系统总线和接口
微机原理与接口技术
微机原理与接口技术1.系统总线是连接计算机CPU、内存、辅存、各种输入输出部件的一组物理信号线及相关的控制电路。
2.若操作数由指令中指定的寄存器给出，则采用的寻址方式是寄存器直接寻址。
3.总线性能的重要指标是总线宽带，它定义了为总线本身所能达到的最高传输速率。
4.CISC指令的特点是指令长度固定、指令种类少、寻址方式少。
5.半导体静态存储器SRAM的存储原理是依靠双稳态电路保存信息，不需要刷新。
6.异步串行通信的主要特点是通信双方不需要同步，没有专门的同步字。
7.计算机外部中断分为可屏蔽中断和不可屏蔽中断两类。
8.运算器完成的主要运算是算术运算和逻辑运算。
9.8251A工作在异步方式时最大波特率19.2Kbit/s；工作在同步方式时最大波特率64Kbit/s。
10.8255A的端口A有3种工作方式，端口B有2种工作方式。
11.同步串行通信规程规定，传送数据的基本单位是bit，其中最先传送的是同步字。
12.8259A对中断优先级的管理，可概括为完全嵌套方式，自动循环方式和特殊全嵌套方式。
13.子程序的属性可以分为near 或Far14.在中断驱动I/O方式中，当外设要和CPU交换数据时，它就通过硬件电路给CPU一个信号，这个信号叫做中断请求。
15.系统总线通常包含地址总线、数据总线和控制总线，其中地址总线的位数确定了总线的寻址能力。
16.Pentium系列微机主要采用南北桥结构和两个中心结构。
17.8259A内部主要有中断请求寄存器，中断屏蔽寄存器和中断服务寄存器。
18.DMA数据传送有2种方式：字节方式和数据块。
19.常用的主存到Cache的地址映像方式有直接映像、全相联映像和组相联映像。
20.奇偶校验法只能发现奇数个错，不能发现无错或偶数个错。
21.Cache存储器主要作用是解决协调主存和CPU的速度不匹配问题。
22.RISC指令系统中最大特点是长度固定，指令条数少，寻址种类少。
23.主机与I/O设备传送数据时，CPU的效率最低的是查询方式，较高的是中断方式。
什么是计算机总线 总线和接口的区别
什么是计算机总线总线和接口的区别
什幺是计算机总线
这个和计算机主机的构造有关系，首先，我们都知道计算机的cpu由两个部分组成，一个是控制单元，另一个是算术逻辑单元，cpu的控制单元负责计算机各个组件的协调与沟通，什幺是沟通？就是数据传输，比如输入设备将信息传输到主存储器中，主存储器将数据传输到cpu中，cpu计算结果输出到输出设备等等。
而cpu的算术逻辑主要是进行逻辑上的运作，判断等，比如加减乘除运算。
cpu只负责运算和协调控制各个组件，那幺它所需要的数据从哪里来呢？答案是从主存储器那里来，输入设备的总线，将数据传给cpu（这是Intel的构架，AMD直接将主存储器和cpu连接而不通过北桥），北桥通往cpu的总线，因为需要连接主存储器和显示适配器等，因此需要极高的速度，我们把这条总线称之为系统总线，总线一次能传输的数据一般是32bit和64bit两种，而这些连接北桥通往cpu的设备，又有一个用来衡量传输能力的标准，叫做外频，举个例子，如果外频是333MHz的话，就意味着这些连接北桥的设备，每秒进行3.33*10 次传输，计算机中还有一个被固定死的倍频，cpu的主频（及每秒运作多少次）=外频*倍频，据说这个概念是为了协调高速cpu与低速外部设备而设计的==。
外部设备的每秒数据传输量=每秒传输多少次*总线宽度即可得之。
下面来说一下南桥，南桥和北桥一样，也是用来连接计算机设备的，主要。
第6章系统总线
6.1.1 总线的基本概念
式或底板式总线，主板式总线是一种板级总线， 主要连接主机系统印刷电路板中的CPU和主存等 部件，因此也被称为处理器－主存总线，有的系 统把它称为局部总线或处理器总线。底板式总线 通常用于连接系统中的各个功能模块，实现系统 中的各个电路板的连接。典型的有PCI总线、 VME总线等。 I/O总线：这类总线用于主机和I/O设备之间或计 算机系统之间的通信。由于这类连接涉及到许多 方面，包括：距离远近、速度快慢、工作方式等， 差异很大，所以I/O总线的种类很多。
6.1.1 总线的基本概念
6.1.1 总线的基本概念
3.系统总线的组成 一个系统总线通常由一组控制线、一组数据线和一 组地址线构成。也有些总线没有单独的地址线，地 址信息通过数据线来传送，这种情况称为数据线和 地址线复用。 数据线用来承载在源部件和目的部件之问传输的 信息，这个信息可能是数据、命令、或地址（如 果数据线和地址线复用的话）。 地址线用来给出源数据或目的数据所在的主存单 元或I/O端口的地址。 控制线用来控制对数据线和地址线的访问和使用。
教学过程
6.1
系统总线的结构 6.2 总线的控制、数据传输和接口 6.3 常用总线
6.1系统总线的结构
