【正文】 微機接口技術(shù) 1 第 9章 總線與實用接口知識 微機接口技術(shù) 2 本章要點 （識記） ? 微機接口技術(shù) 3 總線 ? 將計算機系統(tǒng)各個部分連接在一起的就是計算機總線。 ? 總線是許多信號線的集合，是模塊和模塊之間或者設(shè)備和設(shè)備之間進(jìn)行互聯(lián)和傳遞信息的通道。 ? 因為多個設(shè)備連接到總線上，任何一個設(shè)備發(fā)出的信號都可以被其他的所有設(shè)備接收，所以，在同一時間段內(nèi)，只能有一個設(shè)備作為主動設(shè)備發(fā)出信號，其他設(shè)備處于被動接收狀態(tài)。 ? 總線都具有嚴(yán)格規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，因此，按照總線標(biāo)準(zhǔn)研制的計算機系統(tǒng)具有很好的開放性。 微機接口技術(shù) 4 總線標(biāo)準(zhǔn) ? 物理特性： ? 是指總線在機械物理連接上的特性，包括連線的類型、數(shù)量、接插件的幾何尺寸、形狀和引腳線的排列等。 ? 功能特性： ? 總線中每根傳輸線的功能。包括數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線。 ? 電氣特性： ? 總線中每根信號線的傳遞方向、信號的有效電平范圍、動態(tài)轉(zhuǎn)換時間、負(fù)載能力等。通常規(guī)定由 CPU發(fā)出的信號為輸出信號，送入 CPU的信號為輸入信號。總線信號的名稱上有一橫線或信號名稱后有 ，表示該信號低電平有效，否則為高電平有效。 ? 時間特性： ? 總線中任一傳輸線在什么時間內(nèi)有效以及信號線之間信號的時序關(guān)系。 微機接口技術(shù) 5 從 PC/XT到 EISA總線 ? 微機系統(tǒng)采用多模塊結(jié)構(gòu)（ CPU、存儲器、各種I/O模塊），通常一個模塊就是一塊插件板，各插件板的插座之間采用的總線稱為系統(tǒng)總線，又叫I/O通道總線。 ? 本節(jié)介紹 STD/PC/ISA/EISA系統(tǒng)總線 微機接口技術(shù) 6 1. IBM PC總線 ? IBM PC總線簡稱 PC總線或 PC/XT總線，是 IBM PC/XT個人計算機采用的微型計算機總線，是針對 Intel 8088微處理器設(shè)計的。它以 I/O通道形式經(jīng)過擴(kuò)充并經(jīng)驅(qū)動器驅(qū)動以增加負(fù)載能力而連至擴(kuò)充插槽，作為 I/O接口板和主機之間的信息交換通道。 ? IBM PC總線有 62條信號線，包括 8位雙向數(shù)據(jù)總線、 20位地址總線、 6條中斷請求線、 3組 DMA通道控制線、存儲器和 I/O讀寫線、動態(tài) RAM刷新控制線和時鐘信號線、 4條電源線、 3條地址線。 微機接口技術(shù) 7 2. ISA總線 ? ISA（ Industry Standard Architecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)）總線是 Intel公司、 IEEE和 EISA集團(tuán)聯(lián)合在 62線的 PC總線的基礎(chǔ)上經(jīng)過擴(kuò)展 36根線而開發(fā)的一種系統(tǒng)總線。因為開始時是應(yīng)用在 IBM PC/AT機上，所以又稱為 PC AT總線。 ? ISA總線是為采用 80286CPU設(shè)計的，但是兼容這一標(biāo)準(zhǔn)的微機系統(tǒng)還是有很大的市場，目前所用的 28 38 486微機大多采用 ISA總線，即使586和奔騰機也還保留有 1個 ISA總線插槽。 微機接口技術(shù) 8 2. ISA總線 ? ISA總線的主要性能指標(biāo)如下： ? 24位地址線，可直接尋址內(nèi)存容量為 16MB， I/O地址空間為0100H~03FFFH ? 8/16位數(shù)據(jù)線， 62+36引腳 ? 工作頻率 8MHz，最大傳輸率 16MB/s。 ? 中斷和 DMA傳送功能。 ? ISA總線接口信號共 98個，均連接到主板的 ISA總線插槽上。 ISA插槽長度 ，由基本的 62線 8位插槽和擴(kuò)展的 36線 16位插槽兩部分組成。除了數(shù)據(jù)和地址線的擴(kuò)充外，還擴(kuò)充了中斷和 DMA請求、應(yīng)答信號。若只是用基本插槽時，可用 8位數(shù)據(jù)寬度及 20位地址，需要使用 16位數(shù)據(jù)或 20位以上的地址及其他擴(kuò)充信號時，則采用 8位基本ISA加 16位擴(kuò)充 ISA的方式。 ? ISA總線接口信號如表 。 微機接口技術(shù) 9 3． EISA總線 ? EISA總線是在 ISA總線的基礎(chǔ)上擴(kuò)展來的， EISA總線采用開放結(jié)構(gòu)，與 ISA兼容。 EISA總線信號由原來 ISA總線的98引腳擴(kuò)展到 198個，具有 32位數(shù)據(jù)線， 32位地址，可以尋址 4GB?？偩€頻率為 ，最大數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到。這樣的高速度很適合于高速局域網(wǎng)、快速大容量磁盤及高分辨率圖形顯示。 