第5章 微型计算机的总线技术
微型计算机原理作业第五章 习题与思考题
第五章习题与思考题典型例题解析例5-1 计算机输入/输出控制方式有哪几种?各有什么特点?答：CPU与外设进行数据传送，系统中对数据传送的控制方式一般分为四种：①程序控制方式，程序控制方式是指CPU与外设间的数据传送是在程序的控制下完成的一种数据传送方式，这种方式又分为无条件传送和条件传送二种。
在这种I/O方式中，程序设计简单，硬件软件较省，但费时，CPU效率较低，实时性差，主要用于中低速外设和实时性要求不高的场合。
②中断控制方式，中断控制方式是指利用中断技术控制CPU与外设进行数据传送的一种方式。
这种方式实时性好，不需要反复查询等待，减少了CPU等待时间，CPU与外设可并行工作，但这种方式需要进行现场保护及恢复等工作，仍花费CPU时间。
③DMA方式，DMA方式是指由专门硬件控制，不需CPU介入，直接由存储器与外设进行数据传送的方式。
这种方式不需CPU介入，减少了CPU的开销，能实现高速的数据块传送，提高了效率。
但这种方式增加了硬件开销，提高了系统的成本。
④IOP方式，IOP方式是指由输入/输出协处理器IOP控制数据传送的方式。
这种控制方式由于输入/输出协处理器具有单独的指令系统，因此能在数据传送时，同时进行数据处理，数据传送支持DMA方式，因此传送速度快而且不须CPU介入，CPU与IOP可并行工作，效率高。
这四种方式中，程序控制方式和中断方式属于软件控制方式，DMA方式和IOP方式属于硬件方式。
例5-2 试述I/O端口两种编址方法的特点与区别。
..答：I/O端口的编址方法有二种：即I/O端口单独编址方式和I/O端口与存储器单元统一编址方式。
I/O端口与内存单元地址统一编址方式是将I/O端口地址与内存地址统一安排在内存的地址空间中，即把内存的一部分地址分配给I/O端口，由I/O端口来占用这部分地址。
这种方式控制逻辑较简单，I/O端口数目不受限制，所有访问存储器的指令都可用于I/O端口，指令丰富，功能强。
微机原理第5章80868088CPU总线操作与时序
读周期
CPU从内存或I/O设备读取数据的过程，包括地 址发送、数据读取和数据返回三个阶段。
写周期
CPU向内存或I/O设备写入数据的过程，包括地址发送、数据写入和数据返回三 个阶段。
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数据传输过程
读周期
总结词
在读周期中，CPU从内存中读取数据。
详细描述
读周期是CPU从内存中读取数据的过程。在读周期开始时，CPU通过地址总线发送要读取的内存地址，然后通过 数据总线从内存中读取数据。这个过程需要多个时钟周期，具体取决于数据的存储位置和CPU的速度。
然而，随着总线技术的不断发展，也 面临着一些技术挑战。例如，如何提 高总线的传输效率、降低能耗以及优 化系统性能等。为了解决这些问题， 需要不断进行技术创新和改进。
展望
未来，CPU总线技术将继续发挥其在 微机原理中的重要作用。随着技术的 不断进步和应用需求的增加，总线技 术将更加成熟和多样化。同时，随着 人工智能、大数据等新兴技术的发展 ，总线技术也将与这些领域进行更深 入的融合，为解决实际问题提供更多 可能性。
8086/8088 CPU的总线结构
地址总线
用于传输地址信息，确定要访问的内存单元或I/O 端口。
数据总线
用于传输数据信息，实现数据在CPU和内存或I/O 设备之间的传输。
控制总线
用于传输控制信号，控制CPU和内存或I/O设备之 间的操作。
总线操作时序
时钟信号
用于同步总线上的操作，确保数据传输的正确 性。
中断源
指引发中断的事件或异常情况，如输入/输出设备、定时器、故障等。
中断向量
指中断处理程序的入口地址。
中断响应过程
保存程序计数器
当发生中断时，CPU会自动将当前的程序计数器（PC）值保存到堆栈 中，以便在中断处理完毕后能够正确返回到原程序。
常用的工业控制计算机总线
(6) 技术综合性要求高
工业控制计算机应用是系统工程问题。除了要解决计 算机的基本部分以外，还需要解决它如何与被测控对象的 接口，如何适应复杂的工业环境，如何与工艺过程与企业 管理相结合等一系列问题。
以上是工业控制计算机和其它类型计算机相比的区别
5.1.2 微型计算机系统总线的概念
