最新計算機 總線技術(shù)及其應用

1、微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日最新計算機 總線技術(shù)及其應用微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l在計算機系統(tǒng)中，總線實現(xiàn)了芯片與芯片、插板與插板、系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接和通信?？偩€是計算機系統(tǒng)與外圍設(shè)備實現(xiàn)互連的重要組成部分，它的實現(xiàn)直接影響到整個系統(tǒng)的功能和性能。本章首先介紹總線的分類及性能指標，然后系統(tǒng)闡述總線的判決和握手技術(shù)。最后在此基礎(chǔ)上詳細的介紹系統(tǒng)總線、局部總線及外部總線的標準等。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.1概述9.

2、1.1總線及總線的分類1.總線的功能總線是計算機各部件之間進行通信的通道，其作用是連接計算機五大部件（運算器、控制器、存貯器、I/O設(shè)備），傳遞信息。CPU模塊CPU模塊存儲器模塊存儲器模塊I/O接口模塊I/O接口模塊微處理器微處理器存儲器存儲器片總線片總線外圍接口外圍接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線接口接口存儲器存儲器系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線接口接口外圍控制器外圍控制器外圍接口外圍接口系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線接口接口外圍設(shè)備外圍設(shè)備外圍設(shè)備外圍設(shè)備外總線外總線系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線外圍設(shè)備外圍設(shè)備外外總總線線圖6.1 微型計算機的各級總線圖6.1 微型計算機的各級總線微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大

3、學出版社2013年4月24日2、總線分類一、數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和電源總線二、片內(nèi)總線、內(nèi)部總線和外部總線三、并行總線和串行總線微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.1.2總線標準l在總線標準中，主要規(guī)定總線結(jié)構(gòu)的外形、在總線標準中，主要規(guī)定總線結(jié)構(gòu)的外形、相關(guān)尺寸及其排列方式、地址線的數(shù)目、相關(guān)尺寸及其排列方式、地址線的數(shù)目、數(shù)據(jù)的位數(shù)、有關(guān)控制信號及時鐘同步方數(shù)據(jù)的位數(shù)、有關(guān)控制信號及時鐘同步方式等。式等。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l總線標準的特性：l物理特性：物理特性是

4、指總線物理連接的方式，包括總線的 根數(shù)、總線的插頭和插 座是什么形狀的及引腳是 如何排列的等。l功能特性：功能特性描述的是一組總線中每一根線的功能是 什么。l電氣特性：電氣特性定義每一根線上信號的傳遞方向以及有 效電平范圍。l時間特性：時間特性定義了每根線在什么時候有效，這涉及 到總線操作的時序問題。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l常見的總線標準：l（1）ISA總線， l（2）EISA總線l（3）VESA總線l（4）PCI總線l（5）USB總線微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.1.3

5、總線的性能指標總線的性能指標如下：(1) 總線寬度：8位、16位、32位和64位（數(shù)據(jù)總線位數(shù)） (2) 標準傳輸率。在總線上每秒鐘傳輸?shù)淖畲笞止?jié)量 每秒多少兆字節(jié)：MBps (3) 時鐘同步異步 同步總線 異步總線(4) 數(shù)據(jù)總線地址總線的多路復用和非多路復用(5) 信號線數(shù)：AB、DB、CB信號線的總和，說明系統(tǒng)的復雜程度。(6) 負載能力(7) 總線控制方式 突發(fā)傳輸、并發(fā)工作、自動配置、仲裁方式、邏輯方式、中斷方式等(8) 擴增電路板尺寸(9) 其他指標 電源電壓是5V還是3. 3V 能否擴展64位寬度等微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月2

6、4日9.2總線判決和握手技術(shù)l9.2.1總線操作與總線操作周期l1.總線主設(shè)備和總線從設(shè)備l主設(shè)備：總線的主設(shè)備是指在獲取總線控制權(quán)后，能啟動數(shù)據(jù)的傳輸、發(fā)出地址或讀寫控制命令并控制總線上的數(shù)據(jù)傳送過程的模塊。例如數(shù)值數(shù)據(jù)處理器、輸入輸出處理器等。 l從設(shè)備：總線從設(shè)備是指本身不具有總線控制能力，但能夠?qū)偩€主設(shè)備提出的數(shù)據(jù)請求作出響應，接受主設(shè)備發(fā)出的地址（并進行譯碼）和讀/寫命令并執(zhí)行相應的操作的模塊。例如內(nèi)存模塊I/O接口 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2.總線數(shù)據(jù)傳輸l總線請求和仲裁階段: 當系統(tǒng)中有多個主模塊的時候，任何一個

7、主模塊需要使用總線都必須向總線仲裁機構(gòu)提出總線請求，由 總線仲裁機構(gòu)決定下一個傳輸周期的總線使用權(quán)該給哪個模塊。l尋址階段: 取得了總線使用權(quán)的主模塊，發(fā)出本次要訪問的從模 塊的存儲器地址或I/O端口地址以及有關(guān)的命令，通過譯碼使參 與此次傳送操作的從模塊被選中并開始啟動。l數(shù)據(jù)傳送階段: 主模塊和從模塊之間進行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)由源模 塊(可能是主模塊也可能是從模塊)發(fā)出，經(jīng)過數(shù)據(jù)總線流入目的 模塊。l結(jié)束階段: 主模塊和從模塊的有關(guān)信息均從總線上撤除，讓出總 線，以便其他模塊可以繼續(xù)使用。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l9.2.2總線使用

8、權(quán)的分配 由于每個主設(shè)備都能夠控制總線，必然存在對總線資源的爭用，總線使用權(quán)的分配即總線的控制問題。根據(jù)分配總線使用權(quán)的原則，可以將仲裁算法分為優(yōu)先級算法和公平仲裁算法。l1、優(yōu)先級仲裁 優(yōu)先級仲裁可以根據(jù)系統(tǒng)中各主設(shè)備的重要性給各主設(shè)備規(guī)定不同的優(yōu)先級，當多個主模塊爭用總線時，優(yōu)先級最高的一個獲得總線使用權(quán)。多用于共享總線的I/O子系統(tǒng)之間。 l2、公平仲裁 公平仲裁策略是采用特定的算法盡可能保證所有總線主設(shè)備在宏觀上獲得總線使用權(quán)的機會或機會均等。對多個平等的通信信道的處理往往就采用公平仲裁算法。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.2

