第9章 總線 微型計(jì)算機(jī)原理(第三版)課件

11十一月2022第1頁

9.1概述

9.2系統(tǒng)總線

9.3局部總線

本章內(nèi)容

9.4外部總線11十一月2022第1頁9.1概述9.2系統(tǒng)11十一月2022第2頁本章內(nèi)容：介紹有關(guān)總線的基本知識(shí)，包括總線概念、總線分類、總線標(biāo)準(zhǔn)、總線仲裁、總線通信協(xié)議等。并分類介紹幾種常用的系統(tǒng)總線（包括局部總線）和外部總線。11十一月2022第2頁本章內(nèi)容：介紹有關(guān)總線的基本知識(shí)11十一月2022第3頁總線（Bus）是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個(gè)功能部件的。11十一月2022第3頁總線（Bus11十一月2022第4頁工作原理

如果說主板（MotherBoard）是一座城市，那么總線就像是城市里的公共汽車（bus），能按照固定行車路線，傳輸來回不停運(yùn)作的比特（bit）。這些線路在同一時(shí)間內(nèi)都僅能負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)比特。因此，必須同時(shí)采用多條線路才能傳送更多數(shù)據(jù)，而總線可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)就稱為寬度（width），以比特為單位，總線寬度愈大，傳輸性能就愈佳?？偩€的帶寬（即單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)數(shù)）為：總線帶寬=頻率x寬度（Bytes/sec）。當(dāng)總線空閑（其他器件都以高阻態(tài)形式連接在總線上）且一個(gè)器件要與目的器件通信時(shí)，發(fā)起通信的器件驅(qū)動(dòng)總線，發(fā)出地址和數(shù)據(jù)。其他以高阻態(tài)形式連接在總線上的器件如果收到（或能夠收到）與自己相符的地址信息后，即接收總線上的數(shù)據(jù)。發(fā)送器件完成通信，將總線讓出（輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)）。11十一月2022第4頁工作原理11十一月2022第5頁9.1概述9.1.1總線的概念總線：連接計(jì)算機(jī)有關(guān)部件的一組信號(hào)線，是計(jì)算機(jī)中用來傳送信息代碼的公共通道?？偩€由物理介質(zhì)和通用規(guī)則（協(xié)議）構(gòu)成?？偩€堪稱一個(gè)獨(dú)立的部件。采用標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，可使不同廠家生產(chǎn)的但遵守同一總線標(biāo)準(zhǔn)的部件或設(shè)備方便的進(jìn)行互連。11十一月2022第5頁9.1概述9.1.1總線的11十一月2022第6頁總線的優(yōu)點(diǎn)⑥便于故障診斷和維修①簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造②減少連線數(shù)目，便于布線，減小體積，提高系統(tǒng)的可靠性③便于接口設(shè)計(jì)④便于系統(tǒng)的擴(kuò)充、更新與靈活配置，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化⑤便于設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)11十一月2022第6頁總線的優(yōu)點(diǎn)⑥便于故障診斷和維修①11十一月2022第7頁9.1.2總線的分類外部總線(ExternalBus，E-BUS)：RS-232、IEEE-488、USB等。按照層次位置分類片總線(ChipBus，C-BUS)：又稱元件級(jí)總線內(nèi)部總線(InternalBus，I-BUS)：又稱系統(tǒng)總線。PC/XT、ISA、EISA等。11十一月2022第7頁9.1.2總線的分類外部11十一月2022第8頁可減少成本，適用于模塊距離較遠(yuǎn)的情況。9.1.2總線的分類按照信息傳送形式分類分為并行總線和串行總線并行總線：每位固定占用一條信號(hào)線。串行總線：所有二進(jìn)制位依次先后通過若傳送的信息有n位，則所需時(shí)間至少是并行傳送的n倍。11十一月2022第8頁可減少成本，適用于模塊距離較遠(yuǎn)的11十一月2022第9頁三總線的地位和關(guān)系為：9.1.2總線的分類系統(tǒng)總線接口外圍接口微處理器存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線接口外圍控制器外圍接口系統(tǒng)總線接口存儲(chǔ)器外圍設(shè)備外圍設(shè)備外圍設(shè)備I/O接口模塊存儲(chǔ)器模塊CPU模塊片總線

系統(tǒng)總線

外總線外總線微型計(jì)算機(jī)的各級(jí)總線

11十一月2022第9頁三總線的地位和關(guān)系為：9.1.211十一月2022第10頁③電氣規(guī)范9.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際正式公布或推薦的互連各個(gè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)，是把各種不同的模塊組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)必須遵守的規(guī)范，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各模塊的互連提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面?？偩€標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾部分①機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范②功能規(guī)范11十一月2022第10頁③電氣規(guī)范9.1.3總線標(biāo)11十一月2022第11頁9.1.4總線仲裁為了避免各部件同時(shí)使用總線，正確地實(shí)現(xiàn)多個(gè)部件間的通信，系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)專門的機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各部件對(duì)總線使用的合理分配和管理，這個(gè)機(jī)構(gòu)（部件）稱為總線仲裁機(jī)構(gòu)。當(dāng)總線上某個(gè)部件要與其他部件進(jìn)行通信時(shí)，首先發(fā)出使用總線的請(qǐng)求信號(hào)，如果某個(gè)時(shí)刻有多個(gè)部件同時(shí)請(qǐng)求使用總線，由總線仲裁機(jī)構(gòu)根據(jù)一定的判決原則，進(jìn)行判斷并決定總線的使用權(quán)的歸屬。只有獲得了總線使用權(quán)的部件，才能傳送數(shù)據(jù)。

設(shè)備分為：總線主控設(shè)備，總線從屬設(shè)備總線仲裁方式

：集中方式、分散方式11十一月2022第11頁9.1.4總線仲裁為了避免11十一月2022第12頁9.1.5總線性能指標(biāo)⑴總線數(shù)據(jù)通路寬度

