第3章 微型计算机总线系统

第3章 微型计算机总线技术本章主要内容：☆ 微型计算机总线概述 ☆ 微型计算机常见的系统总线

☆ 微型计算机常见的外部总线

§1 概述一、什么是总线总线：是一组能为多个功能部件服务的公共信息传送线路，是计算机各部件之间的传送数据、地址和控制信息的公共通路，它能分时 地发送与接收各部件的信息。

二、总线的组成数据总线 总线的 组成传输计算机内部所有的数据信息

地址总线

传输计算机内部所有的地址信息

控制总线

传输计算机内部所有的控制或状态信号

§1 概述三、总线的分类按照总线在微机结构中所处的位置,可分为：

片内总线：CPU芯片内部各功能单元电路之间传送信息用的总线。 芯片总线(片级总线):同一块电路板上CPU芯片与外围芯片之间 的互连。

系统总线(板级总线):微机系统多数采用模块结构，一个模块就是一个电路板，各电路板的插座之间就是采用系统总线连接的。 系统总线一定是规范化的，可通用的，必须服从某一总线标准。

外部总线(外总线):用于微机系统之间的通讯网络或用于微机系统与电子仪器和其它设备的连接。如串行总线EIA-RS232等。

§1 概述四、总线的标准化与总线的性能指标1.总线的标准化不同厂商生产的相同功能的部件互 换使用 ——要求总线标准化。

不同的总线下列特性不同：(1)物理特性：即总线的物理连接方式； (2)功能特性 ：功能特性描述总线中每一根线的功能 ；

(3)电气特性 ：定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围 ；(4)规程特性：定义各条物理线路的工作规程和时序关系。 2.总线的性能指标

(1)总线宽度：能同时传送数据的二进制位数 ，单位为位(bit) 。(2)总线频率 :一秒钟能够传送数据的次数，通常用MHz表示 。 (3)总线带宽:每秒钟总线上可传送的数据总量，通常以MB/s为单位。

总线带宽=(总线宽度/8位)×总线频率

§1 概述五、总线数据 传输的过程

请求总线利用总线进行信息传送的主控模块申请总线，以便 取得总线控制权。

总线仲裁多个主控模块同时申请总线使用权时，系统根据某种 算法做出裁定，把总线的控制权赋予某个主控模块。

寻址(目的寻址)主控模块取得总线控制权后，由该模块进行寻址， 通知被访问的模块进行信息传输。

信息传输主控模块与访问模块之间进行数据传输。

错误检测

§2 常用系统总线一、微型计算机总线的发展： 1981年 PC/XT使用的XT总线或PC总线(8位)

1984年 PC/AT使用的AT总线即ISA总线(16位) 1988年 386使用的EISA总线(32位) 1989年 486使用的VESA总线(32位局部总线)

1993年 Pen

tium使用的PCI总线(32位) 1997年 PII使用的AGP总线(32位) 1999年 Pentium III/4使用的PCI-X总线(扩展的PCI总线)

2002年 Pentium 4 使用的PCI Express总线(串行) 1995年 USB总线(外部串行总线) 1995年 1394总线(火线，外部高速串行总线)

§2 常用系统总线二、PC/XT总线： 1. PC/XT总线简介 PC/XT总线专指IBM 公司1981年推出的基于准16位机PC/XT机使用的 总线，也称为8位ISA总线，它是微型计算机系列总线发展的起点 。 2. PC/XT总线的特点： (1) PX/XT总线支持1KB的I/O地址空间、20位存储器地址空间、8位数据 存取。 (2) 每个双列扩展槽有62个引脚，代表不同信号。每个扩展槽对应管脚 意义相同的连在一起，再连到总线的相应信号线上，故接口卡可插于任意扩 展槽中。

(3)除满足特殊需要的12V电源外，其他信号均与TTL电平兼容。

§2 常用系统总线3.PC/XT总线的信号线

GND RESET +5V IRQ2 -5V DRQ2 +12V CARD SLCTD -12V GND MEMW MEMR IOW IOR DACK3 DRQ3 DACK1 DRQ1 DACK0 CLK IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 IRQ3 DACK2 T/C ALE +5V OSC GND

地址线：20根数据线：8根 控制线：21根 状态线：2根

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

B

A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

IOCHK D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0

数据线D7~D0

IOCHRDY AEN A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A12 A11 A10 A9 A8 A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0