EISA總線從 CPU中分離出總線控制權(quán)，是一種智能化的總線，支持多總線主控和突發(fā)傳輸方式，可以直接控制總線進(jìn)行對內(nèi)存和 I/O設(shè)備的訪問而不涉及 CPU，所以極大地提高了整體性能。 ? 為了讓原有的 ISA總線擴(kuò)展卡可以直接用于 EISA總線，EISA總線插槽與 ISA插槽等長等寬，但內(nèi)部被設(shè)計成為雙層引腳，兩層之間由定位鍵限位。上層引腳與 ISA擴(kuò)展卡的信號相對應(yīng)，下層引腳是專門與 EISA擴(kuò)展卡的信號線對應(yīng)。定位鍵使上下兩層的引腳不會和不屬于本層的引腳接觸。 微機接口技術(shù) 10 局部總線 （ PCI、 PCI Express） ? 某些具有高數(shù)據(jù)傳輸率的設(shè)備（如圖形、視頻控制器、網(wǎng)絡(luò)接口等），盡管微處理器有足夠的處理能力，但是總線傳輸卻不能滿足它們高速率的傳輸要求。 ? 為了解決這個矛盾，在微處理器和高速外設(shè)之間增加了一條直接通路，一側(cè)直接面向 CPU總線，一側(cè)面向系統(tǒng)總線，分別通過橋片連接，這就是局部總線。局部總線是直接連接到 CPU總線的 I/O總線，因此使有高需求的外設(shè)和處理器有更緊密地集成，為外設(shè)提供了更寬更快的高速通路。如PCI總線就是一種局部總線。 微機接口技術(shù) 11 PCI總線 ? PCI總線的全稱是外圍部件互聯(lián) (Peripheral Component Interconnect)，它是一種高性能的局部總線，嚴(yán)格規(guī)范，提供高度的可靠性和兼容性，因此成為主流的標(biāo)準(zhǔn)總線，被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代臺式微機、工作站和便攜機。 ? PCI總線的特點 ? 獨立于處理器 ? PCI總線是一種獨立于處理器的總線標(biāo)準(zhǔn)，支持多種處理器，適用于多種不同的系統(tǒng)。在 PCI總線構(gòu)成的系統(tǒng)中，接口和外圍設(shè)備的設(shè)計是針對 PCI總線，而不是針對微處理器的，所以這些設(shè)備可以獨立于處理器設(shè)計和升級，當(dāng)處理器因為過時而需要更換時，接口和外圍設(shè)備仍然可以正常使用。 微機接口技術(shù) 12 PCI總線 ? PCI總線的特點 ? 傳輸效率高 ? PCI總線采用 。在，數(shù)據(jù)總線寬度 32位，最大數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到 133MB/s。如果數(shù)據(jù)總線寬度升級到 64位，則數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)到 266MB/s。 ? 多總線共存 ? PCI總線是通過橋芯片進(jìn)行不同標(biāo)準(zhǔn)信號之間的轉(zhuǎn)換。通過 HOSTPCI橋芯片，實現(xiàn) PCI與 CPU總線相連接；通過 PCIISA/EISA橋芯片，實現(xiàn) PCI與 ISA或者 EISA相連接。這樣，使得多種總線可以共存于一個系統(tǒng)中，慢速和高速設(shè)備就可以分別掛在不同的總線上。 微機接口技術(shù) 13 PCI總線 ? PCI總線的特點 ? 支持線性突發(fā)傳輸。 ? 線性突發(fā)傳輸不同于單次數(shù)據(jù)傳輸，單次傳輸是每傳輸一個數(shù)據(jù)前都要在總線上給出數(shù)據(jù)的地址，而線性突發(fā)傳輸只要在開始的時候?qū)⑹椎刂钒l(fā)到總線上，之后每個時鐘都只傳輸數(shù)據(jù)，而地址自動加 1，這樣的方式適合順序讀寫一批數(shù)據(jù)，可以減少無謂的地址操作，加快數(shù)據(jù)傳輸速度。 ? 支持總線主控方式和同步操作。 ? 掛接在 PCI總線上的設(shè)備有主控和從控兩類。 PCI總線允許多處理器系統(tǒng)中任何一個處理器或其他有總線主控能力的設(shè)備成為主控設(shè)備，對總線實行操作。這樣微處理器內(nèi)部的操作和總線操作可以同時進(jìn)行，而不必要等待總線操作完成。 微機接口技術(shù) 14 PCI總線 ? PCI總線的特點 ? 支持兩種電壓，適用各種機型。 PCI總線支持 5V和，并可以從 5V向 換。 ? 具有即插即用功能。 PCI總線的接口卡上都設(shè)有配置寄存器，系統(tǒng)加電時用程序給這些設(shè)備分配端口地址等系統(tǒng)資源，可以避免使用時發(fā)生沖突。 ? 預(yù)留擴(kuò)展空間。 PCI總線開發(fā)時預(yù)留了足夠的發(fā)展空間，比如，它支持 64位地址 /數(shù)據(jù)多路復(fù)用，這是考慮到新一代的高性能外圍設(shè)備最終將需要 64位寬度的數(shù)據(jù)通道。 PCI的 64位延伸設(shè)計，可將系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸率提高到 264MB/s。 微機接口技術(shù) 15 PCI總線 ? PCI總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? P