指總線一次能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，簡(jiǎn)稱總線寬度?？偩€寬度越寬，其數(shù)據(jù)傳送能力越強(qiáng)。⑵總線頻率⑵總線頻率指總線每秒鐘能傳送數(shù)據(jù)的次數(shù)。用來衡量總線的工作速度，總線頻率越高，總線傳送速度越快。⑶總線數(shù)據(jù)傳輸率指總線在單位時(shí)間內(nèi)能傳送的數(shù)據(jù)量，通常用每秒傳輸多少字節(jié)（Bps-Bytepersecond）或每秒傳輸多少位（bps-bitpersecond）表示。又稱為總線帶寬。總線數(shù)據(jù)傳輸率＝總線寬度×總線頻率(bps)＝總線寬度×總線頻率/8（Bps）11十一月2022第12頁9.1.5總線性能指標(biāo)⑴11十一月2022第13頁以通道的形式經(jīng)過擴(kuò)充和再驅(qū)動(dòng)連接到擴(kuò)充插槽上，擴(kuò)充插槽有62個(gè)引腳。9.2系統(tǒng)總線用于把微機(jī)系統(tǒng)中各插件連接在一起，以實(shí)現(xiàn)這些模塊的信息交換9.2.1PC/XT總線用于連接I/O接插件11十一月2022第13頁以通道的形式經(jīng)過擴(kuò)充和再驅(qū)動(dòng)連11十一月2022第14頁P(yáng)C/XT總線的機(jī)械特性11十一月2022第14頁P(yáng)C/XT總線的機(jī)械特性11十一月2022第15頁地址線數(shù)據(jù)線控制線狀態(tài)線定時(shí)信號(hào)線11十一月2022第15頁地址線數(shù)據(jù)線控制線狀態(tài)線定時(shí)信11十一月2022第16頁9.2.2ISA總線ISA總線保留了PC總線的全部62個(gè)引腳，同時(shí)又增加了36個(gè)引腳。11十一月2022第16頁9.2.2ISA總線ISA11十一月2022第17頁地址線高位數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)器讀寫中斷請(qǐng)求DMA信號(hào)主控信號(hào)11十一月2022第17頁地址線高位數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)器中斷請(qǐng)求11十一月2022第18頁總線能自動(dòng)識(shí)別所連接的插卡是ISA卡還是EISA卡，并采用相應(yīng)的周期9.2.3EISA總線EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)是ISA的擴(kuò)展支持多總線主控器增加了突發(fā)式傳送（Bursttransfer），最高數(shù)傳率為33M字節(jié)/秒在ISA的基礎(chǔ)上，又增加了E、F、G和H總線擴(kuò)展槽的插腳分上下兩層，上層是原ISA總線的連接，下層是EISA總線新增信號(hào)的連接。11十一月2022第18頁總線能自動(dòng)識(shí)別所連接的插卡是I11十一月2022第19頁為了使圖中信號(hào)不至太亂，省略了原ISA總線信號(hào)A、B、C、D列的說明(紅色腳)，只給出了EISA增加的信號(hào)E、F、G、H列的說明。11十一月2022第19頁為了使圖中信號(hào)不至太亂，省略了11十一月2022第20頁單總線連接時(shí)，有96條信號(hào)線，支持16位數(shù)據(jù)線和24位地址線；雙總線連接時(shí)，有128條信號(hào)線，支持32位數(shù)據(jù)和32位地址線9.2.4VME總線VME（VersaMouldEuropean）是商業(yè)化的完全開放的32位總線?，F(xiàn)采用的大多為VME64。1.VME總線的主要特點(diǎn)異步總線結(jié)構(gòu)，沒有事先固定的傳輸速率地址線和數(shù)據(jù)線采用非復(fù)用方式并行傳輸，總線的最大傳輸速率可達(dá)到40MB/s支持多機(jī)和多主控設(shè)備11十一月2022第20頁單總線連接時(shí)，有96條信號(hào)線，11十一月2022第21頁VME總線是電氣電子工程學(xué)會(huì)（IEEE）和國(guó)家電子技術(shù)委員會(huì)制定的第一個(gè)32位總線標(biāo)準(zhǔn)，其高性能使其成為最流行的32位總線。而其多用性，則同時(shí)確保當(dāng)技術(shù)性能發(fā)展到高水平時(shí)，VME總線將很容易適應(yīng)新的要求，而不會(huì)使現(xiàn)有的設(shè)備過時(shí)。2.VME總線的組成⑴數(shù)據(jù)傳送總線⑵裁決總線⑶中斷總線⑷公用總線11十一月2022第21頁VME總線是電氣電子工程學(xué)會(huì)（11十一月2022第22頁9.2.5STD總線STD總線于1987年推出，是一種針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)的總線。1.STD總線特點(diǎn)高可靠性小板結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單總線兼容結(jié)構(gòu)11十一月2022第22頁9.2.5STD總線STD11十一月2022第23頁2．STD總線規(guī)范最初針對(duì)8位微型計(jì)算機(jī)推出現(xiàn)提供全16位的數(shù)據(jù)傳送能力在20世紀(jì)80年代末由56個(gè)信號(hào)線發(fā)展到了114個(gè)信號(hào)，現(xiàn)在已發(fā)展到136個(gè)信號(hào)的32位STD總線標(biāo)準(zhǔn)。STD總線的56個(gè)引腳按功能分為5組：邏輯電源總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和輔助電源總線。11十一月2022第23頁2．STD總線規(guī)范最初針對(duì)8位11十一月2022第24頁地址總線：A23~A0數(shù)據(jù)總線：D0/A16~D7/A23，A8/D8～A15/D15?？刂瓶偩€：電源總線：VCC、GND、VBB.1、VBB.2、VBAT、VCPD、AUX輔助地、AUX+12V、AUX-12V。11十一月2022第24頁地址總線：A23~A0數(shù)據(jù)總線11十一月2022第25頁ROMRAMI/OCPU總線控制器總線驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)總線局部總線9.3局部總線系統(tǒng)總線不夠快而妨礙系統(tǒng)性能的提高解決辦法：將模塊直接掛到CPU芯片的總線上去，以CPU的速度運(yùn)行。11十一月2022第25頁ROMRAMI/OCPU總線控11十一月2022第26頁9.3.1VESA的VL-Bus極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的性能VL-Bus的主要特性⑴支持多總線主控器；⑵支持0～3個(gè)VL-Bus插槽；⑶支持高速視頻控制器、硬盤控制器、LAN控制卡等高速外設(shè)；⑷接口速度快，VL-Bus的時(shí)鐘在頻率和相位上與CPU時(shí)鐘相同；⑸支持回寫高速緩存（WritebackCache）。VESA標(biāo)準(zhǔn)局部總線是面向i486設(shè)計(jì)的。11十一月2022第26頁9.3.1VESA的VL-11十一月2022第27頁11十一月2022第27頁11十一月2022第28頁9.3.2PCI總線PCI（PeripheralComponentInterconnect，周邊組件互連）總線是由Intel公司在1991年首先提出的。PCI總線是一種先進(jìn)的局部總線。PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第28頁9.3.2PCI總線PCI11十一月2022第29頁1.PCI總線的特點(diǎn)⑴高性能⑵支持突發(fā)工作方式，且后面可跟無限個(gè)數(shù)據(jù)周期⑶減少存取延遲⑷采用總線主控和同步操作⑸不受處理器限制⑹適用于各種機(jī)型⑺成本低⑻兼容性好，易于擴(kuò)展⑼自動(dòng)配置（即插即用，PlugandPlay）⑽規(guī)范嚴(yán)格11十一月2022第29頁1.PCI總線的特點(diǎn)⑴高性11十一月2022第30頁2.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第30頁2.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第31頁3.PCI總線的信號(hào)可選的引腳PCI總線設(shè)備必備的引腳地址/數(shù)據(jù)線接口控制信號(hào)

錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)

仲裁信號(hào)

系統(tǒng)信號(hào)

64位總線擴(kuò)展信號(hào)

接口控制

中斷信號(hào)

邊界掃描信號(hào)

Cache支持信號(hào)

RSTCLKGNTREQSERRIDSELDEVSELIRDYTRDYFRAME

PARC/BE3~0

AD31~0

STOPPERRLOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITRST

TDO

TCKTMSACK64REQ64PAR64C/BE7~4

AD63~3211十一月2022第31頁3.PCI總線的信號(hào)可選的引11十一月2022第32頁9.3.3AGP總線AGP(AcceleratedGraphicsPort，加速圖形接口)接口。顯示卡專用的局部總線1.AGP局部總線的特點(diǎn)①允許在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)傳輸一次或兩次數(shù)據(jù)②采用邊帶信號(hào)傳輸技術(shù)③采用內(nèi)存請(qǐng)求流水線技術(shù)④能延長(zhǎng)PCI總線壽命⑤對(duì)MPEG2視頻的再生具有積極作用11十一月2022第32頁9.3.3AGP總線AGP11十一月2022第33頁2.AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第33頁2.AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第34頁9.4外部總線10.4.1RS-232C/422/485總線RS-232C（RecommendedStandard，推薦標(biāo)準(zhǔn)）是應(yīng)用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C的邏輯電平與TTL及MOS電平不一致其電氣特性為：①數(shù)據(jù)“0”及控制線的接通狀態(tài)規(guī)定為+3V~+15V②數(shù)據(jù)“1”及控制線的斷開狀態(tài)規(guī)定為-3V~-15V③噪聲容限為3~5V④當(dāng)輸入恰好為±3V時(shí)，分別確定為空號(hào)和傳號(hào)；當(dāng)輸入端開路時(shí)，終端定為傳號(hào)。使用1488和1489實(shí)現(xiàn)RS-232C到TTL電平的轉(zhuǎn)換11十一月2022第34頁9.4外部總線10.4.111十一月2022第35頁通信系統(tǒng)組成包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（DataCommunicationEquipment）RS-232C是用于DTE和DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)11十一月2022第35頁通信系統(tǒng)組成包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備11十一月2022第36頁RS-232C標(biāo)準(zhǔn)使用最多的是DB25插頭座（25引腳）引腳名稱方向代號(hào)引腳名稱方向代號(hào)1保護(hù)地（屏蔽）AA14第二發(fā)送數(shù)據(jù)T→MSBA2發(fā)送數(shù)據(jù)T→MBA15發(fā)送信號(hào)元定時(shí)T←MDB3接收數(shù)據(jù)T←MBB16第二接收數(shù)據(jù)T←MSBB4請(qǐng)求發(fā)送RTST→MCA17接收器信號(hào)元定時(shí)T←MDD5允許發(fā)送CTST←MCB18未定義6DCE就緒DSRT←MCC19第二請(qǐng)求發(fā)送T→MSCA7信號(hào)地（公共回路）AB20DTE就緒T→MCD8接收線路信號(hào)檢測(cè)器CDT←MCF21信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)T←MCG9測(cè)試預(yù)留22振鈴指示T←MCE10測(cè)試預(yù)留23數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇T?MCH11選擇發(fā)送通道T→MSTF24發(fā)送信號(hào)元定時(shí)T→MDA12第二接收線路信號(hào)檢測(cè)器T←MSCF25未定義13第二允許發(fā)送T←MSCB11十一月2022第36頁RS-232C標(biāo)準(zhǔn)使用最多的是11十一月2022第37頁RS-232C接口9芯與25芯信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系

