12第十二章 总线与接口标准.ppt
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系统总线的基本任务是保证数据能在总线上 高速可靠地传输。 总线上完成一次数据传输要经历4个阶段：
① 申请(Arbitration)占用总线阶段。需要使用总线 的主控模块(如CPU或DMAC)。向总线仲裁机构提 出占有总线控制权的申请。由总线仲裁机构判别确 定，把下一个总线传输周期的总线控制权授给申请 者。
第十二章 总线与接口标准
12.1 概述 一、总线标准与总线体系结构
1. 总线
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、机箱内各插件板之间、主机与外部设备 之间或系统与系统之间的连接与通信。总线是构成微型 计算机应用系统的重要技术，总线设计好坏会直接影响 整个微机系统的性能、可靠性、可扩展性和可升级性。
信号线数：表明总线拥有信号线的数目，是数据、 地址、控制线的总和。
总线பைடு நூலகம்制方式：如传输方式，并发工作，设备自 动配置，中断及仲裁方式。
其它性能：电源电压等级是5V还是3.3V，能否 扩展64位宽度等。
P333表12.1 几种微型计算机总结性能参数
五、总线传输过程及握手技术
1.总线传输过程 挂在总线上的模块，通过进行信息交换。
若总线工作频率为8MHz，总线宽度为8位，则最 大传输速率为8MB/s 。另PCI总线的总线频率 为33.3MHz，总线宽度为64位的情况下，总线 数据传输率为266MB/s 。
同步方式：总线工作方式有同步和异步之分。
多路复用：数据线和地址线是否共用。
负载能力：一般采用“可连接的扩展槽电路的数 量”来表示。
专用局部总线，是一些大公司为自己系统开发 的专用总线，无通用性。
VL总线(VESA Local BUS)，用于486机型的 一种过渡通用局部总线标准，目前已淘汰。
PCI总线，先进的新的局部总线标准，目前高档 微机普遍采用。
通信总线：又称为外总线，是系统之间或微机 系统与设备之间进行通信的一组信号线。
总线宽度：数据总线的位数，用位(bit)表示。 如总线宽度为8位、16位、32位和64位。例：S100 为8位，ISA为16位，EISA为32位，PCI-2可达64位。 总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度。
总线传输速率 ：在总线上每秒钟传输的最大字 节数，MB/s表示。
总线数据传输率=(总线位宽/8 )×总线工作频率(MB/s)
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。
2、总线标准
为使不同供应商的产品间能够互换，给用户更多 的选择，总线的技术规范要标准化。
总线标准（技术规范）包括以下几部分： ➢机械结构规范：模块尺寸、总线插头、总线接插件以 及按装尺寸均有统一规定。 ➢功能结构规范：确定引脚名称与功能，以及其相互作 用的协议。是总线的核心，通常包括如下内容：
(2)接口标准的特点 专用性，一般是一个接口只接一类或一种设备； 一设在机箱外，以接口插头(座)形式提供使用； 有并行和串行两种传输； 定义的信号线少，且不齐全，一般是控制信号
线、数据信号线、地址信号线共用。
二、总线的接口标准的分类
1. 总线分类
总线的分类方法很多，从总线的性质和应用 来看，可分成3大类。
2. 接口标准的分类(使用最多的外设) 根据接口所连的设备的性质与功能来进行分类。 (1) 传统的串/并接口标准 (2) 通用外设接口标准 (3) 外存储设备接口标准 (4) 图形显示器接口标准 (5) 测试仪器接口标准
三、总线的组成
微机总线主要由数据总线、地址总线、控 制总线、电源线和地线4部分组成。
控制总线 提供系统操作所必需的控制信号，对 操作过程进行控制与定时。
电源线和地线
四、总线的性能参数
总线时钟频率：总线工作频率，以MHz表示， 它是影响总线传输速率的重要因素之一。总线信号 中有一个CLK时钟，CLK越高每秒钟传输数据的速度 越快。ISA、EISA为8MHz，PCI为33.3MHz， PCI-2 可达66.6MHz。