总线：微型计算机系统中信号线的集合，是一种传送规定 信息的公共通道，有时亦称数据公路，通过它可以把各种 数据和命令传送到各自要去的地方。 在微型计算机系统中广泛采用三总线的结构形式 数据总线、地址总线和控制总线。
为了和 Intel 80286等高性能16位微处理器兼容， IBM公司在 PC总线基础上增加了一个36个引脚的 AT扩展插座而形成16位的AT总线，IBM／AT及其 兼容机机箱中，通常在母板上分别设置几个AT插 槽和PC插槽，这种结构也称之为IBM公司的ISA (Industrial Standard Architecture)结构，即工业标准 结构。
4 CompactPCI 工业控制计算机
第五章 工业控制计算机及其接口技术
5.1 概述 5.1.1 工业控制计算机的概念与特点
机电一体化系统中的计算机软、硬件占着相当重要的地位，它往往代表着系统 的先进性和智能特征。因而，把机电一体化系统中的微机软、硬件称之为智能组成 要素。一般微型机往往在实验室、办公室或在家庭中使用，而机电一体化系统中的 微型机通常在条件不比较恶劣的条件下使用，必须采用工业控制机或按工业环境要 求设计的微型机、其要求是可靠性高、抗干扰能力强、环境适应能力好。
1. 工业控制计算机的概念
一般的把适合于工业环境使用的微型计算机系统称之为工业控制计算机。一 般也叫IPC[Industry Personal Computer]。严格说来，所谓工业控制计算机，是指那 些满足下述条件的计算机系统： · 能够提供各种数据采集和控制功能。 · 能够和工业对象的传感器、执行机构直接接口。 · 能够在苛刻的工业环境下可靠运行。
微型计算机技术及应用第四版_课后题答案
第一章微型计算机概述1.微处理器、微型计算机和微型计算机系统三者之间有什么不同？答：①微处理器是微型计算机的核心，是微型计算机的一部分。
它是集成在一块芯片上的CPU，由运算器和控制器组成。
②微型计算机包括微处理器、存储器、I/O接口和系统总线，是微型计算机系统的主体。
③微型计算机系统包括微型计算机、外设及系统软件三部分。
第二章 8086微处理器1.总线接口部件有哪些功能？请逐一进行说明。
答：1.总线接口部件的功能是负责与存储器、I/O端口传送数据。
2.具体讲：①总线接口部件要从内存取指令送到指令队列；② CPU执行指令时，总线接口部件要配合执行部件从指定的内存单元或者外设端口中取数据，将数据传送给执行部件，或者把执行部件的操作结果传送到指定的内存单元或外设端口中。
1.总线周期的含义是什么？8086/8088的基本总线周期由几个时钟组成？如一个CPU的时钟频率为24MHz，那么，它的一个时钟周期为多少？一个基本总线周期为多少？如主频为15MHz呢？答：1.总线周期的含义是总线接口部件完成一个取指令或传送数据的完整操作所需的最少时钟周期数。
2.8086/8088的基本总线周期由4个时钟周期组成。
3.当主频为24MHz时，Tφ=1/24MHz≈41.7ns，T总=4Tφ≈167ns。
4.当主频为15MHz时，Tφ=1/15MHz≈66.7ns，T总=4Tφ≈267ns。
1.CPU启动时，有哪些特征？如何寻找8086/8088系统的启动程序？答：1.CPU启动时，有以下特征：①内部寄存器等置为初值；②禁止中断(可屏蔽中断)；③从FFFF0H开始执行程序；④三态总线处于高阻状态。
2.8086/8088系统的启动程序从FFFF0H单元开始的无条件转移指令转入执行。
1.在中断响应过程中，8086往8259A发的两个信号分别起什么作用？答：第一个负脉冲通知外部设备的接口，它发出的中断请求已经得到允许；外设接口收到第二个负脉冲后，往数据总线上放中断类型码，从而CPU得到了有关此中断请求的详尽信息。
微型计算机的总线技术原理分析
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（6）USB传输线能够提供100mA的电流，而带电源的USB Hub使得每个接口可以提供500 mA的电流。
（7）USB V1.1规范提供全速12Mbps的模式和低速1.5Mbps 的模式，USB V2.0规范提供高达480Mbps的数据传输速 率，可以适应各种不同类型的外设。
8位ISA总线是一种开放式的结构总线，在总线母板上有8个系 统插槽，用于I/O设备和PC机的连接。由于8位ISA总线具有价格 低、可靠性好、使用灵活等特点，并且对插板兼容性好。