9、.3總線仲裁技術(shù)l按照總線仲裁電路的位置不同，仲裁方式分為集中式仲裁和分布式仲裁兩類。l1、集中式仲裁 集中式仲裁中每個功能模塊有兩條線連到中央仲裁器：一條是送往仲裁器的總線請求信號線BR，一條是仲裁器送出的總線授權(quán)信號線BG。根據(jù)仲裁原理不同，集中式仲裁又分為鏈式查詢方式、計數(shù)器定時查詢方式和獨立請求方式。l2、分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個潛在的主方模塊都有自己的仲裁號和仲裁器，多個仲裁器競爭使用總線。當它們有總線請求時，把它們唯一的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應，并撤消它的仲裁號。最后，獲勝者

10、的仲裁號保留在仲裁總線上。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l鏈式查詢方式 BG（Bus Grant）信號以串行方式向下傳遞進行裁決。離總線仲裁器越近的部件優(yōu)先級越高?？偩€控總線控制器制器部件部件0部件部件1部件部件n-1BSBRBG數(shù)據(jù)與地址總線數(shù)據(jù)與地址總線BB（Bus Busy）：總線）：總線忙信號，忙信號，BB有效說明總有效說明總線正被占用。線正被占用。BR（Bus Request）:總線總線請求信號，請求信號，BR有效說明有效說明至少有一個部件正在申請至少有一個部件正在申請總線使用權(quán)。總線使用權(quán)。 電路簡單，便于增減總線電路簡單，

11、便于增減總線設(shè)備。仲裁速度慢，優(yōu)先設(shè)備。仲裁速度慢，優(yōu)先級不能改變。級不能改變。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l計數(shù)器定時查詢方式（輪詢判決） 不使用BG信號線，但需用地址總線。若總線上有N個部件，則在總線控制部件內(nèi)設(shè)置一個計數(shù)器，可以從0計數(shù)至N-1, 每個值對應一個部件。不論哪個部件要使用總線，均通過BR 提出申請?？刂撇考ㄟ^地址總線定時送出計數(shù)器的當前值。提出申請的部件檢查地址總線，若發(fā)現(xiàn)其上的值與自己的編號相等，則取得總線使用權(quán)，并通過置BB有效通知控制部件。若控制部件在一定時間內(nèi)未收到BB有效，則令計數(shù)器加1或減1，發(fā)下一個地

12、址。計數(shù)器的值可由軟件設(shè)置，故優(yōu)先級控制非常靈活。 總 線 控 制器部件0部件1部件n-1BSBR數(shù)據(jù)與地址總線計數(shù)值微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l獨立請求方每一個共享總線的設(shè)備均有一對總線請求線BRi和總線授權(quán)線BGi。當設(shè)備要求使用總線時，便發(fā)出該設(shè)備的請求信號?？偩€仲裁器中有一個排隊電路，它根據(jù)一定的優(yōu)先次序決定首先響應哪個設(shè)備的請求，給設(shè)備以授權(quán)信號BGi。 總線控制器部件0部件1部件n-1BSn-1BRn-1數(shù)據(jù)與地址總線BG1BR1BS0BR0微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月2

13、4日l2、分布式仲裁 不需要中央仲裁器，每個潛在的主方模塊都有自己的仲裁號和仲裁器，多個仲裁器競爭使用總線。當它們有總線請求時，把它們唯一的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應，并撤消它的仲裁號。最后，獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。l所有參與本次競爭的各主設(shè)備將設(shè)備競爭號CN取反后打到仲裁總線AB上，以實現(xiàn)“線或”邏輯。AB線低電平時表示至少有一個主設(shè)備的CNi為1，AB線高電平時表示所有主設(shè)備的CNi為0。 l競爭時CN與AB逐位比較，從最高位（b7）至最低位（b0）以一維菊花鏈方式進行，只有上一位競爭

14、得勝者Wi+1位為1。當CNi=1，或CNi=0且ABi為高電平時，才使Wi位為1。若Wi=0時，將一直向下傳遞，使其競爭號后面的低位不能送上AB線。 l競爭不到的設(shè)備自動撤除其競爭號。在競爭期間，由于W位輸入的作用，各設(shè)備在其內(nèi)部的CN線上保留其競爭號并不破壞AB線上的信息。 l由于參加競爭的各設(shè)備速度不一致，這個比較過程反復（自動）進行，才有最后穩(wěn)定的結(jié)果。競爭期的時間要足夠，保證最慢的設(shè)備也能參與競爭。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.2.4信息在總線上的傳送方式l1、串行傳送 當信息以串行方式傳送時，只有一條傳輸線，而且采用脈沖

15、傳送。在串行傳送的時，按順序傳送來表示一個數(shù)碼的所有二進制位（bit）的脈沖信號，每次一位。通常以第一個脈沖信號表示數(shù)碼的最低有效位，最后一個脈沖表示數(shù)碼的最高有效位。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2、并行傳送用并行方式傳送二進制信息時，對要傳送的數(shù)碼的每個數(shù)據(jù)位都需要一條單獨的傳輸線。信息由多少二進制位組成，就需要有多少條傳輸線，從而使得二進制數(shù)“0”或“1”在不同的傳送線上傳輸。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l3、分時傳送 分時傳送有兩種概念。一種是采用總線復用方式，某個傳輸