9線引腳25線引腳信號(hào)名功能說明信號(hào)方向1GND保護(hù)地（屏蔽）32TxD數(shù)據(jù)發(fā)送T→M23RxD數(shù)據(jù)接收T←M74RTS請(qǐng)求發(fā)送（微機(jī)發(fā)向MODEM）T→M85CTS允許發(fā)送（MODEM發(fā)向微機(jī)）T←M66DSR數(shù)據(jù)設(shè)備（DCE）準(zhǔn)備就緒T←M57SGND信號(hào)地（公共回路）18DCD接收線路信號(hào)檢測(cè)T←M420DTR數(shù)據(jù)終端（DTE）準(zhǔn)備就緒T→M922RI振鈴指示11十一月2022第37頁RS-232C接口9芯與25芯11十一月2022第38頁RS422A總線

RS-232C總線的數(shù)據(jù)傳輸速率慢，傳送距離短，且接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生串?dāng)_，為了彌補(bǔ)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的不足，EIA推出了RS-422A標(biāo)準(zhǔn)。RS-422A電路由發(fā)送器、平衡連接電纜、電纜終端負(fù)載和接收器4部分組成。11十一月2022第38頁RS422A總線RS-23211十一月2022第39頁RS485總線

為適應(yīng)真正多點(diǎn)通信的需要，EIA又制定了RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)RS-485是RS-422A的變型，是半雙工工作方式，是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422A的性能。RS-485用平衡差動(dòng)的方式傳輸數(shù)據(jù)、抗干擾性強(qiáng)、速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)傳輸，它允許同時(shí)連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和32個(gè)接收器，方便地組成一個(gè)小型的網(wǎng)絡(luò)，在測(cè)控領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛。RS-485是一個(gè)電氣接口規(guī)范，它規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性，而沒有規(guī)定接插件傳輸電纜和通信協(xié)議。RS-485一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)型或星型網(wǎng)絡(luò)。RS-485采用差分方式傳輸信號(hào)。11十一月2022第39頁RS485總線為適應(yīng)真正多點(diǎn)11十一月2022第40頁

RS-485電氣特性

項(xiàng)目條件最小值最大值驅(qū)動(dòng)器開路輸出電壓邏輯11.5V6V邏輯0-1.5V-6V驅(qū)動(dòng)器帶載輸出電壓RL＝100Ω，邏輯11.5V5VRL＝100Ω，邏輯0-1.5V-5V驅(qū)動(dòng)器輸出短路電流每個(gè)輸出對(duì)公共端±250mA驅(qū)動(dòng)器輸出上升時(shí)間RL＝54Ω，C＝50pF總周期的30%驅(qū)動(dòng)器共模電壓RL＝54Ω±3V接收器靈敏度-7V<VCM<12V±200mV接收器共模電壓范圍-7V+12V接收器輸入電阻12kΩ11十一月2022第40頁RS-485電氣特性項(xiàng)目條11十一月2022第41頁9.4.2IEEE-488總線并行的外部總線，主要用于儀表之間的連接以及計(jì)算機(jī)與儀表之間的互相連接。連接器是一個(gè)24線的帶有插頭和插座的組合式接頭電氣性能有①信息量都是數(shù)字量②總線上連接設(shè)備的總數(shù)不能超過15個(gè)③數(shù)據(jù)速率必須小于或等于1Mb/S④傳輸線總長(zhǎng)度不能超過20m11十一月2022第41頁9.4.2IEEE-48811十一月2022第42頁IEEE-488總線接口在總線上掛接的設(shè)備從邏輯上分為三種：控制器、發(fā)話器、收聽器。11十一月2022第42頁IEEE-488總線接口在總線11十一月2022第43頁IEEE-488總線由具有TTL電平的16條線組成，采用24芯的連接器。16條信號(hào)線按功能分為三組⑴數(shù)據(jù)輸入/輸出總線⑵字節(jié)傳送控制總線⑶接口管理總線引腳信號(hào)信號(hào)類型引腳信號(hào)信號(hào)類型1D1(DIO1)數(shù)據(jù)線13D5(DIO5)數(shù)據(jù)線2D2(DIO2)數(shù)據(jù)線14D6(DIO6)數(shù)據(jù)線3D3(DIO3)數(shù)據(jù)線15D7(DIO7)數(shù)據(jù)線4D4(DIO4)數(shù)據(jù)線16D8(DIO8)數(shù)據(jù)線5EOI接口管理線17REN接口管理線6握手線18GND地7NRFD握手線19GND地8NDAC握手線20GND地9IFC接口管理線21GND地10SRQ接口管理線22GND地11ATN接口管理線23GND地12SHIELD機(jī)殼地24GND數(shù)字地?cái)?shù)據(jù)輸入輸出總線數(shù)據(jù)輸入輸出總線字節(jié)傳送控制總線字節(jié)傳送控制總線字節(jié)傳送控制總線字節(jié)傳送控制總線11十一月2022第43頁IEEE-488總線由具有TT11十一月2022第44頁傳送一個(gè)字節(jié)進(jìn)行的握手過程發(fā)話器NRFD、NDAC都高嗎？開始DAV置高送數(shù)據(jù)到DIONRFD高嗎？DAV置低NDAC高嗎？DAV置高還有數(shù)據(jù)嗎？結(jié)束收聽器開始NRFD、NDAC置低準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)否？NRFD置高DAV低否？NRFD置低接收數(shù)據(jù)NDAC置高DAV高否？NDAC置低錯(cuò)誤情況僅當(dāng)所有收聽器均準(zhǔn)備好NRFD才變高數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)已穩(wěn)定有效，可被接收

所有收聽器都已收到數(shù)據(jù)