8位ISA总线引脚信号总共有62条。通过一个31脚分为A、B两 面的连接插槽来实现，其中，A面为元件面，B面为焊接面。符 合ISA总线标准的接插件可以方便的插入，以便对微型计算机 系统进行功能扩展。
16位ISA总线的前62引脚的信号分布及其功能与8位ISA总线基 本相同，仅有两处作了改动。
16位ISA总线中新增加的36引脚插槽信号扩展了8位数据线、7 位地址线、存储器和I/O设备的读写控制线、中断和DMA控制线 、电源和地线等。
新插槽中的引脚信号分为C（元件面）和D（焊接面）两列。
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4.3 局部总线
4.3.1 VESA总线
VESA（Video Electronics Standards Association 视频电 子标准协会）总线是一种32位接口的局部总线，通 常称为VL总线。
由于EISA总线工作频率是8MHz，而VESA局部总线工 作频率可以达到33MHz。因此，需要高速数据传输 的系统可以采用VESA局部总线。它通常用于视频和 磁盘到基于80486的PC机的接口。
PCI V2.0版本支持32/64位数据总线，总线时钟为25～ 33MHz，数据传输率达132～264MB/s。1995年推出的PCI V2.1版本支持64位数据总线，总线速度为66MHz，最大 数据传输率达528MB/s。这个速度是最初的IBM PC总线的 100倍，是最快的ISA总线的40倍。PCI总线的优良性能使 它成为当前Pentium系列芯片的最佳选择，现在所有 Pentium主板都使用了PCI V2.1和更新版的PCI总线。
第9讲 微型计算机和外设的数据传输
5
5.2 CPU和输入输出设备之间的信号
（1）数据信息 在微型机系统中，CPU通过接口与外 设交换信息时，数据信息、状态信息 数字量 和控制信息都被看做一种数据信息， 模拟量 通过数据总线传输。它们对应三种不 开关量 同的寄存器：数据寄存器、状态寄存 （2）状态信息 （输入） 器和控制寄存器。 外设通过接口送往CPU 对输入设备来讲，一般是用READY表示数据准备就绪 对输出设备来讲，一般是用BUSY表示设备是否空闲 （3）控制信息 （输出） CPU通过接口送给外设，控制外设的工作
3
为什么要用接口电路？
微机的外部设备多种多样 , 例如打印机、扫描 仪、硬盘等，它们的功能、工作原理、信息格式、 以及工作速度等方面彼此差别很大，因此不能与 CPU 直接相连，必须经过中间电路再与系统相连， 这部分电路被称为I/O接口电路。
4
接口的用途
对于输入设备来说，接口通常起信息转换和缓冲 的功能，将输入设备送来的信息变换成 CPU 能够 接收的格式，并将其放在缓冲器中让 CPU 来接收； 对输出设备来说，接口起信息变换和锁存的功能， 将CPU输出的信息转换成设备需要的格式。
微型计算机系统的硬件结构
系统总线BUS 系 统 总 线 形 成
地址总线AB
数据总线DB 控制总线CB 主存
I/O接口
CPU
主机
I/O设备
外设
1
第五章 微型计算机和外设的数据传输
什么是微型计算机的系统总线
1.什么是微型计算机的系统总线？说明数据总线、地址总线、控制总线各自的作用。
【解答】系统总线是CPU与其它部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。
（1）数据总线（DB）：用来传送数据，主要实现CPU与内存储器或I/O设备之间、内存储器与I/O设备或外存储器之间的数据传送。
16位机有16条数据总线，32位机有32条。
数据总线是双向的。
（2）地址总线（AB）：用来传送地址。
主要实现从CPU送地址至内存储器和I/O设备，或从外存储器传送地址至内存储器等。
地址总线的多少决定了系统直接寻址存储器的范围，如8086的地址总线有20条，可以寻找从00000H-FFFFFH共220=1M个存储单元，可以寻址64K个外设端口。
地址总线是单向的。
（3）控制总线（CB）：用于传送控制信号、时序信号和状态信息等。
2.8086CPU具有20 条地址线，可直接寻址(220=)1MB 容量的内存空间，在访问I/O端口时，如果使用地址线16条，最多可寻址(216=)64K 个I/O端口。