16、線上及傳送地址信息，又傳送數(shù)據(jù)信息。為此必須劃分時間片，以便在不同的時間間隔中完成地址傳送和數(shù)據(jù)傳送的任務(wù)。分時傳送的另一種概念是共享總線的部件，分時使用總線。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.2.5總線通信協(xié)議總線上數(shù)據(jù)為了高速可靠的進行傳輸，必須有某種總線聯(lián)絡(luò)（握手）技術(shù)?？偩€傳輸有以下四種握手方式：l同步方式l異步方式l半同步方式l分離方式微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日21同步方式同步方式l總線上的主、從設(shè)備在同一時鐘的控制下進行傳送，傳輸周期（即總線周期）是固定的。l例如：

17、PCI總線，CPU與內(nèi)存（不插入TW）等l特點：適合高速傳輸便于電路設(shè)計適應性不好設(shè)備速度不一樣時，必須以響應速度最慢設(shè)備的速度運行設(shè)計完成后，不能更改微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日22異步方式異步方式l采用應答式傳輸方式。使用請求線（REQ或READY）和應答線（ACK）來協(xié)調(diào)傳輸過程l不依賴系統(tǒng)時鐘信號圖圖6 6. .6 6 全全互互鎖鎖總總線線協(xié)協(xié)定定示示意意圖圖發(fā)發(fā)送送方方接接收收方方總總線線READYACK（a a）信信號號連連接接DATAREADYACK（b b）時時序序關(guān)關(guān)系系微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出

18、版社清華大學出版社2013年4月24日異步總線協(xié)定異步總線協(xié)定l全互鎖方式全互鎖方式發(fā)送方接收方1. READY=13. ACK=12.接收數(shù)據(jù)4. READY=05. ACK=01. READY=1一個總線周期下一個總線周期微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日異步總線協(xié)定異步總線協(xié)定l優(yōu)點優(yōu)點 不同速度的設(shè)備可以協(xié)同工作，適應性強不同速度的設(shè)備可以協(xié)同工作，適應性強 快快：高速度快快：高速度 快慢：低速度快慢：低速度l缺點缺點 握手過程復雜，總線周期較長握手過程復雜，總線周期較長 傳輸速度不固定，取決于模塊的訪問速度傳輸速度不固定，取決于模塊

19、的訪問速度 死鎖死鎖微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日25半同步方式半同步方式l是前兩種方式的折衷。有同步時鐘，但傳輸周是前兩種方式的折衷。有同步時鐘，但傳輸周期（總線周期）可變。增加一條信號線（如期（總線周期）可變。增加一條信號線（如Ready），），主主設(shè)備監(jiān)視該信號線了解選中的從設(shè)備監(jiān)視該信號線了解選中的從設(shè)備是否準備好，否則插入等待狀態(tài)，延長傳設(shè)備是否準備好，否則插入等待狀態(tài)，延長傳送周期送周期l例如：例如：ISA總線等總線等l特點特點 適應性好適應性好 兼有同步方式的速度兼有同步方式的速度微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大

20、學出版社清華大學出版社2013年4月24日半同步總線協(xié)定半同步總線協(xié)定l使用使用WAIT或或READY信號信號0，表示存儲器或，表示存儲器或I/O設(shè)備未準備就緒，需等待設(shè)備未準備就緒，需等待;1，表示存儲器或，表示存儲器或I/O設(shè)備已經(jīng)就緒，可以傳送數(shù)設(shè)備已經(jīng)就緒，可以傳送數(shù)據(jù)據(jù)T1T2T3T4TwTw檢查Ready信號,Ready=0時需要插入TW狀態(tài)； Ready=1時結(jié)束TW狀態(tài)，進入T4狀態(tài)T1Ready微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日分離式總線協(xié)定分離式總線協(xié)定主設(shè)備從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)地址和命令讀出的數(shù)據(jù)T讀出的數(shù)據(jù)送上總線主設(shè)備占用

21、總線的時間從設(shè)備主設(shè)備數(shù)據(jù)讀入主設(shè)備從主控模塊通過總線向從模塊發(fā)出地址和讀寫命令開始，到整個傳輸周期結(jié)束，總線完全是由該主控模塊以及從模塊占用。但并非整個傳輸周期中總線都得到了充分利用。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日分離式總線協(xié)定分離式總線協(xié)定主設(shè)備從設(shè)備讀取數(shù)據(jù)期間，交由其它設(shè)備使用地址和命令讀出的數(shù)據(jù)T讀出的數(shù)據(jù)送上總線主設(shè)備占用總線的時間從設(shè)備主設(shè)備數(shù)據(jù)讀入主設(shè)備從設(shè)備占用總線的時間微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日29分離方式分離方式l將傳輸周期（總線周期）分成兩個子周期將傳輸周

22、期（總線周期）分成兩個子周期 子周期子周期1 主模塊發(fā)出地址、控制命令（讀或?qū)懀?。主模主模塊發(fā)出地址、控制命令（讀或?qū)懀?。主模塊釋放總線，供其他模塊使用塊釋放總線，供其他模塊使用 子周期子周期2 從模塊準備好數(shù)據(jù)后，申請總線，獲準后將數(shù)從模塊準備好數(shù)據(jù)后，申請總線，獲準后將數(shù)據(jù)回送主模塊據(jù)回送主模塊l使用在小型機系統(tǒng)中使用在小型機系統(tǒng)中l(wèi)特點特點 大大提高總線的利用率大大提高總線的利用率 適用于多個主模塊的系統(tǒng)適用于多個主模塊的系統(tǒng)微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.2.6總線的負載能力l所謂總線的負載能力即驅(qū)動能力，是指當總線接上負載(接

23、口設(shè)備)后必須不影響總線輸入/輸出的邏輯電平。例如PC總線中的輸出信號，在輸出低電平要吸收電流(由負載流入信號源)，以IOL表示，這時的負載能力就是指當它吸收了規(guī)定電流時，仍能保持邏輯低電平。輸出高電平的負載能力以IOH表示，這是一個由信號源流向負載的輸出電流。當輸出電流超過規(guī)定值時，輸出邏輯電平會降低，甚至變到閾值以下。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.3系統(tǒng)總線和局部總線l最早的最早的PC系統(tǒng)總線是系統(tǒng)總線是IBM公司于公司于1981年推出的基于準年推出的基于準16位機位機PC/XT的總線，的總線，稱為稱為PC總線?？偩€。1984年年