地址线A19~A0

§2 常用系统总线控制线 AEN:地址允许信号 (高电平为DMA总线周期) ALE:地址锁存允许信号(下降沿锁存) IOR#/IOW#:I/O读写控制 MEMR#/MEMW#:存储器读写控制 T/C:DMA终止计数信号 DRQ3~DRQ1:DMA请求信号 IRQ7~IRQ2:中断请求信号 DACK3~DACK0:DMA响应信号 RESET:系统复位信号。 状态线 +5V、-5V +12V、-12V GND 辅助与电源线 OSC: 振荡信号 CLK: 时钟信号

IOCH RDY——I/O通道准备好IOCHCK——I/O通道校验

§2 常用系统总线三、ISA总线：1. ISA总线简介

ISA(Industry Standard Architecture)总线是于1984年由Intel、IEEE和EISA集团联合开发出的工业标准体系结构总线。 2. ISA总线的特点： (1) 支持64KB的I/O地址空间、24位存储器地址空间、8/16位数据存 取、15级硬件中断、7个DMA通道等。 (2) 16位ISA总线是一种多主控(Multi Master)总线，可通过系统 总线扩充槽中的 的信号线实现。 (3) 支持8种类型的总线周期，分别为8/16位的存储器读周期、8/16 位的存储器写周期、8/16位的I/O读周期、8/16位的I/O写周期、中断请求 和中断响应周期、DMA周期、存储器刷新周期和总线仲裁周期。

§2 常用系统总线3. ISA总线的信号线简介16位/8位总线，用于286~P4 数据宽度=16位，总线频率=8MHz,数据传输率=16MB/S16位 槽 插 A1 外 B1 A1 单 ： 位 mm 138.5 B31 10.16

8位 槽 插 A31 C1 A31 D1 D18 扩 部 展 分 C18 内

2.54

§2 常用系统总线3. ISA总线的信号线简介GND RESETDRV +5V IRQ9 -5V DRQ2 +12V OWS -12V GND SMEMW SMEMR IOW IOR DACK3 DRQ3 DACK1 DRQ1 REFRESH CLK IRQ7 IRQ6 IRQ5 IRQ4 IRQ3 DACK2 T/C BALE +5V OSC GND

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

B

A

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

IOCHK SD7 SD6 SD5 SD4 SD3 SD2 SD1 SD0

MEMCS16 IOCS16 IRQ10 IRQ11 IRQ12 IRQ13 IRQ14 DACK0 DRQ0 IOCHRDY DACK5 DRQ5 AEN DACK6 SA19 DRQ6 SA18 DACK7 SA17 DRQ7 SA16 +5V SA15 MASTER SA14 GND SA13 SA12 SA11 SA10 SA9 SA8 SA7 SA6 SA5 SA4 SA3 SA2 SA1 SA0

1 D 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

C 12 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

SBHE LA23 LA22 LA21 LA20 LA19 LA18 LA17 MEMR MEMW SD8 SD9 SD10 SD11 SD12 SD13 SD14 SD15

ISA总线扩 展插槽

ISA总线基 本插槽

§2 常用系统总线四、PCI (Peripheral Component Interconnect)总线简介：

自学

§3 常用外设总线一、RS-232总线简介：

RS-232总线是由EIA(美国电子工业联合会)与Bell公司一起开发的协议，它已被广泛应用于微机与微机之间、微机与外部设备之间的数据通 信。 RS-232的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE) 之间串行二进制数据交换接口技术标准”。工业控制的RS-232口一般只 使用RXD、TXD、GND三条线。RS-232总线的详细内容请参阅第12章。

§3 常用外设总线二、IEEE1394总线： 1.IEEE1394简介：

IEEE1394接口是苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口(firewire)。 2.IEEE1394的主要特点： 优越的实时性； 连接方便，支持热插拔、即插即用功能； 总线直接提供电源； 通用性强。 3. IEEE1394总线的接口信号：TPA+ TPB+ VP TPA TPB VG

§3 常用外设总线三、USB通用串行总线： 1. USB总线简介： USB(Universal Serial Bus)是一种新型的外设接口标准， 采用通用连接器和自动配置及热插拔技术和相应的软件,实现资源

共享和外设的简单快速连接。2. USB总线的主要特点： 使用方便； 传输速度快； 连接灵活； 独立供电。

作业简述以下PC/XT总线接口信号的含义： A16-A0、D7-D0、AEN、ALE、IOR#、IOW#、MEMR#、 MEMW#、IRQX 、RESET、CLK、OSC。

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