度 線數(shù)據(jù)傳輸率有 3 種：高速數(shù)據(jù)傳輸率為 480Mb/s， 全速數(shù)據(jù)傳輸率為 12Mb/s，低速數(shù)據(jù)傳輸率為 s。但是 備只支持一種傳輸模式，目前，鍵盤、鼠標(biāo)等外設(shè)采用低速率，打印機(jī)、掃描儀等采用全速率，視頻會(huì)議、臺(tái)式電腦硬盤驅(qū)動(dòng)器等采用高速率。 3) 394 的比較 除了 外， 394 也是一種高性能的串行總線。394 接口支持 400Mb/持異步傳輸和同步傳輸兩種模式，其中同步傳輸模式專用于實(shí)時(shí)地傳送視頻和音頻數(shù)據(jù)。 394 結(jié)構(gòu)的所有資源，都是用存儲(chǔ)器影射方式實(shí)現(xiàn)資源配置和管理的。 般用于連接中低速外設(shè)并局限于 域， 394 將向通信和數(shù)字家電方向發(fā)展。 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2. 線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 物理結(jié)構(gòu)上， 統(tǒng)是以根集線器 (中心的分層 (形結(jié)構(gòu)，各個(gè)點(diǎn) (能器件，即設(shè)備 )可利用總線供電的集線器連接。 就是主機(jī)和根集線器，用戶可以將外設(shè)或附加的 之相連，附加的 以再連接其他外設(shè)以及下層 系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)不能超過 5 級(jí) (包括 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 3. 硬件設(shè)備 1) 控制器 /根集線器 控制器和根集線器合稱為 機(jī) ( 控制器是硬件、固件和軟件的聯(lián)合體。主控制器負(fù)責(zé) 線上的數(shù)據(jù)傳輸，它把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)以便在總線上傳輸，把收到的數(shù)據(jù)翻譯成操作系統(tǒng)能夠識(shí)別的數(shù)據(jù)形式。 2) 備 為主機(jī)提供單個(gè)功能的設(shè)備稱為 “ 功能部件 ” 。功能部件和集線器都稱為 備。復(fù)合的 “ 設(shè)備 ” 有一個(gè)集線器和一個(gè)或多個(gè) “ 功能部件 ” 。每一個(gè)集線器和功能部件都有唯一的地址。 (1) 集線器： (2) 功能部件： 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 4. 數(shù)據(jù)傳輸 1) 傳輸模式 (1) 控制傳輸 (控制傳輸是雙向傳輸，主要用于命令 /狀態(tài)操作。發(fā)送控制命令，設(shè)置設(shè)備地址，設(shè)置設(shè)備屬性，讀取設(shè)備配置信息及設(shè)備狀態(tài)等功能。 (2) 同步傳輸 (同步傳輸是單向傳輸，僅適用于全速 /高速設(shè)備，是一種周期的、連續(xù)的傳輸方式。 (4) 批量數(shù)據(jù)傳輸 (中斷傳輸用于支持偶然需要對(duì)少量數(shù)據(jù)進(jìn)行通信，但服務(wù)時(shí)間卻受限的設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)。全速設(shè)備的中斷傳輸周期可為 1255次傳輸?shù)挠行ж?fù)荷最大可為 64 個(gè)字節(jié)；而低速設(shè)備的中斷傳輸周期為 10255次傳輸?shù)挠行ж?fù)荷僅為 8 個(gè)字節(jié)。 (3) 中斷傳輸 (批量數(shù)據(jù)傳輸用于對(duì)時(shí)間沒有要求的非周期性的大量數(shù)據(jù)傳輸，僅全速 /高速設(shè)備支持塊數(shù)據(jù)傳輸 微機(jī)原理與接口技術(shù) 清華大學(xué)出版社 2013年 4月 24日 2) 數(shù)據(jù)編碼 信時(shí)，使用一對(duì)擺幅為 D， D )，采用 歸零翻轉(zhuǎn) )傳送各種數(shù)據(jù)，它定義用電壓保持不變表示二進(jìn)制數(shù)字序列中的 1碼， 用電壓跳變 (0V 0表示二進(jìn)制數(shù)字序列中的 0 碼。 微機(jī)