计算机系统中存储器、CPU等功能部件之间必须互 联，才能组成计算机系统。 部件之间的互联方式: 分散连接：各部件之间通过单独的连线互联 总线连接：将各个部件连接到一组公共信息传输 线上。总线结构的两个主要优点是 灵活：体现在新加部件可以很容易地加到总线 上并且部件可以在使用相同总线的计算机系统 之间互换 低成本。 现代计算机普遍使用的是总线互联结构。
总线的信号线类型有专用和复用两种。
专用信号线就是指这种信号线专门用来传送某一
什么是计算机总线 总线和接口的区别
什么是计算机总线总线和接口的区别什么是计算机总线这个和计算机主机的构造有关系，首先，我们都知道计算机的cpu由两个部分组成，一个是控制单元，另一个是算术逻辑单元，cpu的控制单元负责计算机各个组件的协调与沟通，什么是沟通？就是数据传输，比如输入设备将信息传输到主存储器中，主存储器将数据传输到cpu中，cpu计算结果输出到输出设备等等。
而cpu 的算术逻辑主要是进行逻辑上的运作，判断等，比如加减乘除运算。
cpu只负责运算和协调控制各个组件，那么它所需要的数据从哪里来呢？答案是从主存储器那里来，输入设备会将用户输入的数给cpu（这是Intel的构架，AMD直接将主存储器和cpu连接而不通过北桥），北桥通往cpu的总线，因为需要连接主存储器和显示适配器等，因此需要极高的速度，我们把这条总线称之为系统总线，总线一次能传输的数据一般是32bit和64bit两种，而这些连接北桥通往cpu的设备，又有一个用来衡量传输能力的标准，叫做外频，举个例子，如果外频是333MHz的话，就意味著这些连接北桥的设备，每秒进行3.33*10 次传输，计算机中还有一个被固定死的倍频，cpu的主频（及每秒运作多少次）=外频*倍频，据说这个概念是为了协调高速cpu与低速外部设备而设计的==。
外部设备的每秒数据传输量=每秒传输多少次*总线宽度即可得之。
下面来说一下南桥，南桥和北桥一样，也是用来连接计算机设备的，主要是连接低速的网卡，USB设备，音频，硬盘等设备，连接这些设备也是由一条总线牵连，我们叫做I/O总线，至于PCI，PCI-Express是啥？我们就拿PCI-Express说事吧，PCI-Express就是总线接口，从主板表面上看，就是主存储器，显示适配器的插槽嘛，PCI-Express是新一代的总线接口，用来取代老式的PCI，AGP等，别小看这个东东，他影响着数据的传输速度哦，现在很多硬件都是往匹配PCI-Express方向发展，SATA是啥？和IDE插槽一样，是用来连接硬盘设备的，最后附上一张图：总线和接口的区别CPU与外设设备、存储器的连接和数据交换都需要通过接口设备来实现，前者被称为I/O接口，后者称为储存器接口。
总线系统与通信接口考试试卷
总线系统与通信接口考试试卷（答案见尾页）一、选择题1. 什么是总线系统的基本组成部分？A. 控制器、运算器、存储器B. 输入设备、输出设备、中央处理器（CPU）C. 总线、连接器和网络接口D. 显卡、声卡、调制解调器2. 在计算机网络中，什么是总线？A. 连接计算机内部各个部件的一组导线B. 传输数据的通信线路C. 电子邮件的地址D. 一种标准化的通信协议3. 什么是通信接口？A. 连接计算机内部各个部件的一组导线B. 传输数据的通信线路C. 电子邮件的地址D. 一种标准化的通信协议4. 什么是串行通信和并行通信？A. 串行通信是一种通过数据比特流顺序传输的方式，而并行通信则允许多位数据同时传输B. 串行通信是一种通过数据比特流顺序传输的方式，而并行通信则允许多位数据同时传输C. 串行通信是通过一个信号传输一位数据，而并行通信则通过多个信号传输多位数据D. 串行通信是通过一个信号传输一位数据，而并行通信则通过多个信号传输多位数据5. 什么是OSI七层模型？A. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层B. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层C. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层D. 计算机硬件的物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层6. 什么是TCP/IP协议？A. 一种用于计算机网络互联的通信协议B. 一种用于计算机内部数据传输的协议C. 一种用于电子邮件传输的协议D. 一种用于网页浏览的协议7. 什么是DMA控制器？A. 一种用于管理计算机内存与外部设备之间数据传输的控制单元B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元8. 什么是路由器？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元9. 什么是交换机？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元10. 什么是网桥？A. 一种用于连接不同网络的主机设备B. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元C. 一种用于连接不同网络的主机设备D. 一种用于管理计算机内部各个部件之间数据传输的控制单元11. 什么是总线系统？它的主要功能是什么？A. 总线系统是一种允许多个设备同时与其通信的共享通信通道。