24、IBM公司推出了公司推出了16位機位機PC/AT，其總線稱為，其總線稱為AT總線?？偩€。然而然而IBM公司從未公布過他們的公司從未公布過他們的AT總線規(guī)格，盡管各兼容機廠商模仿出了總線規(guī)格，盡管各兼容機廠商模仿出了AT總線，但還是存在某些模糊不清的解釋。為了能夠更好地開發(fā)外接插板，由總線，但還是存在某些模糊不清的解釋。為了能夠更好地開發(fā)外接插板，由Intel公司、公司、IEEE和和EISA集團聯(lián)合開發(fā)出與集團聯(lián)合開發(fā)出與IBM/AT原裝機總線意義相近的工原裝機總線意義相近的工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)（業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)（Industry Standard Architecture，ISA）總線。并且又于）總

25、線。并且又于1988年，由年，由Compaq、AST、Epson等等9家公司聯(lián)合在家公司聯(lián)合在ISA的基礎(chǔ)上為的基礎(chǔ)上為32位位微處理器推出了擴展的微處理器推出了擴展的ISA（Extended ISA，EISA）總線。）總線。l進入進入1993年后，由于微處理器的飛速發(fā)展，使得年后，由于微處理器的飛速發(fā)展，使得ISA、EISA落后了。微處理落后了。微處理器的高速度和總線的低速度不同步，造成硬盤、圖形卡和其他外設(shè)只能通過器的高速度和總線的低速度不同步，造成硬盤、圖形卡和其他外設(shè)只能通過一個慢速且狹窄的瓶頸發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使一個慢速且狹窄的瓶頸發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，使CPU的高性能受到了嚴重的影響，的高

26、性能受到了嚴重的影響，因而業(yè)界又提出了因而業(yè)界又提出了PC的一項新技術(shù)的一項新技術(shù)局部總線（局部總線（local bus）。目前較為）。目前較為流行的局部總線有兩個：一是流行的局部總線有兩個：一是VESA（Video Electronics Standard Association，VESA）總線，簡稱）總線，簡稱VL總線，另一是總線，另一是PCI（Peripheral Component Interconnect，PCI）總線，）總線，PCI總線是目前總線是目前Pentium微處理器微處理器中廣泛采用的總線。中廣泛采用的總線。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社

27、2013年4月24日9.3.1isa總線lISAISA（Industrial Standard ArchitectureIndustrial Standard Architecture）總線）總線指指IBMIBM公司為適配公司為適配PC/ATPC/AT而于而于19841984年推出的年推出的1616位系統(tǒng)位系統(tǒng)總線標準，它是當初總線標準，它是當初PC/XTPC/XT使用的使用的XTXT總線的擴展，總線的擴展，XTXT總線共總線共6262線，其插卡線，其插卡/ /插座分插座分A A、B B兩面，每面兩面，每面3131線，其中數(shù)據(jù)線寬線，其中數(shù)據(jù)線寬8 8位，地址線寬位，地址線寬2020位（可對位

28、（可對1MB1MB存存儲空間尋址）。儲空間尋址）。XTXT總線后來又稱總線后來又稱ISA 8ISA 8總線?？偩€。lISAISA總線在原總線在原XTXT總線總線6262引線的基礎(chǔ)上再延長出獨立引線的基礎(chǔ)上再延長出獨立的一段，新增加的一段，新增加3636線（線（A A、B B兩面各兩面各1818線），數(shù)據(jù)線線），數(shù)據(jù)線擴至擴至1616位，地址線擴至位，地址線擴至2424位。位。ISAISA總線適配總線適配8/168/16位位數(shù)據(jù)總線傳輸要求，與數(shù)據(jù)總線傳輸要求，與XTXT總線兼容?？偩€兼容。ISAISA總線總線 插槽長插槽長138.5mm138.5mm，相鄰引腳距離，相鄰引腳距離2.54mm2.

29、54mm，基本部分，基本部分與擴展部分相距與擴展部分相距10.16mm10.16mm。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l1ISA總線的主要特性l數(shù)據(jù)傳輸速率最高為8Mbps。l24根地址線，可尋址16MB存儲空間（000000H0FFFFFFH）。l64KB個可尋址的I/O端口（16根地址線，可尋址0000H0FFFFH端口）。l一次可進行16位或8位數(shù)據(jù)存取。l15級硬中斷控制（對應兩片8259A級聯(lián)）。l7個DMA通道（對應兩片8237A-5級聯(lián)）。l可產(chǎn)生I/O等待狀態(tài)。l支持多個主控器（multi-master）。 微機原理與接口技

30、術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日SA0SA19 (20)SD0SD19 (8)I/OCHCKI/OCHRDYAENA面面 B面面GND(3)+5VDC(2)+12VDC-5VDC-12VDCOSCSYSCLKRESETDRV0WSIORIOWSMEMRSMEMWBALET/CIRQ2IRQ7(6)DRQ1DRQ3(3)REFRESHDACK1DACK3(3) ISA總線總線插槽插槽與前與前62條條信號信號電源與地線電源與地線（8 8）時鐘與定時時鐘與定時信號信號（4 4）讀寫控制讀寫控制 信號信號（5 5）中斷與中斷與DMA控制信號控制信號（1414）地址

31、信號地址信號數(shù)據(jù)信號數(shù)據(jù)信號I/O通道通道控制信號控制信號圖圖6.10 ISA6.10 ISA總線插槽與總線插槽與9898條信號條信號LA17LA23 (7)SD8AD15 (8)SBHEMEMRMEMWIRQ1015 (5)(IRQ13除外除外)DRQ0,DRQ57 (4)DACK0,DACK57 (4)MEMCS16I/OCS16MASTER+5VGNDC面面 D面面 ISA總線總線插槽插槽與后與后36條條信號信號微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日類 型信號名稱輸入/輸出（I/O）功能說明時鐘與定位時鐘與定位OSCO振蕩信號：周期振蕩信號

