第十三章总线

null第十三章、总线第十三章、总线13.1 总线的分类和性能指标 13.2 PC机的局部总线 13.3 微型机系统中的层次化局部总线 13.4 外部总线 13.5 系统总线MULTIBUS13.1 总线的分类和性能指标13.1 总线的分类和性能指标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。总线是计算机中连接各部件的一组公共通信线。 1970年DEC公司PDP-11小型计算机首次采用总线技术。 总线结构的优点： 便于采用模块化结构 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，简化系统设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 总线得到各厂商的支持，便于开发相互兼容的硬件板卡和软件 模块结构便于系统的扩充和升级 便于故障诊断和维修 …...null1．总线规范 ① 机械结构规范。规定模块尺寸、总线插头、边沿连接器等的规格。 ② 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： • 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。 ③ 电气规范。规定信号逻辑电平、负载能力及最大额定值、动态转 换时间等。null2．总线分类 片内总线 局部总线 系统总线 通信总线 在集成电路芯片内部，用来连结各功能单元的信息通路，例如CPU芯片中的内部总线，它是ALU单元和控制器之间的信息通路。 在印刷电路板上连接各芯片之间的公共通路，例如CPU及其支持芯片与其局部资源之间的通道。这些资源包括在板资源，插在板上局部总线扩展槽上的功能扩展板上的资源。例如PC系列机中的8位ISA、16位ISA、EISA、VESA和PCI等总线标准。 又称为内总线，是指模块式微型计算机机箱内的底板总线，用来连接构成微型机的各插件板，它可以是多处理机系统中各CPU板之间的通信通道，也可以是用来扩展某块CPU板的局部资源，或为总线上所有CPU板扩展共享资源之间的通信通道。现在较流行的标准化微机系统总线有16位的MULTIBUS I，STDBUS；32位的MULTIBUS II，STD32和VME等。 又称为外总线，用于微机系统与系统之间，微机系统与外部设备如打印机、盘设备或微机系统和仪器仪表之间的通信通道。 null3、总线的性能： 1）总线宽度 指一次可以同时传输的数据位数 2）总线频率 指总线工作时每秒钟内能传输数据的次数 3）传输率 指每秒钟能传输的字节数13.2 PC机的局部总线13.2 PC机的局部总线 即只是单板机上的I/O扩展总线，不支持多主CPU的并行处理，不存在多CPU共享资源，不存在也不需要总线仲裁。PC机采用开放式的结构，即在底板上设置一些标准扩展插槽(Slot)，要扩充PC机的功能，只要设计符合插槽标准的适配器板，然后将板插入插槽即可。 一、ISA 工业标准总线 ISA是工业标准体系结构(Industrial Standard Architecture)的缩写，是一种在原始IBM PC引入的8位总线结构，1984年在IBM PC/AT中将其扩展到16位。ISA是现代个人计算机的基础，是目前市场上大多数PC系统采用的主要体系结构。 nullISA总线的特点 Industry Standard Architecture工业标准体系结构 由8位的PC总线扩展而成是用于PC/AT机中的总线是16位总线。 80386以上的32位微机系统中也大量采用ISA总线，又称为PC－AT总线。 ISA总线接插槽为62＋36芯长短两个接插槽。null二、MCA总线体系结构 MCA微通道结构总线，也称为PS/2总线，它分为16位和32位两种。16位的MCA总线与ISA总线处理能力基本相同，只是在总线上增加了一些辅助扩展功能而已。而32位MCA则是一种全新的系统总线结构，它支持186针插接器的适配器板，系统总线上的数据宽度为32位，可同时传送4字节数据。有32位地址线，提供4GB的内存寻址能力。此外，MCA还提供一些ISA总线所没有的功能，如地址线均匀分布而减少电磁干扰，增加了数据的可靠性；有自己的处理器，并能通过分享总线控制权而独立于主CPU进行自身的工作，从而减轻主CPU的负担；还有能自动关闭出现功能错误的适配器的能力等。因此这种总线能充分利用386，486CPU的强大处理能力，使PC机的整体性能得到很大提高。 null三、局部总线E ISA 1988年9月COMPAQ公司联合HP，AST，AT&T，TANDY，NEC等9家计算机公司，宣布研制一种新的总线标准，这种总线不仅具有MCA的功能，而且与ISA结构完全兼容。这就是扩展的工业标准体系结构EISA(Extended Induslrial Standard Architecture)总线。 