3.8086CPU的数据外总线宽度为16 位，指令缓冲器为 6 个字节，选通存储器或I/O接口的信号是；8088CPU的数据外总线宽度为8 位，指令缓冲器为 4 个字节，选通存储器或I/O 接口的信号是。
4.解释逻辑地址、偏移地址、有效地址、物理地址的含义，8086存储器的物理地址是如何形成的？怎样进行计算？【解答】逻辑地址：表示为段地址：偏移地址书写程序时用到，一个存储单元可对应多个逻辑地址；偏移地址：是某一存储单元距离所在逻辑段的开始地址的字节个数。
有效地址：是指令中计算出的要访问的存储单元的偏移地址。
物理地址：是CPU访问存储器时用到的20位地址，是存储单元的唯一的编号。
物理地址计算公式：物理地址= 段地址×10H＋有效地址（或偏移地址）5.已知堆栈段寄存器（SS）=2400H，堆栈指针（SP）=1200H，计算该堆栈栈顶的实际地址，并画出堆栈示意图。
微型计算机系统总线
386、486 微型计算机系统采用，后来被淘汰。
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1.什么是传统机械按键设计？
传统的机械按键设计是需要手动按压按键触动 PCBA上的开关按键来实现功能的一种设计方式。
传统机械按键结构 层图：
按
PCB
键
A
开关 键
传统机械按键设计要点： 1.合理的选择按键的类 型，尽量选择平头类的 按键，以防按键下陷。 2.开关按键和塑胶按键 设计间隙建议留 0.05~0.1mm，以防按键 死键。 3.要考虑成型工艺，合 理计算累积公差，以防
3．VESA总线
5.2
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。用于CPU与主存和Cache 的直接相 连。
32位数据线，且可 通过扩展槽扩 展到64 位，使用 33MHz时钟频率，最大传输率达132MB/s，可与 CPU同步工作。
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4．PCI总线
5.2
PCI总线是当前最流行的总线之一
由Intel公司推出的一种局部总线。 它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。 是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。
支持突发读写操作，和即插即用。
最大传输速率可达132MB/s， 可同时支持多组外围设备。
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PCI 的外部引线信号
5.2
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5.3 外部总线介绍
外部总线(External Bus)，用于微机与外设 以及微机与测量仪器仪表之间的通信。
分为并行总线和串行总线
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1. RS-232-C串行通讯总线
5.3
美国电子工业协会EIA（Electronic Industry Association）制定的一种串行物理接口标准。
微机原理总线
习题44.1 什么叫总线？总线如何进行分类？各类总线的特点和应用场合是什么？【解答】总线是指计算机中多个部件之间公用的一组连线，由它构成系统插件间、插件的芯片间或系统间的标准信息通路。
（1）微处理器芯片总线：元件级总线，是在构成一块CPU插件或用微处理机芯片组成一个很小系统时常用的总线，常用于CPU芯片、存储器芯片、I/O接口芯片等之间的信息传送。
（2）内总线：板极总线或系统总线，是微型计算机系统内连接各插件板的总线，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。
在微型计算机系统中，系统总线是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。
（3）外部总线：通信总线，主要用于微机系统与微机系统之间或微机与外部设备、仪器仪表之间的通信，常用于设备级的互连。
数据可以并行传输，也可以串行传输，数据传输速率低。
4.2 什么叫总线的裁决？总线分配的优先级技术有哪些？各自的特点是什么？【解答】当总线上的某个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出请求信号，有时会发生同一时刻总线上有多个请求信号的情况，就要根据一定的原则来确定占用总线的先后次序，这就是总线裁决。