32、：周期70ns，占空比，占空比2 1CLKO系統(tǒng)時鐘：周期系統(tǒng)時鐘：周期167ns，占空比，占空比2 1RESDRVO上電復位，或初始化系統(tǒng)邏輯上電復位，或初始化系統(tǒng)邏輯I零等待狀態(tài)零等待狀態(tài)數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)SD7SD0I/O8位雙向數(shù)據(jù)線，位雙向數(shù)據(jù)線，SD0為最低有效位為最低有效位地址總線地址總線SA19SA0O20位地址線，位地址線，SA0為最低有效位為最低有效位BALEO地址鎖存使能信號，允許鎖存來自地址鎖存使能信號，允許鎖存來自CPU的有效地址的有效地址AENODMA允許信號，允許允許信號，允許DMA控制三總線進行控制三總線進行DMA傳輸傳輸中斷與中斷與DMAIRQ73II/O設(shè)備的中斷請求

33、線，設(shè)備的中斷請求線，IRQ3優(yōu)先級最高優(yōu)先級最高DRQ31II/O設(shè)備的設(shè)備的DMA請求線，請求線，DRQ優(yōu)先級最高優(yōu)先級最高31ODMA應答信號線，分別對應應答信號線，分別對應DRQ31控制總線控制總線T/CODMA通道計數(shù)結(jié)束信號，通道計數(shù)結(jié)束信號，DMA控制器送出控制器送出I/OI/O讀讀I/OI/O寫寫O存儲器讀（小于存儲器讀（小于1MB空間）空間）O存儲器寫（小于存儲器寫（小于1MB空間）空間）I向主板向主板CPU提供提供I/O設(shè)備或擴充存儲器奇偶校驗信息設(shè)備或擴充存儲器奇偶校驗信息I/OCHRDYII/O通道就緒，低電平使總線周期延長，延長的時鐘數(shù)通道就緒，低電平使總線周期延長，

34、延長的時鐘數(shù)15I/O指示刷新周期指示刷新周期電源與地線電源與地線+5V電源電源-5V電源電源+12V電源電源-12V電源電源GND地線地線表表9-1 ISA總線前向兼容總線前向兼容62條信號線條信號線微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日87DAKMASTERMEMRMEMWSBHE16MEMCS16/OCSI表表9-2lSA總線擴展總線擴展36條信號線條信號線類 型信號名稱輸入/輸出（I/O）功能說明控制控制總線總線IRQ1510I中斷請求信號，中斷請求信號，IRQ10優(yōu)先級最高，優(yōu)先級最高，IRQ15最最低低DRQ75DMA請求信號，請求信

35、號，DRQ0優(yōu)先級最高，優(yōu)先級最高，DRQ7最最低低ODMA應答信號，對應應答信號，對應DRQ75控制控制總線總線I其他處理器發(fā)出的主控信號，使其他處理器發(fā)出的主控信號，使CPU總線處總線處于高阻狀態(tài)于高阻狀態(tài)I/O對所有存儲器的讀命令對所有存儲器的讀命令I(lǐng)/O對所有存儲器的寫命令對所有存儲器的寫命令地址地址LA23LA17I/O存儲器最高存儲器最高7位地址線位地址線數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)總線總線SD15SD8I/O高高8位雙向數(shù)據(jù)總線位雙向數(shù)據(jù)總線I/O數(shù)據(jù)高位允許信號數(shù)據(jù)高位允許信號I存儲器存儲器16位芯片選擇信號位芯片選擇信號I/O設(shè)備設(shè)備16位芯片選擇信號位芯片選擇信號電源電源地線地線+5V電源電源

36、GND地線地線微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l3對存儲器和I/O端口尋址 ISA總線有兩組地址信號線：SA19SA0和LA23LAl7。SA19SA0這20根地址線與XT總線一樣，可對存儲器中前1MB空間尋址，LA23LA17為擴展地址線，與SA19SA0合起來可對整個16MB存儲空間進行尋址微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.3.2eisa總線l隨著高性能微處理器的推出，低性能的系統(tǒng)總線隨著高性能微處理器的推出，低性能的系統(tǒng)總線與高性能處理器間產(chǎn)生的瓶頸問題更為突出，特與高性能處理器

37、間產(chǎn)生的瓶頸問題更為突出，特別是當別是當Intel 80486微處理器推出后，解決瓶頸問微處理器推出后，解決瓶頸問題的需求越來越迫切。以題的需求越來越迫切。以Compaq公司為首，包公司為首，包括括HP、AST、Epson等幾家世界著名公司成立了等幾家世界著名公司成立了一個一個“Gang of Nine”組織，于組織，于1989年聯(lián)合推出年聯(lián)合推出了擴展工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)（了擴展工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)（Extension Industry Standard Architecture，EISA）。）。EISA總線既總線既保持了與保持了與PC總線和總線和ISA總線的總線的100%兼容，又能兼容，又能較好地

38、滿足較好地滿足32位微處理器的數(shù)據(jù)傳輸要求，支持位微處理器的數(shù)據(jù)傳輸要求，支持多個總線主控部件、突發(fā)式傳送（多個總線主控部件、突發(fā)式傳送（burst transfer）。）。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日lEISA總線是在ISA總線基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，所以為了與ISA完全兼容，其總線插槽結(jié)構(gòu)分上下兩層，上層為ISA總線引腳，下層為EISA總線引腳（也是98線），兩者通過特殊的結(jié)構(gòu)隔離，這樣既可使ISA的標準擴展卡方便地用于EISA系統(tǒng)中，又可使用標準的32位EISA卡，真正獲得一個高性能、高速度的EISA系統(tǒng)。l1EISA總線的物理結(jié)構(gòu)微機