数据线、地址线、读/写控制逻辑线、时钟线和 电源线、地线等；
中断机制；
总线主控仲裁;
应用逻辑，如握手联络线、复位、自启动、休 眠维护等。
➢电气规范：总线每条信号线的有效电平、动态转 换时间、负载能力等。
3. 接口(略)
4.接口标准
接口标准是外设接口的规范，涉及接口信号线定 义、信号传输方向、拓扑结构，以及电气特性和机械 特性等。不同类型的外设，有不同的接口及接口标准， 只有符合接口标准的外设，才能使用这种接口。因此， 从传统的观念来看，不同接口标准是不能通用的。但 是，随着计算机技术的迅速发展，目前一些新型接口 标准，如USB、IEEE1394等，和传统的接口标准不 同，允许同时连接不同的外设，具有公用性，因此， 也将它们称作“外设总线”。
系统总线(标准总线、板级总线）：微机内部各 部件(插板)之间进行连接和传输信息的一组信号 线，如ISA总线等。
局部总线：介于CPU总线和系统总线之间的一级 总线。它有两侧，一侧直接面向CPU，另一侧面向 系统总线，分别由桥接电路连接。特点：数据传 输速度快(原因：离CPU总线更近)。
局部总线又可分为3种:
5. 总线标准和接口标准的特点
总线标准与接口标准在概念上是不同的，但是，往 往把一些接口标准说成是总线标准。其实两者之间 是有区别的，两种标准的特点如下： (1)总线标准的特点：
公用性同时挂接多种不同类型的功能模块； 在机箱内以总线扩展槽形式提供使用； 一般为并行传输； 定义的信号线多且齐全，包括分离的数据、地址 和控制线以及电源线。
数据总线。用于传输数据，采用双向三 态逻辑。ISA总线是16位数据线，EISA总线 是32位数据线，PCI总线是32位或64位数据 线。 总线中数据总线的宽度表示总线数据 的传输能力，反映了总线的性能。
地址总线
是微机传送地址信息用的，采用单向三态逻 辑。总线中的地址数目决定了该总线构成的微机 系统所具有的寻址范围。例如，ISA总线为24位 地址线，可寻址16MB。EISA总线有32位地址 线，可寻址4GB。PCI总线有32位或64位地址线。
① 申请(Arbitration)占用总线阶段。需要使用总线 的主控模块(如CPU或DMAC)。向总线仲裁机构提 出占有总线控制权的申请。由总线仲裁机构判别确 定，把下一个总线传输周期的总线控制权授给申请 者。
第十二章 总线与接口标准
12.1 概述 一、总线标准与总线体系结构
1. 总线
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、机箱内各插件板之间、主机与外部设备 之间或系统与系统之间的连接与通信。总线是构成微型 计算机应用系统的重要技术，总线设计好坏会直接影响 整个微机系统的性能、可靠性、可扩展性和可升级性。
信号线数：表明总线拥有信号线的数目，是数据、 地址、控制线的总和。
总线பைடு நூலகம்制方式：如传输方式，并发工作，设备自 动配置，中断及仲裁方式。
其它性能：电源电压等级是5V还是3.3V，能否 扩展64位宽度等。
P333表12.1 几种微型计算机总结性能参数
五、总线传输过程及握手技术
1.总线传输过程 挂在总线上的模块，通过进行信息交换。
若总线工作频率为8MHz，总线宽度为8位，则最 大传输速率为8MB/s 。另PCI总线的总线频率 为33.3MHz，总线宽度为64位的情况下，总线 数据传输率为266MB/s 。
同步方式：总线工作方式有同步和异步之分。
多路复用：数据线和地址线是否共用。
负载能力：一般采用“可连接的扩展槽电路的数 量”来表示。
专用局部总线，是一些大公司为自己系统开发 的专用总线，无通用性。
VL总线(VESA Local BUS)，用于486机型的 一种过渡通用局部总线标准，目前已淘汰。
PCI总线，先进的新的局部总线标准，目前高档 微机普遍采用。
通信总线：又称为外总线，是系统之间或微机 系统与设备之间进行通信的一组信号线。