系统总线的标准
4. I2C（Inter-Integrated Circuit）：I2C是一种用于连接集成电路之间的串行通信总线 标准。它常用于连接传感器、存储器和其他外围设备，具有简单、低成本和多设备连接的特 点。
系统总线的标准
系统总线的标准是指用于不同设备或组件之间进行通信和数据传输的标准化接口。以下是 一些常见的系统总线标准：
1. USB（Universal Serial Bus）：USB是一种常见的系统总线标准，用于连接计算机和 外部设备，如打印机、键盘、鼠标等。它提供了高速数据传输和热插拔功能。
2. PCI（Peripheral Component Interconnect）：PCI是一种用于连接计算机内部设备 的总线标准。它提供了高速数据传输和多设备并行通信的能力，常用于扩展卡和图形卡等设 备的连接。
系统总线的标准
5. SPI（Serial Peripheral Interface）：SPI是一种用于连接微控制器和外围设备之间的 串行通信总线标准。它具有高速数据传输和简单的硬件接口的特点，常用于连接存储器、显 示器和传感器等设备。
系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验报告
系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验报告一、实验目的1.理解总线与总线接口的概念，了解总线接口的基本输入输出功能。
2.学习使用系统总线进行数据传输的方法。
3.掌握总线接口的基本编程方法。
二、实验原理系统总线是一种计算机系统中实际存在的、能够传输信息的一组导线或卡槽。
实现计算机各个部件间数据传输的功能。
具有高速、可靠、灵活等特点。
总线接口是指计算机中各种扩展设备与主板、芯片等之间连接器的一种电路设计。
总线接口的基本输入输出功能包括数据读取、数据写入、地址读取、地址写入等。
总线接口的编程方法由物理地址访问和逻辑地址访问组成。
物理地址访问是将实际存放数据的地址传递给总线接口，逻辑地址访问是将对应的逻辑地址转化为物理地址然后传递给总线接口。
三、实验器材1.个人电脑2.跑虚拟机的电脑或实机3.开发板或仿真器4.计算机总线卡5.串行通信接口6.实验用数据、程序4.实验步骤1.准备工作(1)将开发板或仿真器连接到计算机，并进行相应的设置。
(2)将计算机总线卡插入计算机的PCI插槽中，并与开发板或仿真器之间进行连接。
(3)将串行通信接口连接至开发板或仿真器的相应引脚上。
2.完成数据传输(1)先进行地址写入和数据写入操作，以确定要传输的数据的位置和内容。
(2)再进行地址读取和数据读取操作，以读取相应位置上的数据。
(3)读取到的数据会被传输到串行通信接口，然后通过串口发送到外部设备。
(4)如果需要，可以重复进行以上操作以进行连续数据传输。
3.编写程序根据实验内容，编写相应的程序实现数据的读取和传输过程，并进行调试和优化。
5.实验结果通过本次实验，我了解了系统总线和总线接口的基本输入输出功能，并学会了总线接口的编程方法。
同时，我也掌握了数据传输的方法，能够熟练地进行数据的读写操作，并能够编写相应的程序进行调试和优化。
6.实验总结通过本次实验，我对系统总线和总线接口的概念有了更深刻的理解，也学会了一些实际应用的技巧。
第六章IO接口与总线
三种数据传送方式： 程序控制方式：无条件程序控制和程序查询 中断控制方式 直接存储器存取方式，DMA方式
第六章 I/O接口 和 总线
6.1 I/O接口概述ຫໍສະໝຸດ 一、 I/O接口的功能 二、简单的输入输出接口芯片 三、I/O端口及其寻址方式 四、CPU与外设间的数据传送方式
6.2 总线
回顾：
CPU
控 制 器
运算器 寄存器
DB AB
CB
存储器 00000H
~ FFFFFH
I/O接口 0000H
~ FFFFH
I/O外设
接口电路的结构
实现对CPU数据总线速度 和驱动能力的匹配
DB 总线驱动
主 AB 地址译码
机 CB 控制逻辑
数据 缓冲器
状态 寄存器
控制 寄存器
数据信息
外 状态信息 设
控制信息
接CPU一侧 接外设一侧
接口
端口
实现各寄存器端口
实现接口电路中的各寄存器端口的