39、原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2ELSA總線的性能與特點l（1）EISA總線的地址線寬32位，可尋址4GB存儲空間，EISA總線的數(shù)據(jù)線寬32位，在總線控制器控制下，能根據(jù)需要自動地進行32位、16位、8位數(shù)據(jù)之間的轉(zhuǎn)換，保證各種EISA卡、ISA卡相互之間的通信?？偩€時鐘頻率為33MHz，數(shù)據(jù)傳輸率為33Mbps，支持突發(fā)傳輸方式。l（2）擁有總線主導能力。擴展卡上的總線主控器接收CPU有關(guān)輸入/輸出指令，無須CPU具體參與就能在I/O設(shè)備與存儲器之間傳輸數(shù)據(jù)，徹底將CPU從耗時的I/O操作中解放出來。l（3）具有總線仲裁能力。總線仲裁采

40、用集中式的并行請求方式，優(yōu)先級固定，支持多總線主控器master和對總線master的智能管理，最多支持6個總線master。l（4）共享DMA，允許8個DMA控制器在EISA的插槽和主板中分別具有各自的DMA請求線，各模塊可按指定的優(yōu)先級占用DMA設(shè)備，總線傳輸增加了塊DMA方式，支持突發(fā)傳輸。擴展卡安裝容易，自動配置，無須DIP開關(guān)。借助隨產(chǎn)品提供的配置文件自動設(shè)置系統(tǒng)和擴展卡，各個插槽都被規(guī)定了相應的I/O端口地址范圍，插卡不管插到哪個插槽都不會產(chǎn)生地址沖突。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.3.3vesa總線lVESA總線是199

41、2年8月由VESA(video electronics standard association)，即視頻電子標準協(xié)會公布的基于80486CPU的32位局部總線。VESA總線支持16MHz到66MHz的時鐘頻率，數(shù)據(jù)寬度為32位，可擴展到64位。與CPU同步工作時，總線傳送速率最大為132MB/s，這對于需要快速響應的視頻、內(nèi)存及磁盤控制器等部件都可通過VESA局部總線連接到CPU上，使系統(tǒng)運行速度更快。但是VESA總線是一種在CPU總線基礎(chǔ)上擴展而成的。這種總線使I/O速度可隨CPU的速度不斷加快而加快。它是與CPU類型相關(guān)的，因此開放性差，并且由于CPU總線負載能力有限。目前VESA總線擴

42、展槽只支持3個設(shè)備。實際是VESA總線并不是新標準，所有VESA卡都占用一個ISA總線槽和一個VESA擴展槽。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日lVESA局部總線設(shè)計的兩個特點： l1.定義了32位數(shù)據(jù)線，且可通過擴展槽擴展到64 位，使用33MHz時鐘頻率，最大傳輸率為128MB/S到132MB/，可與CPU同步工作；l2.它是一種高速、高效的局部總線，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔騰微處理器。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.3.4pci總線lPCI（Per

43、ipheral Component Interconnect）即外圍設(shè)備互）即外圍設(shè)備互聯(lián)總線，是一種高性能的局部聯(lián)總線，是一種高性能的局部總線，已成為局部總線的新標總線，已成為局部總線的新標準，廣泛用于當前高檔微機、準，廣泛用于當前高檔微機、工作站，以及便攜式微機。主工作站，以及便攜式微機。主要用于連接顯示卡、網(wǎng)卡、聲要用于連接顯示卡、網(wǎng)卡、聲卡?？āCI總線是總線是32位同步復用位同步復用總線。其地址和數(shù)據(jù)線引腳是總線。其地址和數(shù)據(jù)線引腳是AD31AD0。PCI的工作頻率的工作頻率為為33MHz。PCI在主板上的布在主板上的布置如圖置如圖9.10 所示所示 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接

44、口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l1.PCI總線特點l（1）數(shù)據(jù)總線）數(shù)據(jù)總線32位，可擴充到位，可擴充到64位。位。 l（2）可進行突發(fā)（）可進行突發(fā)（burst)式傳輸。式傳輸。 l（3）總線操作與處理器）總線操作與處理器-存儲器子系統(tǒng)操作并行。存儲器子系統(tǒng)操作并行。 l（4）總線時鐘頻率）總線時鐘頻率33MHZ或或66MHZ，最高傳輸率可達，最高傳輸率可達528MB/S。 l（5）中央集中式總線仲裁）中央集中式總線仲裁 l（6）全自動配置、資源分配、）全自動配置、資源分配、PCI卡內(nèi)有設(shè)備信息寄存器組卡內(nèi)有設(shè)備信息寄存器組為系統(tǒng)提供卡的信息，可實現(xiàn)即插即用（為系統(tǒng)

45、提供卡的信息，可實現(xiàn)即插即用（PNP）。）。 l（7）PCI總線規(guī)范獨立于微處理器，通用性好?？偩€規(guī)范獨立于微處理器，通用性好。 l（8）PCI設(shè)備可以完全作為主控設(shè)備控制總線。設(shè)備可以完全作為主控設(shè)備控制總線。 l（9）PCI總線引線：高密度接插件，分基本插座（總線引線：高密度接插件，分基本插座（32位）及位）及擴充插座（擴充插座（64位）。位）。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2.PCI總線結(jié)構(gòu)PCI總線是一種樹型結(jié)構(gòu)，并且獨立于CPU總線，可以和CPU總線并行操作。PCI總線上可以掛接PCI設(shè)備和PCI橋片，PCI總線上只允許有一個

46、PCI主設(shè)備，其他的均為PCI 從設(shè)備，而且讀寫操作只能在主從設(shè)備之間進行，從設(shè)備之間的數(shù)據(jù)交換需要通過主設(shè)備中轉(zhuǎn)。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l3. PCI引腳信號lPCI總線標準所定義的信號線通常分成必需的和可選的兩大類。其信號線數(shù)有：必需信號線：主控設(shè)備49條，目標設(shè)備47條?？蛇x信號線：51條（主要用于64位擴展、中斷請求、高速緩存支持等）。信號線總數(shù)：120條（包括電源、地、保留引腳等）。l1）系統(tǒng)信號l2）地址和數(shù)據(jù)信號l3）接口控制信號l4）仲裁信號l5）錯誤報告信號l6）中斷信號l7）其他可選信號微機原理與接口技術(shù)微機

