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第五章 系统总线 1. 总线基本概念 2. 总线原理 3. 微机系统总线标准 本章要点 总线的基本概念、作用与分类; ? 总线控制原理与时序; PC/XT总线结构及其特点; PC/AT ISA总线结构及其特点; ?EISA总线的结构和特点; PCI总线结构特点和基本参数。 1. 总线基本概念 1.1 什么是总线 1.2 采用总线技术的优点 1.3 总线分类和性能指标 总线的基本工作方式： a.通常是由发送信息的部件分时地将信息发往总线，再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的部件。 b.究竟由哪个部件接收信息，要由CPU给出的设备地址经译码产生的控制信号来决定。 1.2 采用总线技术的优点 1.3 总线分类和性能指标 1.3.1 总线的分类 1.3.2 总线的性能指标 1.3.1 总线的分类 按相对于CPU与其他芯片的位置可分为片内总线、片总线、系统总线和外部总线。 按总线传送信息的类别或总线的功能，可把总线分为地址总线、数据总线和控制总线。 按照总线传送信息的方向，可把总线分为单向总线和双向总线。 1.3.2总线的性能指标 常用的量化指标如下： 总线带宽(最大数据传输速率 MB/S) 总线宽度 工作频率 负载能力 总线带宽、总线宽度、总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上的车流量、车道数和车速的关系。 总线带宽取决于总线宽度和工作频率，总线宽度越宽、工作频率越高则总线带宽越大。 总线带宽的计算公式如下： 总线带宽（Q）=工作频率（f）×总线宽度（W）/N（=8），单位：Mbps（每秒兆字节）. 2. 总线原理 2.1 8086的两种组态 2.2 总线的控制 2.3 总线时序 2.4 数据传送 2.5 总线驱动 2.1 8086的两种组态 2.2 总线的控制 总线的控制贯穿在从总线主部件申请使用总线到 数据传送完毕的整个过程，分为以下几个步骤 （主控Master和从属Slave）： 申请阶段：总线请求、总线仲裁； 寻址阶段：主控模块发出从属模块地址和有关命令； 传送阶段：传送数据、检错和出错处理； 结束阶段：主控模块让出总线。 总线控制线路主要包括：总线仲裁逻辑、驱动器 和中断逻辑等。 2.3 总线时序 2.4 数据传输 总线数据传输的方式： 同步方式：用系统时钟信号作为控制数据传输的时间标准。 异步方式：采用“应答式”传输技术，用“REQ”和“ACK”信号来协调传输过程。 半同步方式：用系统时钟信号来定时，但根据信号线的状态判断传输过程状态，使传输操作与时钟同步。 2.5 总线驱动 总线驱动除考虑信号线外，电源的驱动能力有时也是考虑的重要方面，特别是现在的一些外设总线（如USB总线等），设备的电源完全从总线获得，更应该考虑这个问题。 3. 微机系统总线标准 3.1 系统总线标准 3.2 常见系统总线标准 3.3 其他总线 3.1 系统总线标准 系统总线通常为50~100根信号线，这些信号线可分为五个主要类型： 数据线：决定数据宽度。 地址线：决定直接寻址范围。 控制线：包括控制、时序和中断线，决定总线功能和适应性的好坏。 电源线和地线：决定电源及地线的种类和用法。 备用线：留给厂家或用户自己定义。 3.2 常见系统总线标准 3.2.1 PC/XT、ISA（PC/AT）总线 3.2.2 EISA总线 3.2.3 PCI总线 3.2.1 PC/XT、ISA（PC/AT）总线 PC／XT总线 PC/XT总线有62个引脚，支持8位双向数据传输和20位寻址空间，有8个接地和电源引脚、25个控制信号引脚、1个保留引脚。总线底板上有5个系统插槽，用于I/O设备与PC机连接。该总线的特点是把CPU视为总线的惟一主控设备（master），其余外围设备均为从属设备（slave）。 PC/XT总线技术的计算机结构 PC和PC/XT总线的微机系统结构示意图 ISA总线 PC/AT ISA总线的微机系统结构 3.2.2 EISA总线 EISA总线 为了打破IBM的垄断，1988年9月，Compaq，AST，Epson，HP，Olivetti，NEC等9家公司联合 起来，推出了一种兼容性更优越的总线，即EISA 总线。 EISA总线的微机系统结构 PCI局部总线的特点 线性突发传输 存取延误极小 总线主控及同步操作 独立于CPU的结构 低成本、高效益 兼容性 预留发展空间 PCI总线的微机系统结构 3.3 其他总线 3.3.1 RS-232 3.3.2 USB 3.3.3 EIDE、SCSI 3.3.1 RS-232 RS