（1）并联优先权判别法通过优先权裁决电路进行优先级别判断，每个部件一旦获得总线使用权后应立即发出一个“总线忙”的信号，表明总线正在被使用。
当传送结束后释放总线。
（2）串联优先级判别法采用链式结构，把共享总线的各个部件按规定的优先级别链接在链路的不同位置上，位置越前面的部件，优先级别越高。
（3）循环优先权判别法类似于并联优先权判别法，只是动态分配优先权，原来的优先权编码器由一个更为复杂的电路代替，该电路把占用总线的优先权在发出总线请求的那些部件之间循环移动，从而使每个总线部件使用总线的机会相同。
4.3 总线数据的传送方式有哪些？各自有何特点？【解答】（1）串行传送方式只使用一条传输线，在传输线上按顺序传送信息的所有二进制位的脉冲信号，每次一位。
微机原理与接口技术(第四版)课后习题答案北京大学出版社
1第1章微型计算机系统〔习题1.1〕简答题（1）计算机字长（Word）指的是什么？（2）总线信号分成哪三组信号？（3）PC机主存采用DRAM组成还是SRAM组成？（4）Cache是什么意思？（5）ROM-BIOS是什么？（6）中断是什么？（7）32位PC机主板的芯片组是什么？（8）教材中MASM是指什么？（9）处理器的“取指－译码－执行周期”是指什么？（10）本课程的主要内容属于计算机系统层次结构中哪个层次？〔解答〕①处理器每个单位时间可以处理的二进制数据位数称计算机字长。
②总线信号分成三组，分别是数据总线、地址总线和控制总线。
③ PC机主存采用DRAM组成。
④高速缓冲存储器Cache是处理器与主存之间速度很快但容量较小的存储器。
⑤ ROM-BIOS是“基本输入输出系统”，操作系统通过对BIOS的调用驱动各硬件设备，用户也可以在应用程序中调用BIOS中的许多功能。
⑥中断是CPU正常执行程序的流程被某种原因打断、并暂时停止，转向执行事先安排好的一段处理程序，待该处理程序结束后仍返回被中断的指令继续执行的过程。
⑦主板芯片组是主板的核心部件，它提供主板上的关键逻辑电路。
⑧ MASM是微软开发的宏汇编程序。
⑨指令的处理过程。
处理器的“取指—译码—执行周期”是指处理器从主存储器读取指令（简称取指），翻译指令代码的功能（简称译码），然后执行指令所规定的操作（简称执行）的过程。
⑩机器语言层，即指令集结构。
（学生很多认为是：汇编语言层。
前4章主要涉及汇编语言，但本书还有很多处理器原理等内容）〔习题1.2〕判断题（1）软件与硬件的等价性原理说明软硬件在功能、性能和成本等方面是等价的。
（2）IA-64结构是IA-32结构的64位扩展，也就是Intel 64结构。
（3）8086的数据总线为16位，也就是说8086的数据总线的个数、或说条数、位数是16。
（4）微机主存只要使用RAM芯片就可以了。
（5）处理器并不直接连接外设，而是通过I/O 接口电路与外设连接。
微机原理与接口技术(楼顺天)-第5章1
74LS245功能
E 0 0 1 DIR 0 1 X A A 方 向 B B
A 、B 边均为高阻
在实际应用中可作为数据总线双向驱 74LS245逻辑及引脚 动器、地址总线或控制总线单向驱动 以及输入端口的接口芯片。
5.2 几种常用芯片
3. 带有三态门输出的锁存器
典型芯片74LS373
时序关系：
OE
1 OE 11 G
在实际应用中可作为地址总线或控制 74LS373逻辑及引脚 总线单向驱动锁存以及输出端口的接 口芯片。
下一节
8086的引脚功能及时序
第五章 总线及其形成
本章要点
本章在讲解总线的定义及分类的基础上，
讨论的总线结构和时序、系统总线的形成方
法是微机应用系统硬件设计的基础。本章主
要内容有：
1. 总线的定义及分类
2．几种常用的接口芯片
本章要点
3． 8086 CPU的引脚功能、系统总线结构 及系统总线时序。其每一部分又从最小 方式系统和最大方式系统两个方面加以 讨论，其中最小方式系统是重点，最大 方式系统可通过与最小方式系统比较异 同来掌握。时序中的读写时序是重点， 要求能够画出读、写时序，同时结合总 线结构理解微处理器执行一条指令的过 程，即微处理器的工作原理。
1.
2.
总线定义及分类
几种常用芯片
3.
4.
8086的引脚功能及时序
系统总线的形成
5.
