微型計(jì)算機(jī)技術(shù)及應(yīng)用：第13章 總線

1、第13章 總 線 本章重點(diǎn) 總線的分類和性能指標(biāo) ISA總線和EISA總線的主要信號(hào) PCI總線的特點(diǎn)和主要信號(hào)的含義 微型機(jī)系統(tǒng)的層次化局部總線結(jié)構(gòu) 外部總線IDE的主要信號(hào) SCSI總線和ATA總線的比較 RS232C總線的電平標(biāo)準(zhǔn)和信號(hào) USB總線的概況 MULTIBUS總線的信號(hào)分類 MULTIBUS總線的仲裁方式 教學(xué)建議 以局部總線為基礎(chǔ)，再概述外部總線，MULTIBUS部分可以自學(xué)，MULTIBUS總線對(duì)于從事高層次系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究人員十分重要。本章用5學(xué)時(shí)，其中：局部總線 3學(xué)時(shí) 外部總線 2學(xué)時(shí)MULTIBUS總線 自學(xué)總線結(jié)構(gòu)帶來的優(yōu)點(diǎn)： 支持模塊化設(shè)計(jì) 開放性和通用性 靈活

2、性好 13.1 總線的分類和性能指標(biāo) 分類：內(nèi)部總線局部總線系統(tǒng)總線外部總線性能：總線寬度總線頻率傳輸率13.2 PC機(jī)的局部總線 局部總線ISA 局部總線MCA 局部總線EISA 局部總線VESA 局部總線PCI 13.2.1 局部總線ISA 構(gòu)成：主槽：62腳（在14章有對(duì)其信號(hào)的詳細(xì)說明）附加槽：36腳數(shù)據(jù)線（8條）地址線（4+3條）控制線13.2.2 局部總線MCA （1）分類：16位MCA32位MCA（2）優(yōu)點(diǎn)：大大提高系統(tǒng)性能自動(dòng)檢測(cè)適配器對(duì)地址線分布精心設(shè)計(jì)（2）缺點(diǎn)：和ISA總線不兼容13.2.3 局部總線EISA EISA的新增信號(hào)：LA31LA24、LA16LA2地址線 B

3、E3#BE0#字節(jié)允許 D31D16高16位數(shù)據(jù)線 CMD#結(jié)束信號(hào)START#起始信號(hào) MREQn#總線主控請(qǐng)求 MACKn#總線主控確認(rèn) MSBURST#主設(shè)備突發(fā)傳輸 SLBURST#從設(shè)備突發(fā)傳輸 M/IO#存儲(chǔ)器/外設(shè)選擇W/R#讀寫信號(hào) LOCK#總線鎖定 EX32#和EX16#總線標(biāo)準(zhǔn)信號(hào) EXRDY準(zhǔn)備好信號(hào) 13.2.4局部總線VESA （1）特點(diǎn)：數(shù)據(jù)寬度為32位，可擴(kuò)展為64位，頻率為33MHz，傳輸率可達(dá)132MB/s 允許適配器直接連CPU總線 支持回寫式Cache （2）缺點(diǎn)：沒有設(shè)置緩沖器只能連接3個(gè)擴(kuò)展卡13.2.5 局部總線PCI PCI總線的特點(diǎn) PCI總線

4、的信號(hào)1. PCI總線的特點(diǎn) 高傳輸率 高效率 即插即用 獨(dú)立于CPU 負(fù)載能力強(qiáng)、易于擴(kuò)展 兼容各類總線 2. PCI總線的信號(hào) （1）地址和數(shù)據(jù)信號(hào) AD31AD0地址/數(shù)據(jù) C/BE3#C/BE0#總線命令/字節(jié)允許 PAR奇偶校驗(yàn)（2）接口控制信號(hào) FRAME# 幀數(shù)據(jù)總線周期信號(hào) TRDY# 從設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào)IRDY# 主設(shè)備準(zhǔn)備好信號(hào) STOP#停止信號(hào) DEVSEL#設(shè)備選擇信號(hào) IDSEL# 初始化設(shè)備選擇信號(hào)（3)出錯(cuò)指示信號(hào) PERR#奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)SERR#系統(tǒng)出錯(cuò) (4)總線仲裁信號(hào) REQ#總線請(qǐng)求 GNT#總線請(qǐng)求允許 (5)系統(tǒng)信號(hào) CLK時(shí)鐘 RST#復(fù)位 (6)