寻址操作
读/写操作和时序控制
I/O端口
传送这三种信息的接口电路中的寄存器称为数据 端口、状态端口和控制（命令）端口
存储器映像方式 I/O独立编址方式
两种编址方式比较（一）
内 存 空 间
分别是分离 编址？还统
一编址？
I/O 空 间
内
存
I/O
空
空
间
间
（1）存储器映像编址
指I/O端口与存储器共享一个寻址空间，又称为统一编 址。在这种系统中，CPU可以用同样的指令对I/O端口 和存储器单元的进行访问。
计算机原理职教(中专)版 第7章 系统总线
7．2 总线结构与接口
7．2．1 总线结构
1. 总线结构及连接方式
系统总线的实体是一组传送线，但实际上还包括了 一系列相关的逻辑，如总线控制权的申请、批准 与转移、总线状态信号产生、总线传送操作的时 序控制、读／写操作控制等。这些逻辑或在CPU 中，或设置专门的总线控制器。在现代计算机系 统中，各大部件均以系统总线为基础进行互连， 系统总线的结构有多种，按照连接方式的不同， 计算机系统中采用的总线结构有单总线结构和多 总线结构
3. 控制总线CB(ControI Bus)
控制总线是专供各种控制信号和状态 信息使用的传递通道，总线操作各项 功能都是由控制总线完成的。它主要 用于传送各类控制/状态信号，控制总 线信号是总线信号中种类最多、变化 最大、功能最强的信号，也是最能体 现总线特色的信号。
。
4. 电源线
许多总线标准中都包含了电源线的定义， 主要有十5V逻辑电源；6ND逻辑电源 地；一5V辅助电源；土12V辅助电源； AGND辅助地线。
准同步总线:采用同步异步相结合的方式。 既有同步总线控制简单的优点，又具有异 步总线时间利用率高的优点。
7．1．3系统总线的组成
系统总线由数据总线、地址总线、控制 总线和电源线组成。
1. 数据总线DB(Data Bus)
数据总线用于设备之间的数据传送，一 般为双向传送。数据总线的一个重要 指标是宽度，根据数据总线的宽度可 将系统总线分为8位总线、16位总线、 32位总线、64位总线等。
·并行总线 并行总线中的数据线有多根， 可同时传送多个二进制位，通常将数据总 线上可同时传送的二进制位数称为数据通 路宽度。系统总线一般是并行总线，其数 据通路宽度多与CPU一致，并为字节(8位) 的整数倍。
计算机三大总线举例(全)
内部总线、系统总线及外部总线举例一、内部总线1.I2C总线I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。
它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。
在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。
2.SPI总线串行外围设备接口SPI(serialperipheral interface)总线技术是Motorola 公司推出的一种同步串行接口。
Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。
SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。
3.SCI总线串行通信接口SCI(serialcommunication interface)也是由Motorola公司推出的。
它是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。
二、系统总线1.ISA总线ISA(industrial standard architecture)总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也叫AT总线。
它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。
它在80286至80486时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。
ISA总线有98只引脚。
2.EISA总线EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。
它是在ISA 总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。
在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。
3.VESA总线VESA(video electronics standard association)总线是 1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为VL(VESA local bus)总线。