8088与8086的差异
5.1 总线定义及分类
1、总线定义
总线是一组公用导线，是计算机系统的重要
组成部分。它是计算机系统中模块（或子系统）
之间传输数据、地址和控制信息的公共通道。通
过总线，可以实现各部件之间的数据和命令的传
现代微型计算机总线技术的发展
现代微型计算机总线技术的发展闫长青吴石增摘要：对现代微型计算机的总线技术进行了概述，并对随微型计算机不断发展所采用的几种典型的总线进行了介绍，重点介绍了新近应用较多的PCI和AGP总线。
同时对各种总线的性能进行了综合对比。
关键词：总线技术PC/XT总线ISA总线PCI总线AGP总线EISA总线近十几年来，微型计算机有了迅猛的发展，引发了新的技术革命，甚至引起了人们生活方式的巨大变革。
微型计算机之所以有如此大的能力，与计算机结构技术的不断革新、发展是密切相关的。
而总线技术正是计算机结构技术中一个十分重要的组成部分。
采用总线技术，是现代计算机技术发展的必然。
由于总线技术的应用，简化了系统设计，便于组织各模块的专业化生产，也便于产品的升级换代，同时也能得到众多计算机厂商的支持。
在一般的微型计算机系统中，往往具有不同层次的总线结构，以386微机系统为例，它就支持以下4种总线：(1)CPU总线：具有32位地址线(CAB)和32位数据线(CDB)，它用来连接CPU和外围芯片。
(2)存储总线：具有32位地址线(MAB)和36位数据线(MDB，包括4位奇偶校验位)，用来连接存储控制器和DRAM。
(3)系统总线：也称I/O通道总线，用来与扩充槽上的各扩充板卡相连。
系统总线有多种标准，其数据地址线不同，以适用于不同的应用系统。
(4)外部总线：具有24位地址线(XAB)和8位数据线(XDB)，用来与主机板上的I/O控制器和键盘控制器相连接。
在以上几种总线中，CPU总线、存储总线、外部总线在系统板上，不同的计算机系统采用的芯片组不同。
所以这些总线均不完全相同，也没有互换性问题。
而系统总线则不同，它是与I/O扩展插槽相连接的。
I/O插槽中可以插入各种扩充板卡，作为各种外设的适配器与外设连接。
因此要求系统必须有统一的标准，以便按照这些标准来设计各类适配卡。
本文以下讨论的微机总线即指PC及其兼容机的系统总线或称I/O总线。
下面将对微机总线发展过程中的几种典型总线技术进行逐一介绍，重点是新近采用的PCI及AGP总线技术。
计算机总线技术概括
计算机总线技术概括部门： xxx时间： xxx整理范文，仅供参考，可下载自行编辑计算机总线技术总结前言从1946年人类第一台计算机的产生，到今天个人微型计算机的普及，人类的计算机技术已经发展了六十年。
影响人类计算机技术发展的因素是多方面的，例如计算机结构的发展，计算机核心处理器的发展，计算机总线技术的发展，以及与计算机相连的各种外设的发展等等。
本文的主要内容是介绍计算机总线技术的发展，在第一部分将会简单介绍一下计算机结构技术，然后再重点介绍计算机总线技术。
b5E2RGbCAP一，计算机结构发展的介绍：1，冯·诺依曼计算机结构：冯·诺依曼计算机结构是根据冯·诺依曼提出的程序存储原理设计的，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起存储的结构。
程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。
但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈，影响了数据处理速度的提高。
冯·诺依曼计算机结构如下图所示，目前很多处理器仍然使用冯·诺依曼结构，如英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中央处理器、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器等。
p1EanqFDPw冯·诺依曼结构示意图2，哈佛计算机结构：为了改变冯诺依曼计算机结构的取指令与数据的读写要从同一存储空间经由一条总线传输，进而影响计算机的性能这一不足。
人们又提出了哈佛计算机结构，哈佛机构是将程序和数据存储在两个相互独立的存储器中，这样在一个机器周期就允许同时获得指令字<来自程序存储器）和操作数<来自数据存储器）从而提高了执行速度，是数据的吞吐量提高了一倍。
又由于程序和数据存储两个相互独立的存储空间，因此取指和执行能够重叠，中央处理器从程序存储空间读取指令内容，解码之后得到数据地址，再到数据存储空间读取相应的数据，并进行下一步的操作<通常是执行），程序存储空间和数据存储空间分开，采用不同的总线，可以使程序和数据具有不同的总线宽度，从而提供交大的存储器带宽，是数据传输效率更高，尤其提高了数字信号处理的效率。
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本章主要教学内容
总线的基本概念；
常用的系统总线特点和功能；
常用的局部总线特点和功能;
外部设备总线的特点和功能
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第 5章
微型计算机的总线技术
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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第 5章
微型计算机的总线技术
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。
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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
扩充存储器 外总线
芯片总线 CPU ROM 主机板 RAM I/O接口
通信接口
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
图5-1 微型计算机总线层次结构示意图
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第 5章
微型计算机的总线技术
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。
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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。 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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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。 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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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。
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BAI 主 机 板 BRQ
BAO
Hale Waihona Puke BAI BRQBAO
BAI BRQ
BAO
优先级 逻 辑
优先级 逻 辑
优先级 逻 辑
BUSAK BUSRQ
.
STD BUS
.
.
图5-2 STD的串联总线优先级控制
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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 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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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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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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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。 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位的微处理器，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。