47、原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.4外部通信總線l通信總線又稱外總線，它用于微型計算機通信總線又稱外總線，它用于微型計算機之間、微型計算機與遠程終端、微型機與之間、微型計算機與遠程終端、微型機與外部設(shè)備以及微型計算機與測量儀器儀表外部設(shè)備以及微型計算機與測量儀器儀表之間的通信。這類總線不是微型計算機系之間的通信。這類總線不是微型計算機系統(tǒng)所特有的總線，而是利用電子工業(yè)或其統(tǒng)所特有的總線，而是利用電子工業(yè)或其它領(lǐng)域已有的總線標準。通信總線分為并它領(lǐng)域已有的總線標準。通信總線分為

48、并行總線和串行總線。在計算機網(wǎng)絡(luò)、微型行總線和串行總線。在計算機網(wǎng)絡(luò)、微型機自動測試系統(tǒng)、微型機工控系統(tǒng)中得到機自動測試系統(tǒng)、微型機工控系統(tǒng)中得到廣泛的應用。廣泛的應用。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.4.1通用串行總線usbl1.概述lUSB設(shè)備之所以會被大量應用，主要因其具有以下優(yōu)點：l可以熱插拔。這就讓用戶在使用外接設(shè)備時，不需要關(guān)機將并口或串口電纜接上，再開機這樣的動作，而是直接在PC開機時，就可以將USB電纜插上使用。 圖 USB接口l攜帶方便。USB設(shè)備大多以“輕、小、薄”見長，對用戶來說，同樣20GB的硬盤，USB硬盤只有

49、IDE硬盤一半的重量。l標準統(tǒng)一。大家常見的是IDE接口的硬盤，串口的鼠標鍵盤，并口的打印機掃描儀，在有USB接口后，這些外設(shè)統(tǒng)統(tǒng)可以使用同樣的標準與PC機連接。l可以連接多個設(shè)備。USB在PC機上往往有多個接口，可以同時連接多個設(shè)備。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l1) USB 物理接口 USB 設(shè)備通過四線電纜與主機或 USB Hub 連接，四根線分別是 VBUS、GND、D、D。其中，VBUS 為電源線，GND為地線，可以有條件地給一些設(shè)備(包括 Hub)供電。D和 D是一對差模信號線。USB 利用 D和 D線傳輸數(shù)據(jù)。USB物理接

50、口如圖所示。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2) 傳輸速度 USB 總線數(shù)據(jù)傳輸率有 3 種：高速數(shù)據(jù)傳輸率為 480Mb/s， 全速數(shù)據(jù)傳輸率為 12Mb/s，低速數(shù)據(jù)傳輸率為 1.5Mb/s。但是 USB 設(shè)備只支持一種傳輸模式，目前，鍵盤、鼠標等外設(shè)采用低速率，打印機、掃描儀等采用全速率，視頻會議、臺式電腦硬盤驅(qū)動器等采用高速率。 l3) USB 與 IEEE 1394 的比較 除了 USB 之外，IEEE 1394 也是一種高性能的串行總線。IEEE 1394 接口支持 400Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，支持異步傳輸和同步傳輸兩種模

51、式，其中同步傳輸模式專用于實時地傳送視頻和音頻數(shù)據(jù)。IEEE 1394 結(jié)構(gòu)的所有資源，都是用存儲器影射方式實現(xiàn)資源配置和管理的。USB 一般用于連接中低速外設(shè)并局限于 PC 領(lǐng)域，IEEE 1394 將向通信和數(shù)字家電方向發(fā)展。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2. USB 總線的拓撲結(jié)構(gòu) 物理結(jié)構(gòu)上，USB 系統(tǒng)是以根集線器(Root Hub)為中心的分層(Tier)星形結(jié)構(gòu)，各個點(Node，功能器件，即設(shè)備)可利用總線供電的集線器連接。PC 機就是主機和根集線器，用戶可以將外設(shè)或附加的 Hub 與之相連，附加的 Hub 可以再連接其

52、他外設(shè)以及下層 Hub，但系統(tǒng)的級聯(lián)不能超過 5 級(包括 ROOT HUB) 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l3. USB 的硬件設(shè)備 l1) USB 主控制器/根集線器 USB 主控制器和根集線器合稱為 USB 主機(HOST)。USB 主控制器是硬件、固件和軟件的聯(lián)合體。主控制器負責 USB 總線上的數(shù)據(jù)傳輸，它把并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)以便在總線上傳輸，把收到的數(shù)據(jù)翻譯成操作系統(tǒng)能夠識別的數(shù)據(jù)形式。 l2) USB 設(shè)備 為主機提供單個功能的設(shè)備稱為“功能部件”。功能部件和集線器都稱為 USB 設(shè)備。復合的“設(shè)備”有一個集線器和一個

53、或多個“功能部件”。每一個集線器和功能部件都有唯一的地址。l(1) 集線器：l(2) 功能部件：微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l4. USB 的數(shù)據(jù)傳輸 1)傳輸模式 l(1) 控制傳輸(control transfer) 控制傳輸是雙向傳輸，主要用于命令/狀態(tài)操作。發(fā)送控制命令，設(shè)置設(shè)備地址，設(shè)置設(shè)備屬性，讀取設(shè)備配置信息及設(shè)備狀態(tài)等功能。 l(2) 同步傳輸(srnchronous transfer) 同步傳輸是單向傳輸，僅適用于全速/高速設(shè)備，是一種周期的、連續(xù)的傳輸方式。 l(4) 批量數(shù)據(jù)傳輸(bulk transfer) 中斷