线路中央计算机系统构成名词解释
线路中央计算机系统构成名词解释线路中央计算机系统是指由一系列组件组成的集中式计算机系统。
它是用于控制、管理和处理各种信息的重要工具。
这种系统通常由多个部分组成，每个部分有着不同的功能和作用。
首先，线路中央计算机系统包括中央处理器（CPU）。
CPU是整个系统的核心，负责执行指令、进行算术和逻辑运算，以及控制和协调其他组件的工作。
它由控制单元和算术逻辑单元组成，控制单元负责解析并执行指令，而算术逻辑单元则执行各种算术和逻辑操作。
其次，线路中央计算机系统还包括内存模块。
内存是用于存储程序指令和数据的地方，它可以被CPU快速访问。
内存分为主存储器和辅助存储器两种类型。
主存储器是CPU直接访问的存储器，而辅助存储器则用于长期存储大量数据和程序。
除了CPU和内存，线路中央计算机系统还包括输入和输出设备。
输入设备用于将外部数据和指令引入系统，如键盘、鼠标、扫描仪等。
输出设备则用于将系统处理的结果输出给用户，如显示器、打印机、音响等。
输入和输出设备起到了桥梁的作用，使用户能够与计算机系统进行交互。
此外，线路中央计算机系统还包括总线。
总线是连接系统各个部件的通道，用于传输指令、数据和控制信号。
它可以分为地址总线、数据总线和控制总线。
地址总线用于指定内存和IO设备的位置，数据总线用于传输数据，而控制总线则用于传输控制信号。
另外，线路中央计算机系统还包括操作系统。
操作系统是一种软件，负责管理和控制计算机系统的资源，为应用程序提供服务和支持。
它可以管理内存、文件系统、进程调度等，同时也提供了用户界面和其他辅助功能。
最后，线路中央计算机系统还包括各种辅助设备和接口。
辅助设备包括硬盘驱动器、光盘驱动器、网络接口卡等，它们用于扩展系统的存储容量和功能。
接口则用于连接计算机系统与外部设备或网络，如USB接口、以太网接口等。
综上所述，线路中央计算机系统是由中央处理器、内存、输入输出设备、总线、操作系统以及各种辅助设备和接口共同组成的。
总线与接口标准.
• 系统总线依照其推出的先后顺序可分为IBM PC、ISA(Industry Standard Architecture)、 EISA(Extend ISA)和MCA(Micro Channel Architecture)，教材P47表2.1列出了几种总线 的性能比较，图2.2为发展简况。
• 最早的系统总线是从IBM PC机时代所使用的8位扩 展总线开始的。在20世纪80年代初期，IBM公司在 主机板上留有6~8个扩展插槽，可方便地插入各种功 能的适配器板(卡) 以扩充微机的功能，从而为微型机 的扩充、组装和维护带来极大的方便。这种扩展插 槽便是PC总线，该扩展槽有8位数据线，传输速率也 不同。 • 80年代中期，IBM公司针对16位的80286 ，在原8位 PC总线的扩展槽的后面，延伸了一个36条引脚的插 槽，将数据线扩展到了16位。这种总线标准得到了 工业界的认可，称为工业总线标准ISA。相应的总线 称为ISA总线，又叫AT总线。工作频率由初期的 5MHz变为后来的8MHz。
2.2.2 ISA总线
• ISA总线又称AT总线，它是IBM公司在80年代中期 随PC AT微机的推出而推出的。它将原来8位的IBM PC总线扩展为16位的AT总线，允许原PC插卡能插 在AT机的插槽上。它针对80286 CPU而设计，具有 16位数据宽度，地址线24条，可寻址16MB。 • ISA总线是在PC总线基础上扩展形成，它在不改变 原设计的前提下增加了数条信号线，一并解决了寻 址与数据传输上的问题，同时也增加了有关内存控 制的信号。 • 由于80286 CPU比8086的执行速度更快，因此需要增 加额外的等待周期。方法是在总线控制器中增加缓 冲器，作为高速微处理器与较低速的ISA总线之间的 缓冲，从而允许ISA总线工作于一个比微处理器频率 低的工作环境。
第六章 IO 接口和总线
(4)设置时序控制电路来同步CPU和外设的工作；
接口电路接受CPU送来的命令或控制信号、定时信号，实施对外设的 控制和管理，外设的工作状态和应答信号也通过接口及时返回给CPU，
以联络信号来同步CPU和外设的工作。
（5）提供地址译码电路 CPU要与多个外设通讯，一个外设又往往要与CPU交换几种信息，因而 一个外设接口中通常包含若干个端口，而在同一时刻，CPU只能和某 一个端口交换信息。外设端口不能长期与CPU相连，只有被CPU选中的 设备才能与CPU交换数据。这就需要外设地址译码电路，使CPU在同一 时刻只能选中某一个端口。
实现的。锁存器在打入脉冲CP上升沿将输入端D的数据锁存在它的输出
Q端。编写点亮二极管的程序。 （端口地址为0000H）
+5v 300 D0
D0
Q0
1
~
IOW
A8 A9 A10 A11 A12 A13 A14 A15