結(jié)束YNNYYNNYYNNNYY此后數(shù)據(jù)被認(rèn)為無效

11十一月2022第44頁傳送一個(gè)字節(jié)進(jìn)行的握手過程發(fā)話11十一月2022第45頁9.4.3SCSI總線SCSI（SmallComputerSystemInterface）用于與磁帶機(jī)、軟磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、光盤機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備的連接。1.SCSI總線的特點(diǎn)低成本、高效率異步傳送，速率1.5MB/s；最多可掛接8臺(tái)總線設(shè)備，但只允許兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信當(dāng)使用單端驅(qū)動(dòng)器和單端接收器進(jìn)行傳送時(shí)，電纜長(zhǎng)度最多6m；同步傳送，速率4MB/s當(dāng)采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和差動(dòng)接收器時(shí)，距離可達(dá)到25m11十一月2022第45頁9.4.3SCSI總線SC11十一月2022第46頁2.SCSI總線的規(guī)范⑴單端SCSI總線單端SCSI總線包括50條引線，有9條數(shù)據(jù)線、9條控制線和地線。數(shù)據(jù)線：DB1～DB8、DBP。控制線：BUSY、SEL、REQ、ACK、C/D、I/O、MSG、ATN、RST。⑵差動(dòng)SCSI總線差動(dòng)SCSI總線信號(hào)與單端SCSI信號(hào)相對(duì)應(yīng)，只不過單端信號(hào)只需要一個(gè)引腳，而差動(dòng)信號(hào)在需要兩個(gè)引腳。11十一月2022第46頁2.SCSI總線的規(guī)范⑴單端11十一月2022第47頁9.4.4IDE總線IDE（IntegratedDriveElectronics）總線是一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，只支持硬盤驅(qū)動(dòng)器。1993年，WesternDigital推出EIDE，還支持磁帶機(jī)和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。FASTEIDE和FASTEIDE2。IDE總線連接器采用40芯引腳

。11十一月2022第47頁9.4.4IDE總線IDE11十一月2022第48頁引腳信號(hào)名稱方向說明引腳信號(hào)名稱方向說明1RESET→復(fù)位21N/C-未用2GND—地22GND—地3DD7?D723IOW→寫4DD8?D824GND—地5DD6?D625IOR→讀6DD9?D926GND—地7DD5?D527IO_CH_RDY←I/O就緒8DD10?D1028ALE→地址鎖存允許9DD4?D429N/C-未用10DD11?D1130GND—地11DD3?D331IRQR←中斷請(qǐng)求12DD12?D1232IOCS16?I/O片選1613DD2?D233DA1→地址114DD13?D1334N/C-未用15DD1?D135DA0→地址016DD14?D1436DA2→地址217DD0?D037IDE_CS0→1F0~1F718DD15?D1538IDE_CS1→3F6~3F719GND—地39ACTIVE→燈驅(qū)動(dòng)20KEY-鍵40GND—地?cái)?shù)據(jù)線11十一月2022第48頁引腳信號(hào)名稱方向說明引腳信號(hào)名11十一月2022第49頁9.4.5CENTRONIC總線CENTRONIC總線是一種并行外部總線，主要用于計(jì)算機(jī)與打印機(jī)、繪圖機(jī)等設(shè)備的連接。1.CENTRONIC總線的特點(diǎn)傳輸速率較高傳輸距離最大為2m每?jī)蓷l數(shù)據(jù)線間夾一條地線2.CENTRONIC總線的規(guī)范共有36條信號(hào)線分為：數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線和狀態(tài)信號(hào)線11十一月2022第49頁9.4.5CENTRONI11十一月2022第50頁引腳信號(hào)名稱說明引腳信號(hào)名稱說明1STORE選通信號(hào)19GND地2D1并行數(shù)據(jù)20GND地3D2并行數(shù)據(jù)21GND地4D3并行數(shù)據(jù)22GND地5D4并行數(shù)據(jù)23GND地6D5并行數(shù)據(jù)24GND地7D6并行數(shù)據(jù)25GND地8D7并行數(shù)據(jù)26GND地9D8并行數(shù)據(jù)27GND地10ACK應(yīng)答信號(hào)28GND地11BUSY忙信號(hào)29GND地12PE紙盡信號(hào)30GND地13+5V電源31INT初始化信號(hào)14AUTOFEE自動(dòng)走紙信號(hào)32ERROR出錯(cuò)信號(hào)15NC空33GND地16GND地34NC空17GND機(jī)殼地35+5V電源18NC空36SLCTIN聯(lián)機(jī)信號(hào)數(shù)據(jù)線控制及狀態(tài)線11十一月2022第50頁引腳信號(hào)名稱說明引腳信號(hào)名稱說11十一月2022第51頁9.4.6通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)USB通用串行總線USB（UniversalSerialBus）基于通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單快速連接。為外設(shè)提供電源。1.USB的特點(diǎn)

