微机原理与接口技术第11章

11.2 系 统 总 线
• 11.2.1 ISA总线 ISA总线 ISA即工业标准体系结构(Industrial Standard Architecture)，ISA总线 ISA即工业标准体系结构(Industrial Architecture)，ISA总线 即工业标准体系结构 也叫AT总线，是一种在原始IBM PC引入的 位总线结构。1984年在 AT总线 引入的8 年在IBM 也叫AT总线，是一种在原始IBM PC引入的8位总线结构。1984年在IBM PC/AT 中将ISA扩展到16 ISA扩展到16位 ISA是现代个人计算机的基础 是目前市场上大多数PC 是现代个人计算机的基础， 中将ISA扩展到16位。ISA是现代个人计算机的基础，是目前市场上大多数PC 系统采用的主要体系结构。 系统采用的主要体系结构。 ISA总线 1．8位ISA总线 ISA总线共有 个插槽，主要用在早期的IBM PC/XT计算机的底板上 总线共有8 计算机的底板上， 8位ISA总线共有8个插槽，主要用在早期的IBM PC/XT计算机的底板上，通 常称作IBM PC总线 总线( PC/XT总线 总线) 它具有62 62条 金手指”引脚， 常称作IBM PC总线(或PC/XT总线)。它具有62条“金手指”引脚，引脚间隔为 2.54mm。各引脚的安排如图11.1 11.1所示 2.54mm。各引脚的安排如图11.1所示 16位ISA总线 2．16位ISA总线 1984年IBM公司推出286机(AT机 公司推出286 将原来8位的ISA总线扩展为16位的IS ISA总线扩展为16位的 1984年IBM公司推出286机(AT机)时，将原来8位的ISA总线扩展为16位的IS 总线，它保持原来8 ISA总线的62个引脚信号 以使原先的8 ISA总线适配 总线的62个引脚信号， A总线，它保持原来8位ISA总线的62个引脚信号，以使原先的8位ISA总线适配 器板可以插在AT机的插槽上。同时为使数据总线扩展到16 AT机的插槽上 16位 器板可以插在AT机的插槽上。同时为使数据总线扩展到16位，地址总线扩展 24位 而增加一个延伸的36引脚插槽。新增加的36个引脚排列如图11.2 36引脚插槽 36个引脚排列如图11.2所 到24位，而增加一个延伸的36引脚插槽。新增加的36个引脚排列如图11.2所 示 。
11.1 总线技术的概述
2．按照位置分类 1)片内总线：在集成电路芯片内部，用来连接各功能单元的信息通路。 1)片内总线：在集成电路芯片内部，用来连接各功能单元的信息通路。 片内总线 2)局部总线：在印刷电路板上连接各芯片之间的公共通路。 2)局部总线：在印刷电路板上连接各芯片之间的公共通路。 局部总线 3)系统总线：系统总线(或内总线)是指模块式微型计算机机箱内的底板总线， 3)系统总线：系统总线(或内总线)是指模块式微型计算机机箱内的底板总线， 系统总线 用来连接构成微型机的各插件板，它可以是多处理机系统中各CPU CPU板之间的通 用来连接构成微型机的各插件板，它可以是多处理机系统中各CPU板之间的通 信通道，也可以用来扩展某块CPU板的局部资源，或为总线上所有CPU CPU板的局部资源 CPU板扩展 信通道，也可以用来扩展某块CPU板的局部资源，或为总线上所有CPU板扩展 共享资源之间的通信通道。 共享资源之间的通信通道。 4)通信总线：通信总线(或外总线)用于微机系统与系统之间， 4)通信总线：通信总线(或外总线)用于微机系统与系统之间，微机系统与外部 通信总线 设备如打机、盘设备或微机系统和仪器仪表之间的通信通道。 设备如打机、盘设备或微机系统和仪器仪表之间的通信通道。 • 11.1.2 采用标准总线的优点 采用标准总线可以简化系统设计、简化系统结构、提高系统可靠性、 采用标准总线可以简化系统设计、简化系统结构、提高系统可靠性、易于 系统的扩充和更新等等。 系统的扩充和更新等等。
11.2 系 统 总 线
• 11.2.2 EISA总线 EISA总线
随着高性能微处理器的推出， 随着高性能微处理器的推出，低性能的系统总线与高性能处理器间产生的 瓶颈问题更为突出。为此， Compaq公司为首 包括HP AST、Epson等几家 公司为首， HP、 瓶颈问题更为突出。为此，以Compaq公司为首，包括HP、AST、Epson等几家 世界著名公司联合推出了一个新的总线标准—— ——EISA(Extended 世界著名公司联合推出了一个新的总线标准——EISA(Extended Industrial Architecture)。EISA总线既保持了与PC总线和ISA总线的100%兼容 总线既保持了与PC总线和ISA总线的100%兼容， Standard Architecture)。EISA总线既保持了与PC总线和ISA总线的100%兼容， 也能较好地满足32位微处理器的数据传输要求， 32位微处理器的数据传输要求 也能较好地满足32位微处理器的数据传输要求，支持多个总线主控部件和突 发式传送(Burst Transfer)，是一种高性能的32位标准总线， 32位标准总线 发式传送(Burst Transfer)，是一种高性能的32位标准总线，其高性能主要 体现以下几个方面。 体现以下几个方面。 (1)与ISA总线100%兼容 保护了用户投资，使用户对EISA的投资不仅能享用EI 总线100%兼容， EISA的投资不仅能享用 (1)与ISA总线100%兼容，保护了用户投资，使用户对EISA的投资不仅能享用EI SA的高性能 而且可以继续沿用原来ISA的资源。 的高性能， ISA的资源 SA的高性能，而且可以继续沿用原来ISA的资源。 (2)具有较高的输入 输出性能，这主要体现在它具有32位宽的数据总线， 具有较高的输入/ 32位宽的数据总线 (2)具有较高的输入/输出性能，这主要体现在它具有32位宽的数据总线，33MB /s的数据传输率 支持循环的总线仲裁方式。 的数据传输率， /s的数据传输率，支持循环的总线仲裁方式。 (3)扩充卡安装容易 自动配置无需DIP开关。 扩充卡安装容易， DIP开关 (3)扩充卡安装容易，自动配置无需DIP开关。 (4)真正的多主控总线 支持多个总线主控部件，增加了猝发式传输方式。 真正的多主控总线， (4)真正的多主控总线，支持多个总线主控部件，增加了猝发式传输方式。