~
D7 A0 A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7
D7
Q7
1
+5v 300
1
因此程序可以不必检查外设的状态，而在需要进行输入或输出操作时，直接 执行输入输出指令。
无条件传送方式一般用于控制CPU与低速接口之间的信息交换。 例如开关、温度、压力流量等(A/D)转换器。
由于这些信号变换缓慢，当需要采集这些数据时，外设已经将数据准备就绪 了，因此无需检查端口的状态，就可以立即采集数据。
CP
MOV MOV OUT
3、 74LS373
当G由高电平变低电平时，OE保持低电平，出现在输出端O的是以前锁 存的数据，D端变化不影响输出。 若OE为高电平，无论G端为何种电平，输出都为高阻态。 如果要先输入数据，以后适当时刻输出，可对G和OE分别控制。 如果只用记忆功能，不需三态缓冲，可直接将OE接地，仅控制G。
总线、并串口、USB接口、ps2接口、IO接口、扩展卡
总线、并/串口、USB接口、ps/2接口、I/O接口、扩展卡一、总线、1.总线的概念：多个功能部件共享的信息传输线称为总线。
采用总线结构便于部件和设备的扩充，使用统一的总线标准，不同设备间互连将更容易实现。
2.总线的分类：总线分为内部总线、系统总线和外部总线。
内部总线指芯片内部连接各元件的总线。
系统总线指连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件的总线。
外部总线则是微机和外部设备之间的总线。
3.系统总线：⑴数据总线DB（Data Bus）：用于CPU 与主存储器、CPU 与I/O 接口之间传送信息。
数据总线的宽度（根数）决定每次能同时传输信息的位数。
因此数据总线的宽度是决定计算机性能的主要指标。
计算机总线的宽度等于计算机的字长。
目前，微型计算机采用的数据总线有16位、32位、64位等几种类型。
⑵地址总线AB（Address Bus）：用于给出源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址。
⑶控制总线CB（Control Bus）：用来控制对数据线和地址线的访问和使用。
4.常用的总线标准常用的总线标准有：ISA总线、EISA总线、VESA总线、PCI总线。
目前微机上采用的大多是PCI总线。
5.系统总线的性能指标⑴总线的带宽：指的是单位时间内总线上可传送的数据量。
⑵总线的位宽总线的位宽指总线能同时传送的数据位数。
⑶总线的工作频率：工作频率越高，总线工作速度越快，总线带宽越宽。
总线带宽=总线位宽/8×总线工作频率 MB/s二、主板并/串口并口又称为并行接口。
目前，并行接口主要作为打印机端口，采用的是25 针D 形接头。
所谓“并行”，是指8 位数据同时通过并行线进行传送，这样数据传送速度大大提高，但并行传送的线路长度受到限制，因为长度增加，干扰就会增加，数据也就容易出错。
串口叫做串行接口。
现在的PC 机一般有两个串行口COM 1 和COM 2 。
串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位地传送出去的。
系统总线
• 总线判优控制
2. 链式查询方式
3.5
BS －总线忙 BR－总线请求 － BG－总线同意 － 数据线 地址线
总 线 控 制 部 件
BS BR
I/O接口 接口0 接口 BG
I/O接口 接口1 接口
…
I/O接口 接口n 接口
…
23
链式查询的特点: 链式查询的特点:
优点： 优点： 只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控 并且很容易扩充设备。 制，并且很容易扩充设备。 缺点： 缺点： 对电路故障敏感， 对电路故障敏感，且优先级别低的设备可能很难 获得请求。 获得请求。
33
例3.1 假设总线的时钟频率为100MHZ，总线的传输周 假设总线的时钟频率为100MHZ 100MHZ， 期为4个时钟周期，总线的宽度为32 32位 期为4个时钟周期，总线的宽度为32位，试求总线的 数据传输率。若想提高一倍数据传输率， 数据传输率。若想提高一倍数据传输率，可采取哪些 措施？ 措施？ 解：根据总线时钟频率为100MHZ，得 根据总线时钟频率为100MHZ 100MHZ， 个时钟周期为1/100MHZ=0.01us 1个时钟周期为1/100MHZ=0.01us 总线传输周期为0.04us 总线传输周期为0.04us 总线的宽度为32 32位 总线的宽度为32位=4B 故总线的数据传输率为： 故总线的数据传输率为：4B/0.04us=100MBps 措施：可以提高时钟频率。 措施：可以提高时钟频率。 可以增加数据线的宽度。 可以增加数据线的宽度。
3.通信总线 .