⑴熱插拔⑵即插即用PNP(PlugandPlay)11十一月2022第51頁9.4.6通用外設(shè)接口標(biāo)準(zhǔn)11十一月2022第52頁⑶靈活⑷可擴(kuò)展性⑸可靠性高⑹無需外接電源⑺接口體積小巧⑻兼容性11十一月2022第52頁⑶靈活⑷可擴(kuò)展性⑸可靠性高11十一月2022第53頁11十一月2022第53頁11十一月2022第54頁3.USB設(shè)備及描述器⑴USB設(shè)備USB設(shè)備分成Hub設(shè)備和功能設(shè)備兩種Hub設(shè)備即集線器功能設(shè)備能在總線上發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和控制信息⑵端點(diǎn)USB外設(shè)的獨(dú)立的寄存器端口⑶管道USB設(shè)備的端點(diǎn)和主機(jī)軟件的聯(lián)合⑷USB設(shè)備描述器具有一定格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)11十一月2022第54頁3.USB設(shè)備及描述器⑴US11十一月2022第55頁4.USB系統(tǒng)組成包括USB主機(jī)、USB設(shè)備（Hub和功能設(shè)備）和連接電纜。只有一個(gè)主機(jī)。①USB硬件部分11十一月2022第55頁4.USB系統(tǒng)組成包括USB主11十一月2022第56頁②USB軟件部分5.USB的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主控制器驅(qū)動(dòng)程序USB驅(qū)動(dòng)程序USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，通過I/O請(qǐng)求包(IRPs)發(fā)給USB設(shè)備的請(qǐng)求。11十一月2022第56頁②USB軟件部分5.USB11十一月2022第57頁6.USB傳輸類型總線枚舉的過程當(dāng)USB設(shè)備插到USB總線上或從USB總線移走，主機(jī)通過一個(gè)叫總線枚舉的過程來確認(rèn)和管理設(shè)備狀態(tài)的變遷。7.USB設(shè)備狀態(tài)和總線枚舉⑷等時(shí)傳輸⑶中斷傳輸⑵批傳輸⑴控制傳輸11十一月2022第57頁6.USB傳輸類型總線枚舉的11十一月2022第58頁總線枚舉過程⑴USB設(shè)備接到Hub上，設(shè)備進(jìn)入連接狀態(tài)。⑵主機(jī)檢測(cè)Hub，確認(rèn)設(shè)備的接入事件和接入端口。⑶主機(jī)將該端口使能。⑷Hub向端口送一個(gè)持續(xù)100ms的重起（Reset）命令。Hub提供100mA電流給USB設(shè)備，USB設(shè)備進(jìn)入上電狀態(tài)。11十一月2022第58頁總線枚舉過程⑴USB設(shè)備接到H11十一月2022第59頁總線枚舉過程⑸在USB設(shè)備收到唯一地址前，可以通過設(shè)備的默認(rèn)地址訪問默認(rèn)管道。主機(jī)讀取設(shè)備的描述器獲得設(shè)備默認(rèn)管道的最大數(shù)據(jù)傳輸量。這時(shí)設(shè)備處于地址默認(rèn)狀態(tài)。⑹主機(jī)給Hub設(shè)備分發(fā)一個(gè)唯一的地址，設(shè)備進(jìn)入地址（Addressed）狀態(tài)。⑺主機(jī)讀取設(shè)備的配置信息。⑻主機(jī)以配置信息和USB設(shè)備的用途，向設(shè)備分發(fā)一個(gè)配置值。設(shè)備進(jìn)入配置（Configured）狀態(tài)，所有端點(diǎn)準(zhǔn)備就緒可以開始工作，設(shè)備可以使用。11十一月2022第59頁總線枚舉過程⑸在USB設(shè)備收到11十一月2022第60頁8.USB技術(shù)的應(yīng)用

PC外設(shè)數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)等電子產(chǎn)品手機(jī)等通信產(chǎn)品U盤等移動(dòng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集9.USB技術(shù)的新發(fā)展11十一月2022第60頁8.USB技術(shù)的應(yīng)用PC外11十一月2022第61頁謝謝11十一月2022第61頁謝謝11十一月2022第62頁

9.1概述

9.2系統(tǒng)總線

9.3局部總線

本章內(nèi)容

9.4外部總線11十一月2022第1頁9.1概述9.2系統(tǒng)11十一月2022第63頁本章內(nèi)容：介紹有關(guān)總線的基本知識(shí)，包括總線概念、總線分類、總線標(biāo)準(zhǔn)、總線仲裁、總線通信協(xié)議等。并分類介紹幾種常用的系統(tǒng)總線（包括局部總線）和外部總線。11十一月2022第2頁本章內(nèi)容：介紹有關(guān)總線的基本知識(shí)11十一月2022第64頁總線（Bus）是計(jì)算機(jī)各種功能部件之間傳送信息的公共通信干線，它是由導(dǎo)線組成的傳輸線束，按照計(jì)算機(jī)所傳輸?shù)男畔⒎N類，計(jì)算機(jī)的總線可以劃分為數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線，分別用來傳輸數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)地址和控制信號(hào)?？偩€是一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)，它是cpu、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過總線相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電路再與總線相連接，從而形成了計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)部件之間傳送信息的公共通路叫總線，微型計(jì)算機(jī)是以總線結(jié)構(gòu)來連接各個(gè)功能部件的。11十一月2022第3頁總線（Bus11十一月2022第65頁工作原理

如果說主板（MotherBoard）是一座城市，那么總線就像是城市里的公共汽車（bus），能按照固定行車路線，傳輸來回不停運(yùn)作的比特（bit）。這些線路在同一時(shí)間內(nèi)都僅能負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)比特。因此，必須同時(shí)采用多條線路才能傳送更多數(shù)據(jù)，而總線可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)就稱為寬度（width），以比特為單位，總線寬度愈大，傳輸性能就愈佳?？偩€的帶寬（即單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)數(shù)）為：總線帶寬=頻率x寬度（Bytes/sec）。當(dāng)總線空閑（其他器件都以高阻態(tài)形式連接在總線上）且一個(gè)器件要與目的器件通信時(shí)，發(fā)起通信的器件驅(qū)動(dòng)總線，發(fā)出地址和數(shù)據(jù)。其他以高阻態(tài)形式連接在總線上的器件如果收到（或能夠收到）與自己相符的地址信息后，即接收總線上的數(shù)據(jù)。發(fā)送器件完成通信，將總線讓出（輸出變?yōu)楦咦钁B(tài)）。11十一月2022第4頁工作原理11十一月2022第66頁9.1概述9.1.1總線的概念總線：連接計(jì)算機(jī)有關(guān)部件的一組信號(hào)線，是計(jì)算機(jī)中用來傳送信息代碼的公共通道?？偩€由物理介質(zhì)和通用規(guī)則（協(xié)議）構(gòu)成?？偩€堪稱一個(gè)獨(dú)立的部件。采用標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)，可使不同廠家生產(chǎn)的但遵守同一總線標(biāo)準(zhǔn)的部件或設(shè)備方便的進(jìn)行互連。11十一月2022第5頁9.1概述9.1.1總線的11十一月2022第67頁總線的優(yōu)點(diǎn)⑥便于故障診斷和維修①簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造②減少連線數(shù)目，便于布線，減小體積，提高系統(tǒng)的可靠性③便于接口設(shè)計(jì)④便于系統(tǒng)的擴(kuò)充、更新與靈活配置，易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化⑤便于設(shè)備的軟件設(shè)計(jì)11十一月2022第6頁總線的優(yōu)點(diǎn)⑥便于故障診斷和維修①11十一月2022第68頁9.1.2總線的分類外部總線(ExternalBus，E-BUS)：RS-232、IEEE-488、USB等。按照層次位置分類片總線(ChipBus，C-BUS)：又稱元件級(jí)總線內(nèi)部總線(InternalBus，I-BUS)：又稱系統(tǒng)總線。PC/XT、ISA、EISA等。11十一月2022第7頁9.1.2總線的分類外部11十一月2022第69頁可減少成本，適用于模塊距離較遠(yuǎn)的情況。9.1.2總線的分類按照信息傳送形式分類分為并行總線和串行總線并行總線：每位固定占用一條信號(hào)線。串行總線：所有二進(jìn)制位依次先后通過若傳送的信息有n位，則所需時(shí)間至少是并行傳送的n倍。11十一月2022第8頁可減少成本，適用于模塊距離較遠(yuǎn)的11十一月2022第70頁三總線的地位和關(guān)系為：9.1.2總線的分類系統(tǒng)總線接口外圍接口微處理器存儲(chǔ)器系統(tǒng)總線接口外圍控制器外圍接口系統(tǒng)總線接口存儲(chǔ)器外圍設(shè)備外圍設(shè)備外圍設(shè)備I/O接口模塊存儲(chǔ)器模塊CPU模塊片總線