总线宽度：数据总线的位数，用位(bit)表示。 如总线宽度为8位、16位、32位和64位。例：S100 为8位，ISA为16位，EISA为32位，PCI-2可达64位。 总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度。
总线传输速率 ：在总线上每秒钟传输的最大字 节数，MB/s表示。
总线数据传输率=(总线位宽/8 )×总线工作频率(MB/s)
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。
2、总线标准
为使不同供应商的产品间能够互换，给用户更多 的选择，总线的技术规范要标准化。
总线标准（技术规范）包括以下几部分： ➢机械结构规范：模块尺寸、总线插头、总线接插件以 及按装尺寸均有统一规定。 ➢功能结构规范：确定引脚名称与功能，以及其相互作 用的协议。是总线的核心，通常包括如下内容：
(2)接口标准的特点 专用性，一般是一个接口只接一类或一种设备； 一设在机箱外，以接口插头(座)形式提供使用； 有并行和串行两种传输； 定义的信号线少，且不齐全，一般是控制信号
线、数据信号线、地址信号线共用。
二、总线的接口标准的分类
1. 总线分类
总线的分类方法很多，从总线的性质和应用 来看，可分成3大类。
2. 接口标准的分类(使用最多的外设) 根据接口所连的设备的性质与功能来进行分类。 (1) 传统的串/并接口标准 (2) 通用外设接口标准 (3) 外存储设备接口标准 (4) 图形显示器接口标准 (5) 测试仪器接口标准
三、总线的组成
微机总线主要由数据总线、地址总线、控 制总线、电源线和地线4部分组成。
控制总线 提供系统操作所必需的控制信号，对 操作过程进行控制与定时。
电源线和地线
四、总线的性能参数
总线时钟频率：总线工作频率，以MHz表示， 它是影响总线传输速率的重要因素之一。总线信号 中有一个CLK时钟，CLK越高每秒钟传输数据的速度 越快。ISA、EISA为8MHz，PCI为33.3MHz， PCI-2 可达66.6MHz。
数据线、地址线、读/写控制逻辑线、时钟线和 电源线、地线等；
中断机制；
总线主控仲裁;
应用逻辑，如握手联络线、复位、自启动、休 眠维护等。
➢电气规范：总线每条信号线的有效电平、动态转 换时间、负载能力等。
3. 接口(略)
4.接口标准
接口标准是外设接口的规范，涉及接口信号线定 义、信号传输方向、拓扑结构，以及电气特性和机械 特性等。不同类型的外设，有不同的接口及接口标准， 只有符合接口标准的外设，才能使用这种接口。因此， 从传统的观念来看，不同接口标准是不能通用的。但 是，随着计算机技术的迅速发展，目前一些新型接口 标准，如USB、IEEE1394等，和传统的接口标准不 同，允许同时连接不同的外设，具有公用性，因此， 也将它们称作“外设总线”。
系统总线(标准总线、板级总线）：微机内部各 部件(插板)之间进行连接和传输信息的一组信号 线，如ISA总线等。
局部总线：介于CPU总线和系统总线之间的一级 总线。它有两侧，一侧直接面向CPU，另一侧面向 系统总线，分别由桥接电路连接。特点：数据传 输速度快(原因：离CPU总线更近)。
局部总线又可分为3种:
5. 总线标准和接口标准的特点
总线标准与接口标准在概念上是不同的，但是，往 往把一些接口标准说成是总线标准。其实两者之间 是有区别的，两种标准的特点如下： (1)总线标准的特点：
公用性同时挂接多种不同类型的功能模块； 在机箱内以总线扩展槽形式提供使用； 一般为并行传输； 定义的信号线多且齐全，包括分离的数据、地址 和控制线以及电源线。
数据总线。用于传输数据，采用双向三 态逻辑。ISA总线是16位数据线，EISA总线 是32位数据线，PCI总线是32位或64位数据 线。 总线中数据总线的宽度表示总线数据 的传输能力，反映了总线的性能。
地址总线
是微机传送地址信息用的，采用单向三态逻 辑。总线中的地址数目决定了该总线构成的微机 系统所具有的寻址范围。例如，ISA总线为24位 地址线，可寻址16MB。EISA总线有32位地址 线，可寻址4GB。PCI总线有32位或64位地址线。