用于 计算机系统之间 或 计算机系统
3.2
与其他系统（如控制仪表、移动通信等） 与其他系统（如控制仪表、移动通信等） 之间的通信 串行通信总线
系统总线接口的基本功能
系统总线接口的基本功能
系统总线接口是计算机系统中用于连接各个组件的重要部分，它的基本功能包括以下几个方面：
1. 数据传输：系统总线接口负责在计算机系统的各个组件之间传输数据。
它能够将 CPU 发出的指令和数据传输到其他组件，如内存、输入输出设备等，同时也能够将其他组件的数据传输回 CPU。
为了保证数据传输的准确性和效率，系统总线接口通常采用并行传输方式，并且支持多种数据传输协议。
2. 地址解码：系统总线接口还负责对 CPU 发出的地址信号进行解码，以确定数据应该传输到哪个组件。
地址解码通常涉及到地址总线和控制总线的使用，通过将地址信号与各个组件的地址范围进行比较，来确定数据的目标组件。
3. 总线仲裁：在多处理器系统或多个设备同时请求使用总线的情况下，系统总线接口需要进行总线仲裁，以决定哪个设备可以获得总线的使用权。
总线仲裁通常基于优先级策略或轮询机制来实现，以确保系统的高效运行。
4. 中断处理：系统总线接口还负责处理计算机系统中的中断请求。
当某个组件需要引起 CPU 的注意时，它会通过系统总线接口发送中断信号。
系统总线接口会将中断信号传递给 CPU，并在 CPU 处理完中断后通知发送中断的组件。
5. 时序控制：为了确保计算机系统的各个组件能够协调工作，系统总线接口需要进行时序控制。
它负责管理数据传输的时序，以确保数据能够在正确的时间被传输到目标组件。
时序控制还涉及到总线宽度、时钟频率等方面的管理。
综上所述，系统总线接口的基本功能包括数据传输、地址解码、总线仲裁、中断处理和时序控制等方面。
这些功能使得计算机系统的各个组件能够高效地协同工作，从而实现计算机的各种应用。
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（3）具体操作步骤图示如下：
进入软件界面，选择菜单命令“【实验】—【简单模型机】”，打开简单模型机实验数据通路图。
将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为‘运行’档，开关KK2置为‘单拍’档，CON单元所有开关置0（由于总线有总线竞争报警功能，在操作中应当先关闭应关闭的输出开关，再打开应打开的输出开关，否则可能由于总线竞争导致实验出错），按动CON单元的总清按钮CLR，然后通过运行程序，在数据通路图中观测程序的执行过程。
图1-1-1 I/O地址译码原理图
表1-1-1 I/O地址空间分配
为了实现对于MEM和外设的读写操作，还需要一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEM
和I/O设备的读写，实验中的读写控制逻辑如图1-1-2所示，由于T3的参与，可以保证写脉宽与T3一致，T3由时序单元的TS3给出（时序单元的介绍见附录2）。IOM用来选择是对I/O设备还是对MEM进行读写操作，IOM=1时对I/O设备进行读写操作，IOM=0时对MEM进行读写操作。RD=1时为读，WR=1时为写。
图4-1-5实验接线图
④将R0寄存器中的数用LED数码管显示。
先将WR、RD、IOM分别置为1、0、1，对OUT单元进行写操作；再将K7置为0，
打开R0寄存器的输出；K6置为0，关闭R0寄存器的输入；LDAR置为0，不将数据总线
的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭，观察图形界面，在
MEM=11
将RO单元的数据写入MEM中
00000001
0
1
011
1
AR=1
将IN单元的数据写入AR中
1
1
010
0
R0=11
将MEM单元的数据写入RO中
0
0
101
0
OUT=11
将RO单元的数据写入OUT中
实验结果如下表：
结果分析
（1）存储器和输入、输出设备连到外部总线上，因此需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。
扭，观察图形界面，在T3时刻完成对地址寄存器的写入操作。将K7置为1，关闭R0寄存器的输出；K6置为1，打开R0寄存器的输入；WR、RD、IOM分别置为0、1、0，对存储器进行读操作；LDAR置为0，不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭，观察图形界面，在T3时刻完成对寄存器R0的写入操作。
T3时刻完成对OUT单元的写入操作。数据如图1-1-6
图1-1-6将R0寄存器中的数用LED数码管显示的数据
实验结果
IN
K6
K7
WR\RD\IOM
LDAR
结果
备注
00010001
1
1
011
0
R0=11
将IN单元的数据写入RO中
00000001
0
1
011
1
AR=1
将IN单元的数据写入AR中
0
0
100
0
实验项目
系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验
实验时间
2015-10-24
实验目的
1、理解总线的概念及其特性。
2、掌握控制总线的功能和应用。
实验设备