系統(tǒng)總線

外總線外總線微型計(jì)算機(jī)的各級(jí)總線

11十一月2022第9頁三總線的地位和關(guān)系為：9.1.211十一月2022第71頁③電氣規(guī)范9.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)總線標(biāo)準(zhǔn)是國(guó)際正式公布或推薦的互連各個(gè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)，是把各種不同的模塊組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)時(shí)必須遵守的規(guī)范，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各模塊的互連提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面?？偩€標(biāo)準(zhǔn)包括以下幾部分①機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范②功能規(guī)范11十一月2022第10頁③電氣規(guī)范9.1.3總線標(biāo)11十一月2022第72頁9.1.4總線仲裁為了避免各部件同時(shí)使用總線，正確地實(shí)現(xiàn)多個(gè)部件間的通信，系統(tǒng)中設(shè)置一個(gè)專門的機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)各部件對(duì)總線使用的合理分配和管理，這個(gè)機(jī)構(gòu)（部件）稱為總線仲裁機(jī)構(gòu)。當(dāng)總線上某個(gè)部件要與其他部件進(jìn)行通信時(shí)，首先發(fā)出使用總線的請(qǐng)求信號(hào)，如果某個(gè)時(shí)刻有多個(gè)部件同時(shí)請(qǐng)求使用總線，由總線仲裁機(jī)構(gòu)根據(jù)一定的判決原則，進(jìn)行判斷并決定總線的使用權(quán)的歸屬。只有獲得了總線使用權(quán)的部件，才能傳送數(shù)據(jù)。

設(shè)備分為：總線主控設(shè)備，總線從屬設(shè)備總線仲裁方式

：集中方式、分散方式11十一月2022第11頁9.1.4總線仲裁為了避免11十一月2022第73頁9.1.5總線性能指標(biāo)⑴總線數(shù)據(jù)通路寬度