微机原理与接口技术
• 第11章 11章 总 线 技 术
第11章 总 线 技 术
教学提示：在微型计算机中，微型计算机由若干功能部件组成， 教学提示：在微型计算机中，微型计算机由若干功能部件组成，各功 能部件之间通过总线来互连和进行通信。 能部件之间通过总线来互连和进行通信。总线是各功能部件之间进行相互 通信的公共通路，在这个通路上传送地址信息、数据信息和控制信息。 通信的公共通路，在这个通路上传送地址信息、数据信息和控制信息。因 总线是一组信号线的集合，是一种在各模块间传送信息的公共通路。 此，总线是一组信号线的集合，是一种在各模块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、 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、 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的一 组公共信号线。 组公共信号线。 总之，总线就是各个部件之间、设备之间和系统之间的共用信号通路。 总之，总线就是各个部件之间、设备之间和系统之间的共用信号通路。 教学要求：通过本章学习，使读者了解总线的概念、分类和功能。 教学要求：通过本章学习，使读者了解总线的概念、分类和功能。
11.2 系 统 总 线
11.2 系 统 总 线
随后Intel公司推出80386 CPU，数据总线由16位增至32 16位增至32位 随后Intel公司推出80386 CPU，数据总线由16位增至32位。内部结构也发 Intel公司推出 生了飞跃性进步，CPU处理能力大大提高了 通过总线与存储器、显示器、 处理能力大大提高了。 生了飞跃性进步，CPU处理能力大大提高了。通过总线与存储器、显示器、I/ 设备传送数据速度就显得很慢了。为了解决低性能总线与高性能CPU CPU之间的 O设备传送数据速度就显得很慢了。为了解决低性能总线与高性能CPU之间的 矛盾，IBM公司率先在他们设计的一台386微机上 设计了一种完全不同于ISA 公司率先在他们设计的一台386微机上， 矛盾，IBM公司率先在他们设计的一台386微机上，设计了一种完全不同于ISA 总线的微通道体系结构， MCA总线体系结构 并且其与ISA总线不相兼容。 总线体系结构， ISA总线不相兼容 总线的微通道体系结构，即MCA总线体系结构，并且其与ISA总线不相兼容。 MCA微通道结构总线，也称为PS/2总线，它分为16位和32位两种。16位的M MCA微通道结构总线，也称为PS/2总线，它分为16位和32位两种。16位的M 微通道结构总线 PS/2总线 16位和32位两种 位的 CA总线与ISA总线处理能力基本相同 总线与ISA总线处理能力基本相同， CA总线与ISA总线处理能力基本相同，只是在总线上增加了一些辅助扩展功能 而已。 32位MCA则是一种全新的系统总线结构 它支持186 则是一种全新的系统总线结构， 186针插接器的适配 而已。而32位MCA则是一种全新的系统总线结构，它支持186针插接器的适配 器板，系统总线上的数据宽度为32 32位 可同时传送4字节数据。 器板，系统总线上的数据宽度为32位，可同时传送4字节数据。这种总线能充 分利用386 386， CPU的强大处理能力 的强大处理能力， PU的强大处理能力，使PC的整体性能得到很大提高。
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外部通信总线260 11.3 外部通信总线260
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11.1 总线技术的概述
所谓总线(Bus)，是指可以由多个信息处理单元(包括电路芯片、 所谓总线(Bus)，是指可以由多个信息处理单元(包括电路芯片、电路模 (Bus) 块及电路板的设备)所共享的信息通道。 块及电路板的设备)所共享的信息通道。 • 11.1.1 总线的分类 总线的分类根据划分方法不同可以有多种，常见分类方式有两种：一种 总线的分类根据划分方法不同可以有多种，常见分类方式有两种： 按照功能划分；另一种按照位置划分。 按照功能划分；另一种按照位置划分。 1．按照功能分类 根据总线的功能，总线包括数据总线(DB (DB， Bus)、地址总线(AB (AB， 根据总线的功能，总线包括数据总线(DB，Data Bus)、地址总线(AB，Ad dress Bus)、控制总线(CB，Control Bus)。另外，总线也提供电源线、地 Bus)、控制总线(CB， Bus)。另外，总线也提供电源线、 (CB 线和复位线(复位线也可归为控制总线) 线和复位线(复位线也可归为控制总线)。 (1) 控制总线，控制总线专用于传送一个部件对另一个部件的控制信号。控 控制总线，控制总线专用于传送一个部件对另一个部件的控制信号。 制总线是双向的。 制总线是双向的。 (2) 地址总线，地址总线专用于传送地址信号。地址总线是单向的。 地址总线，地址总线专用于传送地址信号。地址总线是单向的。 数据总线，数据总线用于传送数据信息。数据总线是双向的。 (3) 数据总线，数据总线用于传送数据信息。数据总线是双向的。 总线的三态性，使各部件均可连接在总线上。 总线的三态性，使各部件均可连接在总线上。