5、64位擴(kuò)充信號(hào) AD63AD32地址/數(shù)據(jù)擴(kuò)充C/BE7#C/BE4#高32位命令和字節(jié)允許擴(kuò)充PAR64奇偶校驗(yàn) REQ64#64位傳輸請(qǐng)求ACK64#64位傳輸應(yīng)答(7)Cache信號(hào) SBO#測(cè)試Cache后返回信號(hào) SDONE#Cache測(cè)試完成 (8)測(cè)試信號(hào) TCK對(duì)時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行測(cè)試 TDI對(duì)輸入數(shù)據(jù)作測(cè)試TDO對(duì)輸出數(shù)據(jù)作測(cè)試 TMS對(duì)模式選擇作測(cè)試 TRST#對(duì)RESET作測(cè)試 (9)總線鎖定信號(hào) LOCK# 總線鎖定信號(hào) (10)中斷信號(hào) INTA、INTB#、INTC#、INTD#中斷請(qǐng)求信號(hào) 13.3 微型機(jī)系統(tǒng)中的層次化局部總線 微型機(jī)系統(tǒng)中多層次的局部總線 13.4

6、外部總線 (1)分類并行通信總線串行通信總線(2)用途：連接外設(shè)13.4.1 外部總線IDE和EIDE (1)IDE總線的主要信號(hào)D15D0 16位數(shù)據(jù)線 CS1#CS0#選通IOR#，IOW#讀寫 DRQ和DACK#DMA請(qǐng)求和應(yīng)答 RST復(fù)位信號(hào) IOCS16# 16位傳輸選通IORDYI/O設(shè)備準(zhǔn)備好 IRQ中斷請(qǐng)求 EIDE總線特點(diǎn)：兼容IDE信息量大傳輸率高13.4.2 外部總線SCSI SCSI的概況 SCSI中的創(chuàng)新技術(shù)SCSI和ATA的比較1. SCSI的概況 （1）連接方式單極雙極（2）信號(hào)組織機(jī)制異步方式同步方式2. SCSI中的創(chuàng)新技術(shù) 雙沿觸發(fā)DT技術(shù)自適應(yīng)機(jī)制快速仲裁

7、機(jī)制 封包傳輸技術(shù) 3. SCSI和ATA的比較 （1）設(shè)計(jì)目標(biāo)SCSI目標(biāo)是高性能ATA目標(biāo)是低成本（2）軟件SCSI需要驅(qū)動(dòng)支持ATA不需要（3）CPU占用率SCSI低ATA高13.4.3 外部總線RS-232-C RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)： 信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn) 控制信號(hào)的定義 TTL和RS-232-C之間的電平轉(zhuǎn)換 13.4.4 通用串行總線USB 串行接口連接簡單 適用于中速、低速的串行外設(shè)需軟硬件支持 13.5 系統(tǒng)總線MULTIBUS 特點(diǎn)：獨(dú)立于CPU 靈活性強(qiáng) 可靠性和抗干擾性好 13.5.1 MULTIBUS的信號(hào) （1）地址線和相應(yīng)的控制線 20根地址線：ADR13#ADR0#RAM

8、禁止信號(hào)INH1#ROM禁止信號(hào)INH2#（2）數(shù)據(jù)線和相應(yīng)的聯(lián)絡(luò)線 雙向數(shù)據(jù)線：DATF#DAT0# 存儲(chǔ)器讀信號(hào)：MRDC#存儲(chǔ)器寫信號(hào)：MWTC#I/O讀信號(hào)：IORC#I/O寫信號(hào)：IOWC# 數(shù)據(jù)傳輸控制的信號(hào)：XACK#數(shù)據(jù)高位字節(jié)允許信號(hào)：BHEN#（3）中斷控制信號(hào) 中斷請(qǐng)求線：INT7#INT0#中斷允許線：INTA#（4）總線裁決控制信號(hào) 總線時(shí)鐘信號(hào)： BCLK#總線優(yōu)先權(quán)輸入信號(hào)：BPRN# 總線優(yōu)先權(quán)輸出信號(hào)：BPRO#總線忙信號(hào)： BUSY#總線請(qǐng)求信號(hào)：BREQ#公共的總線請(qǐng)求信號(hào) CBRQ# （5）其他信號(hào) 地線 5V、5V、12V、12V電源線 恒定時(shí)鐘線： CCLK# 13.5.2 MULTIBUS的總線操作 MULTIBUS的讀操作和寫操作 MULTIBUS的字節(jié)交換 總線仲裁 1. MULTIBUS的讀操作和寫操作 讀操作時(shí)序圖 寫操作時(shí)序圖 2. MULTIB