PC机一台，TD-CMA实验系统一套
实
验
原
理
实
验
原
理
由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上，所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。在该实验平台中，外部总线分为数据总线、地址总线、和控制总线，分别为外设提供上述信号。外部总线和CPU内总线之间通过三态门连接，同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。由地址总线的高位进行译码，系统的I/O地址译码原理见图1-1-1（在地址总线单元）。由于使用A6、A7进行译码，I/O地址空间被分为四个区，如表1-1-1所示：
示灯，指示灯显示为T3时刻时，E3灭,表示I/O写功能信号有效。
2．基本输入输出功能的总线接口实验。
（1）根据挂在总线上的几个基本部件，设计一个简单的流程：
①输入设备将一个数打入R0寄存器。
②输入设备将另一个数打入地址寄存器。
③将R0寄存器中的数写入到当前地址的存储器中。
④将当前地址的存储器中的数用LED数码管显示。
实验心得
这个实验是开始的时候感觉有难度，因为不仅线路复杂，操作过程非常复杂。操作时输入的顺序还是有规定的，最重要的是原理的复杂程度更大。不过后来经过老师讲解，明白了演示的原理及操作是有严格的操作顺序的，如果违背实验原理就得不出正确的结果，尤其是K7的使用方法，最终通过请教同学以及小组讨论顺利的完成了此次试验，感觉收获很大。
②将R0中的数据11H打入存储器01H单元。
将IN单元置00000001（或其他数值）。K7置为1，关闭R0寄存器的输出；K6置为0，
关闭R0寄存器的输入；WR、RD、IOM分别置为0、1、1，对IN单元进行读操作；LDAR置为1，将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭，观察图形界面，在T3时刻完成对地址寄存器的写入操作。先将WR、RD、IOM分别置为1、0、0，对存储器进行写操作；再把K7置为0，打开R0寄存器的输出；K6置为0，关闭R0寄存器的输入；LDAR置为0，不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭，观察图形界面，在T3时刻完成对存储器的写入操作。
效。
②对MEM进行写操作（WR=1，RD=0，IOM=0），连续按动开关ST，观察扩展单元数据
指示灯，指示灯显示为T3时刻时，E1灭,表示存储器写功能信号有效。
③对I/O进行读操作（WR=0，RD=1，IOM=1），此时E2灭,表示I/O读功能信号有效。
④对I/O进行写操作（WR=1，RD=0，IOM=1），连续按动开关ST，观察扩展单元数据指
实验步骤
1．读写控制逻辑设计实验。
（1）按照图1-1-4实验接线图进行连线。
图1-1-4实验接线图
（2）具体操作步骤图示如下：
首先将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为‘运行’档，开关KK2置为‘单拍’档，
按动CON单元的总清按钮CLR，并执行下述操作。
①对MEM进行读操作（WR=0，RD=1，IOM=0），此时E0灭,表示存储器读功能信号有
（2）外部总线和CPU内总线之间得链接，实现了内外总线的分离和对数据的控制。地址总线可以为外部设备提供地址信号。
（3）为了实现MEM和外设的读写操作，需要一个读写控制逻辑，使得CPU能控制MEM和I/O设备的读写。
（4）WR=0，RD=1，IOM=0时 E0灭，表示存储器读功能信号有效。 WR=1，RD=0，IOM=0，进行单周期，当指示灯显示为T3时刻时，E1灭，表示存储器写功能信号有效。WR=0，RD=1，IOM=1时，E2 灭，表示I/O读功能信号有效。WR=1，RD=0，IOM=1时，观察扩展单元数据指示灯，指示灯显示为T3时刻时，E3灭，表示I/O写功能信号有效。
③将当前地址的存储器中的数写入到R0寄存器中。
将IN单元置00000001（或其他数值），K7置为1，关闭R0寄存器的输出；K6置为
0，关闭R0寄存器的输入；WR、RD、IOM分别置为0、1、1，对IN单元进行读操作；LDAR
置为1，不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按
①输入设备将11H打入R0寄存器。
将IN单元置00010001，K7置为1，关闭R0寄存器的输出；K6置为1，打开R0寄存
器的输入；WR、RD、IOM分别置为0、1、1，对IN单元进行读操作；LDAR置为0，不
将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭（运行
一个机器周期），观察图形界面，在T4时刻完成对寄存器R0的写入操作。
图1-1-2读写控制逻辑
在理解读写控制逻辑的基础上我们设计一个总线传输的实验。实验所用总线传输实验框图,如图1-1-3所示，它将几种不同的设备挂至总线上，有存储器、输入设备、输出设备、寄存器。这些设备都需要有三态输出控制，按照传输要求恰当有序的控制它们，就可实现总线信息传输。
图1-1-3总线传输实验框图