54、傳輸用于支持偶然需要對少量數(shù)據(jù)進行通信，但服務(wù)時間卻受限的設(shè)備，如鍵盤、鼠標。全速設(shè)備的中斷傳輸周期可為 1ms255ms，每次傳輸?shù)挠行ж摵勺畲罂蔀?64 個字節(jié)；而低速設(shè)備的中斷傳輸周期為 10ms255ms，每次傳輸?shù)挠行ж摵蓛H為 8 個字節(jié)。 l(3) 中斷傳輸(interrupt transfer) 批量數(shù)據(jù)傳輸用于對時間沒有要求的非周期性的大量數(shù)據(jù)傳輸，僅全速/高速設(shè)備支持塊數(shù)據(jù)傳輸微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2) 數(shù)據(jù)編碼 USB 通信時，使用一對擺幅為 3.3V的差動信號(D，D)，采用 NRZI(Not Return

55、 to Zero Invert 不歸零翻轉(zhuǎn))傳送各種數(shù)據(jù)，它定義用電壓保持不變表示二進制數(shù)字序列中的 1碼， 用電壓跳變(0V3.3V的跳變或者 3.3V0V跳變)表示二進制數(shù)字序列中的 0 碼。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l3) 傳送的組成 l一次數(shù)據(jù)傳輸包含一個或多個事務(wù)，每個事務(wù)包括它的源地址和目的地址，一個事務(wù)一但開始通信，必須連續(xù)進行，不允許被中斷。每個事務(wù)包含一個標志包，也可能包含一個數(shù)據(jù)包或握手包。所有包包括一個“包標識”(PID)、幀號、地址或其他信息，以及 CRC校驗碼。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學

56、出版社清華大學出版社2013年4月24日l4) USB 包的格式 USB 包是數(shù)據(jù)傳送的基本方式，USB 共有 3 種類型的包。 l(1) USB 的傳輸總是首先有主機發(fā)出標志(TOKEN，令牌)包開始。標志包中有設(shè)備地址碼、端口號、傳輸方向和傳輸類型等信息。 l(2) 其次是數(shù)據(jù)源向數(shù)據(jù)目的地發(fā)送的數(shù)據(jù)包或者發(fā)送無數(shù)據(jù)傳送的指示信息，數(shù)據(jù)包可以攜帶的數(shù)據(jù)最多為 1023B。 l(3) 最后是數(shù)據(jù)接收端向數(shù)據(jù)發(fā)送端回送一個握手包，提供數(shù)據(jù)是否正常接收的反饋信息。如果有錯誤，需要重發(fā)。除了同步以外，其他類型的傳輸都需要握手(handshake)包。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學

57、出版社清華大學出版社2013年4月24日l5) 總線枚舉過程l USB 設(shè)備可以即插即用，一旦設(shè)備連接到某一個 USB 的節(jié)點，USB 就會產(chǎn)生被軟件支持的一系列操作，來完成對設(shè)備的配置，稱為總線枚舉過程。 l設(shè)備所連接的 Hub 檢測出端口上有設(shè)備連接，即向主機報告。主機通過詢問 Hub以獲取確切的信息。主機知道設(shè)備連接到哪個端口上，向這個端口發(fā)出復位命令。Hub 發(fā)出的復位信號結(jié)束后，端口被打開，Hub 向設(shè)備提供 100mA的電源，這時設(shè)備上電，所有的寄存器復位，并且以默認地址 0 以及端點 0 響應命令。 l主機通過默認地址與端點 0 進行通信，賦予設(shè)備一個唯一的地址，并且讀取設(shè)備的配

58、置信息。主機對設(shè)備進行配置，該設(shè)備可以使用。當該設(shè)備被移走時，Hub 依然要報告主機，并且關(guān)閉端口。主機接到設(shè)備移走的報告，就會改寫當前結(jié)構(gòu)的信息。微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日9.4.2硬盤驅(qū)動器接口電路l硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部件，硬盤接口是硬盤與主機系統(tǒng)間的連接部件，作用是在硬盤緩存和主機內(nèi)存之間傳輸數(shù)作用是在硬盤緩存和主機內(nèi)存之間傳輸數(shù)據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤與計算機據(jù)。不同的硬盤接口決定著硬盤與計算機之間的連接速度，在整個系統(tǒng)中，硬盤接之間的連接速度，在整個系統(tǒng)中，硬盤接口的優(yōu)劣直接影響著程序運行快慢和系統(tǒng)口的優(yōu)劣

59、直接影響著程序運行快慢和系統(tǒng)性能好壞。從整體的角度上，硬盤接口分性能好壞。從整體的角度上，硬盤接口分為為IDEIDE、SATASATA、SCSISCSI和光纖通道四種，和光纖通道四種，微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l1、IDE接口IDE的英文全稱為“Integrated Drive Electronics”，即“電子集成驅(qū)動器”，它的本意是指把“硬盤控制器”與“盤體”集成在一起的硬盤驅(qū)動器。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l2、SCSI接口SCSI的英文全稱為“Small Compu

60、ter System Interface”（小型計算機系統(tǒng)接口），是同IDE（ATA）完全不同的接口，IDE接口是普通PC的標準接口，而SCSI并不是專門為硬盤設(shè)計的接口，是一種廣泛應用于小型機上的高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。 微機原理與接口技術(shù)微機原理與接口技術(shù) 清華大學出版社清華大學出版社2013年4月24日l3、光纖通道 光纖通道的英文拼寫是Fibre Channel，和SCSI接口一樣光纖通道最初也不是為硬盤設(shè)計開發(fā)的接口技術(shù)，是專門為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計的，但隨著存儲系統(tǒng)對速度的需求，才逐漸應用到硬盤系統(tǒng)中。光纖通道硬盤是為提高多硬盤存儲系統(tǒng)的速度和靈活性才開發(fā)的，它的出現(xiàn)大大提高了多硬盤系統(tǒng)的通信速