微型计算机总线技术

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微型计算机的总线技术
总线的性能主要体现在： （1）总线宽度：
是指可以同时传输的数据位数，位数越多，一次传输的信 息就越多。 （2）总线频率：
总线通常都有一个基本时钟，总线上其它信号都以这个时 钟为基准，这个时钟的频率也是总线工作的最高频率。时钟频 率越高，单位时间内传输的数据量就越大。
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2. STD总线信号定义 STD总线总计56条信号，其中电源线10条，地址线24条，
数据线16条，控制线22条，地址线与数据线采用分时复用方 式进行工作。 3. STD总线的优先级控制
STD总线支持多微处理器系统，更广义的说是支持多总 线控制器系统。当STD系统总线上有多个总线控制器时，必 须保证在每一时刻要将总线让给提出请求的优先级最高的总 线控制器使用。
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本章教学目的及要求
通过学习，应该理解总线的基本概念，熟 悉微机总线的组成结构，掌握常用系统总线、 局部总线、外部设备总线以及USB总线的结 构和引脚特性，并侧重其应用。
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5-1 总线技术概述
总线是微型计算机系统中多个部件之间公用的一组连线， 由它构成芯片、插件或系统之间的标准信息通路。它是系统中 各个部件信息交换的公共通道，各部件之间的联系都是通过总 线实现的。
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1. STD总线的特点 ➢具有较好的兼容性，可以向上或向下兼容 ➢STD总线的电路板采用小板结构，高度模块化，开发周 期短 ➢采用一整套高可靠性措施，可以长期可靠地工作在恶劣 环境之下。 ➢结构简单，并且能够支持多微处理器系统 ➢系统模板品种齐全，价格低廉，性能良好，易于选用
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利用以下串、并联两种总线优先级的安排可以实现STD总 线的优先级控制。 （1）串联总线优先级控制：这种方式是在每一个总线控制 器模板上，建立总线优先级逻辑电路。
【例5.1】采用串联优先级控制链的形式进行总线的优先 级控制。如图5-2所示，在STD总线上用3个优先级逻辑电路 和相应控制线组成。
是微机之间或微机与外部设备之间进行通信的总线，主要 用于设备级的互连。外部总线也称为通信总线。
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图5-1所示即为常见的微型计算机总线层次的典型结构。
内总线
芯片总线 CPU
ROM RAM I/O接口 主机板
扩充存储器 通信接口
外总线
计算机
打印机接口
打印机
仪表接口
智能仪表
网络接口
局域网络
随着微型计算机的发展，总线技术也在不断地发展与完 善，并且已经出现了一系列的标准化总线，这些标准化总线的 广泛使用，对微型计算机系统在各个领域的普及和应用起到了 积极的推动作用。
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5-2 系统总线
系统总线是微机主板上微处理器和外部设备之间进行通
讯时所采用的数据通道，可支持各种端口、处理器、RAM和 其他部件。
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主机板
BAI BAO BRQ
优先级 逻辑
BUSAK
.
BUSRQ
BAI BAO
BRQ
优先级 逻辑
.
BAI BAO
BRQ
优先级 逻辑
.
STD BUS
图5-2 STD的串联总线优先级控制
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5-2-1 STD总线 STD（Standard）总线是用于工业控制微机的标准系统
总线，以其优越的性能和强大的生命力在工业控制领域中受 到了广泛的欢迎并得到迅速的发展，被定名为IEEE961。
STD总线开始推出时是针对当时的8位微型计算机，经 过不断修订和改进，利用复用技术在原来定义的56个总线信 号之下实现了支持20位地址、寻址1MB的直接寻址能力。在 保证现有I/O插件板兼容的条件下，提供全16位数据的传输 能力。1989年美国EAITECH公司开发出了32位的STD32，为 高档的STD微型计算机系统的发展提供了有利的条件。
微型计算机采用总线技术的目的是为了简化硬、软件的系 统设计，在硬件方面，设计者只需按总线规范设计插件板，保 证它们具有互换性与通用性，支持系统的性能及系列产品的开 发；在软件方面，接插件的硬件结构带来了软件设计的模块化。 用标准总线连接的计算机系统结构简单清晰，便于扩充与更新。
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图5-1 微型计算机总线层次结构示意图
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4. 标准总线的特点 标准总线具有简化系统设计、简化系统结构、易于系统扩 展、便于系统更新以及便于系统调试和维修等特点。 标准总线不仅在电气上规定了各种信号的标准电平、负载 能力和定时关系，也在结构上规定了插件的尺寸规格和引脚定 义，各模块可实现标准连接。 目前总线标准有两类：一类是IEEE（美国电气及电子工程 师协会）标准委员会定义与解释的标准，如IEEE-488总线和 RS-232C串行接口标准等；另一类是因广泛应用而被大家接受 与公认的标准，如S-100总线、IBM PC总线、ISA总线、EISA总 线、PCI总线等。
微机的系统总线从性能上可分为低端总线和高端总线。
➢低端总线一般支持8位、16位的微处wenku.baidu.com器，主要功能是进 行I/O处理，总线信号依赖微处理器芯片，有的总线实际上 就是微处理器引脚的延伸，比如ISA总线、STD总线等。 ➢高端总线可以支持32位、64位微处理器，它提高了数据传 输率和处理能力，对微处理器的依赖性在减小，同时具备良 好的兼容性、支持高速缓存Cache、支持多微处理器、可自 动配置等特点，比如EISA总线、VESI总线、PCI总线等。
微型计算机的总线技术
按各类总线的结构和连接对象及范围的不同，可分为3类： 1. 微处理器片内总线
是指在微处理器芯片内部各单元之间传输信息的总线，它 主要用于芯片级的互连。有时也称其为局部总线。 2. 内总线
用以实现微机系统与各种扩展插件板之间的相互连接， 是微机系统所特有的总线，一般用于模板之间的连接。内总 线有时也称为板极总线或系统总线。 3. 外部总线