E ISA总线的数据传输速率可达33MB/s，以这样高的速度进行32位的猝发传输。因此很适合高速局域网、快速大容量磁盘及高分辨率图形显示，其内存寻址能力达4GB。EISA还可支持总线主控，可以直接控制总线进行对内存和I/O设备的访问而不涉及主CPU。 null EISA总线的特点 Extended Industry Standard Architecture 扩展的工业标准总线 是ISA总线的扩展 支持多个总线主控器 增加突发式传送Burst Transfer 高性能的32位标准总线 可同时存在多个master 由EISA总线提供公平的循环优先的总线仲裁。null四、局部总线VESA VESA总线是1992年8月由VESA(视频电子标准协会)公布的基于80486CPU的32位局部总线。VESA总线支持16MHz到66MHz的时钟频率，数据宽度为32位，可扩展到64位。与CPU同步工作时，总线传送速率最大为132MB/s，这对于需要快速响应的视频、内存及磁盘控制器等部件都可通过VESA局部总线连接到CPU上，使系统运行速度更快。但是VESA总线是一种在CPU总线基础上扩展而成的。这种总线使I/O速度可随CPU的速度不断加快而加快。它是与CPU类型相关的，因此开放性差，并且由于CPU总线负载能力有限。目前VESA总线扩展槽只支持3个设备。实际是VESA总线并不是新标准，所有VESA卡都占用一个ISA总线槽和一个VESA扩展槽。 null五、PCI总线 1992年初，Intel联合IBM、Compaq、DEC、Apple等大公司创立了PCI局部总线标准。PCI是“Peripheral Component Interconnect”的缩写，即外围元件互联。PCI总线支持33MHz的时钟频率，数据宽度为32位，可扩展到64位，数据传输率可达132MB/s~264MB/s。 PCI总线通常称为夹层总线（Mezzanine Bus），因为在传统的总线结构上多加了一层。PCI旁路了标准I/O总线，使用系统总线来提高总线时钟速率，获取CPU的数据通道的全部优势。PCI规范确定了3种板的配置，每一种都是为一个特定的系统类型设计的，配有专门的电源需求。5v规格适用于固定式计算机系统，3.3v规格适用于便携式机器，通用规格适用于能在两种系统中工作的主板和板卡。表8-3给出了5v规格PCI引脚安排。 作为另一个重要特性，事实上PCI已经成为Intel即插即用（PnP）规范的典范。这意味着PCI卡上无跳线和开关，而代之以通过软件进行配置。 nullPCI总线的主要特点 1. 突出的高性能 33MH/66MHz同步总线操作，传输速率528MB/S (66MHz, 64位)，支持burst突发、猝发传送。 2. 良好的兼容性 PCI总线部件和插件接口相对于处理器是独立的。 支持不同结构的处理器。 3. 支持PnP — 即插即用，PCI.2.2支持热插拔 PCI设备中有存放设备具体信息的寄存器。这些信息使BIOS和OS层的软件可以自动配置PCI总线部件及插件。null 4. 多主设备能力— 总线仲裁能力 允许PCI主设备-从设备间实现“点到点”对等存取。 5. 适度地保证了数据的完整性，提供数据和地址奇偶校验功能。 6.优良的软件兼容性 7.定义了两种电压的信号环境 3.3V-5V的组件技术使电压平滑过渡。 8.相对的低成本null 采用最优化的芯片，多路复用体系结构，通过地址数据复用，减少了总线信号引脚。 PCI总线为系统提供了一个高速数据传输通路。系统内的各设备可以直接或间接地挂在总线上。各个设备通过局部总线可以完成数据的快速传送。从而解决了使用传统的I/O总线(ISA/EISA)系统中数据传输的瓶颈问 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 。 nullPCI总线信号null PCI总线的发展 1992年6月22日发布PCI 1.0版技术规范； 1993年4月发布PCI 2.0修订版； l995年l季度发布PCI 2.l修订版； l998年l2月完成、l999年2月发布PCI 2 .2修订版。 几乎所有的X86桌面操作系统—Windows、Linux都支持PCI总线设备。 一、PCI-X总线 2000年，PCI-SIG组织发表了新的、更快速的PCI-X总线。nullnullnull PCI-Express总线 由Intel主导制订的PCI-Express就是一种高性能的I/O总线。 PCI-Express被称为第三代I/0总线技术，第一代指ISA总线，第二代指PCI总线，第三代即指PCI-Express，所以原名称为“3GIO”(Third Generation Input/Output)。null PCI-X可以支持的频率有66/l00/l33MHz，在不同的工作频率下，PCI-X能控制的外设数量不同： 66MHz下，PCI-X控制器最多可支持4个PCI设备； 100MHz下，PCI-X控制器最多可支持2个PCI设备； 133MHz下，PCI-X控制器只能支持1个PCI设备,在64位总线下，拥有1066MB/S的带宽，这对光纤接口，千兆以太网接口等对带宽要求很高的应用而言，具有很大优势。 PCI-X和PCI设备既能单独存在于系统中，也能共存于—个系统。 PCI-X当前主要应用于服务器、工作站、嵌入式系统和信息交换环境。 CPU总线和PCI总线由桥接电路（习惯上称为北桥芯片）相连。 PCI总线和ISA/EISA总线之间也通过桥接电路（习惯上称为南桥芯片）相连。null PCI-Express采用串行通信模式，以及同0SI网络模型相类似的分层结构，该分层结构自上至下内软件层、会话层、事务处理层、数据链路层和物理层组成，其具体的信号是一对低电压、分离驱动的电脉冲，一时负责传送，一对负责接收，并通过一个被称为MSI(Message Signaled Interrupt，基于通信信号的中断控制)的轮询方法来管理中断请求、电源管理请求和复位请求等系统信息。null PCI-Express的设计标准是 — 完全连续的I/0结构(串行I/0互联);速度可望超过lOGB/S；点对点的连接；低针数接口。 PCI-Express是对现有总线技术的一次突破，依照内部独立数据传输通道的数量，可以被PCI-Express可以被配置成x1、x2、x4、x8、xl6、x32甚至于更高，目前PCI-Express最高规格为x32。 在xl规格下的数据传输带宽为3l2.5MB/S； 在x32规格下的数据传输带宽为10GB/S； PCI-Express总线将首先在服务器领域得到应用和普及。 13.3 微型机系统中的层次化局部总线13.3 微型机系统中的层次化局部总线13.4 外部总线13.4 外部总线 外部总线用于计算机之间、计算机和一部分外设之间的通信，也称为通信总线。常用的有：外部总线IDE和EIDE、外部总线SCSI、 外部总线RS-232-C、通用串行总线USB。 IDE总线是专门为主机和硬盘子系统连接而设计的外部总线，也适用于和软盘、光驱的连接， IDE也称为ATA接口。当前，在微机系统中，主机和硬盘子系统之间都采用IDE或EIDE总线连接。 EIDE后来称为ATA-2，此后又在此基础上改进为S.M.A.R.T技术，能够对硬盘可能发生的故障向用户预先发警告。 SCSI是一种并行通信总线，其特点是传输速度快、可靠性高、并且可以连接众多外设设备。 RS-232-C是一种串行总线标准，在当前微机系统中使用时，要进行TTL电平和RS-232-C电平的转换。 USB是Intel、Compaq、IBM等公司共同制定的串行接口标准，USB可使中速、低速的串行外设都很方便地与主机连接，不需要外接接口卡，并在软件配合下支持即插即用功能。nullUSB 总线USB(Universal Serial Bus)通用串行总线 USB是由Intel、IBM、Microsoft、Compaq、Digital、NEC、Northern Telecom七家公司联合推出的一种串行总线规范.1996推出USB1.0版本：低速1．5MbPs、高速12MbPs 2000．4推出USB2.0版本： 低速1．5MbPs、全速12MbPs、 高速达480 MbPsnull1．即插即用，可自动识别总线上的设备并为其配置软件和硬件资源。 2．可以动态连接和重新配置外设，支持热插拔功能。 3．总线上的设备的传输带宽可以从几Kbps／到几百Mbps，速率最高可达480Mbpss。 4．允许最多达127台USB设备同时操作。 5．可向USB总线上设备供电，USB设备也可自备电源。 6．具有很高的容错性能，协议中规定了出错处理和差错恢复机制。 此外USB总线还具有使用灵活、性价比高等特点。 USB的主要特点null既是USB设备 又是USB HUBnullUSB设备状态和总线枚举过程 高性能串行总线标准IEEE1394高性能串行总线标准IEEE1394 主要用于信息家电null接口采用6芯电缆和6针插头，其中4根信号线组成两对双绞线传送信息，2根电源线，向被连接设备提供电源。 在电缆环境下，传送速率有98.304 Mb/s、196.608 Mb/s和393.216 Mb/s。正在制订的还有1 Gb/s。 13.5 系统总线MULTIBUS13.5 系统总线MULTIBUS Multi bus I和Multi bus II简称为MB I和MB II。MB I系统总线是Intel公司1974年提出的用于SBC微型计算机系统的总线，所以又称SBC多总线。这是一种16位多处理机的标准计算机系统总线，并由国际标准化会议承认而定名为IEEE796。20世纪80年代末由于32位高速CPU的问世， 1985年Intel公司推出适应32位微机的总线MB bus II(IEEE1296)，它是由16位的MB I扩展而来的。MB II具有自动配置系统的能力，数据传输率可达40MB/s(MB I数据传输率只有10MB/s)。