指總線一次能同時(shí)傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)，簡(jiǎn)稱總線寬度。總線寬度越寬，其數(shù)據(jù)傳送能力越強(qiáng)。⑵總線頻率⑵總線頻率指總線每秒鐘能傳送數(shù)據(jù)的次數(shù)。用來衡量總線的工作速度，總線頻率越高，總線傳送速度越快。⑶總線數(shù)據(jù)傳輸率指總線在單位時(shí)間內(nèi)能傳送的數(shù)據(jù)量，通常用每秒傳輸多少字節(jié)（Bps-Bytepersecond）或每秒傳輸多少位（bps-bitpersecond）表示。又稱為總線帶寬。總線數(shù)據(jù)傳輸率＝總線寬度×總線頻率(bps)＝總線寬度×總線頻率/8（Bps）11十一月2022第12頁9.1.5總線性能指標(biāo)⑴11十一月2022第74頁以通道的形式經(jīng)過擴(kuò)充和再驅(qū)動(dòng)連接到擴(kuò)充插槽上，擴(kuò)充插槽有62個(gè)引腳。9.2系統(tǒng)總線用于把微機(jī)系統(tǒng)中各插件連接在一起，以實(shí)現(xiàn)這些模塊的信息交換9.2.1PC/XT總線用于連接I/O接插件11十一月2022第13頁以通道的形式經(jīng)過擴(kuò)充和再驅(qū)動(dòng)連11十一月2022第75頁P(yáng)C/XT總線的機(jī)械特性11十一月2022第14頁P(yáng)C/XT總線的機(jī)械特性11十一月2022第76頁地址線數(shù)據(jù)線控制線狀態(tài)線定時(shí)信號(hào)線11十一月2022第15頁地址線數(shù)據(jù)線控制線狀態(tài)線定時(shí)信11十一月2022第77頁9.2.2ISA總線ISA總線保留了PC總線的全部62個(gè)引腳，同時(shí)又增加了36個(gè)引腳。11十一月2022第16頁9.2.2ISA總線ISA11十一月2022第78頁地址線高位數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)器讀寫中斷請(qǐng)求DMA信號(hào)主控信號(hào)11十一月2022第17頁地址線高位數(shù)據(jù)線存儲(chǔ)器中斷請(qǐng)求11十一月2022第79頁總線能自動(dòng)識(shí)別所連接的插卡是ISA卡還是EISA卡，并采用相應(yīng)的周期9.2.3EISA總線EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture)是ISA的擴(kuò)展支持多總線主控器增加了突發(fā)式傳送（Bursttransfer），最高數(shù)傳率為33M字節(jié)/秒在ISA的基礎(chǔ)上，又增加了E、F、G和H總線擴(kuò)展槽的插腳分上下兩層，上層是原ISA總線的連接，下層是EISA總線新增信號(hào)的連接。11十一月2022第18頁總線能自動(dòng)識(shí)別所連接的插卡是I11十一月2022第80頁為了使圖中信號(hào)不至太亂，省略了原ISA總線信號(hào)A、B、C、D列的說明(紅色腳)，只給出了EISA增加的信號(hào)E、F、G、H列的說明。11十一月2022第19頁為了使圖中信號(hào)不至太亂，省略了11十一月2022第81頁單總線連接時(shí)，有96條信號(hào)線，支持16位數(shù)據(jù)線和24位地址線；雙總線連接時(shí)，有128條信號(hào)線，支持32位數(shù)據(jù)和32位地址線9.2.4VME總線VME（VersaMouldEuropean）是商業(yè)化的完全開放的32位總線?，F(xiàn)采用的大多為VME64。1.VME總線的主要特點(diǎn)異步總線結(jié)構(gòu)，沒有事先固定的傳輸速率地址線和數(shù)據(jù)線采用非復(fù)用方式并行傳輸，總線的最大傳輸速率可達(dá)到40MB/s支持多機(jī)和多主控設(shè)備11十一月2022第20頁單總線連接時(shí)，有96條信號(hào)線，11十一月2022第82頁VME總線是電氣電子工程學(xué)會(huì)（IEEE）和國(guó)家電子技術(shù)委員會(huì)制定的第一個(gè)32位總線標(biāo)準(zhǔn)，其高性能使其成為最流行的32位總線。而其多用性，則同時(shí)確保當(dāng)技術(shù)性能發(fā)展到高水平時(shí)，VME總線將很容易適應(yīng)新的要求，而不會(huì)使現(xiàn)有的設(shè)備過時(shí)。2.VME總線的組成⑴數(shù)據(jù)傳送總線⑵裁決總線⑶中斷總線⑷公用總線11十一月2022第21頁VME總線是電氣電子工程學(xué)會(huì)（11十一月2022第83頁9.2.5STD總線STD總線于1987年推出，是一種針對(duì)工業(yè)控制系統(tǒng)開發(fā)的總線。1.STD總線特點(diǎn)高可靠性小板結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單總線兼容結(jié)構(gòu)11十一月2022第22頁9.2.5STD總線STD11十一月2022第84頁2．STD總線規(guī)范最初針對(duì)8位微型計(jì)算機(jī)推出現(xiàn)提供全16位的數(shù)據(jù)傳送能力在20世紀(jì)80年代末由56個(gè)信號(hào)線發(fā)展到了114個(gè)信號(hào)，現(xiàn)在已發(fā)展到136個(gè)信號(hào)的32位STD總線標(biāo)準(zhǔn)。STD總線的56個(gè)引腳按功能分為5組：邏輯電源總線、數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線和輔助電源總線。11十一月2022第23頁2．STD總線規(guī)范最初針對(duì)8位11十一月2022第85頁地址總線：A23~A0數(shù)據(jù)總線：D0/A16~D7/A23，A8/D8～A15/D15。控制總線：電源總線：VCC、GND、VBB.1、VBB.2、VBAT、VCPD、AUX輔助地、AUX+12V、AUX-12V。11十一月2022第24頁地址總線：A23~A0數(shù)據(jù)總線11十一月2022第86頁ROMRAMI/OCPU總線控制器總線驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)總線局部總線9.3局部總線系統(tǒng)總線不夠快而妨礙系統(tǒng)性能的提高解決辦法：將模塊直接掛到CPU芯片的總線上去，以CPU的速度運(yùn)行。11十一月2022第25頁ROMRAMI/OCPU總線控11十一月2022第87頁9.3.1VESA的VL-Bus極大地增強(qiáng)了系統(tǒng)的性能VL-Bus的主要特性⑴支持多總線主控器；⑵支持0～3個(gè)VL-Bus插槽；⑶支持高速視頻控制器、硬盤控制器、LAN控制卡等高速外設(shè)；⑷接口速度快，VL-Bus的時(shí)鐘在頻率和相位上與CPU時(shí)鐘相同；⑸支持回寫高速緩存（WritebackCache）。VESA標(biāo)準(zhǔn)局部總線是面向i486設(shè)計(jì)的。11十一月2022第26頁9.3.1VESA的VL-11十一月2022第88頁11十一月2022第27頁11十一月2022第89頁9.3.2PCI總線PCI（PeripheralComponentInterconnect，周邊組件互連）總線是由Intel公司在1991年首先提出的。PCI總線是一種先進(jìn)的局部總線。PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第28頁9.3.2PCI總線PCI11十一月2022第90頁1.PCI總線的特點(diǎn)⑴高性能⑵支持突發(fā)工作方式，且后面可跟無限個(gè)數(shù)據(jù)周期⑶減少存取延遲⑷采用總線主控和同步操作⑸不受處理器限制⑹適用于各種機(jī)型⑺成本低⑻兼容性好，易于擴(kuò)展⑼自動(dòng)配置（即插即用，PlugandPlay）⑽規(guī)范嚴(yán)格11十一月2022第29頁1.PCI總線的特點(diǎn)⑴高性11十一月2022第91頁2.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第30頁2.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第92頁3.PCI總線的信號(hào)可選的引腳PCI總線設(shè)備必備的引腳地址/數(shù)據(jù)線接口控制信號(hào)

錯(cuò)誤報(bào)告信號(hào)

仲裁信號(hào)

系統(tǒng)信號(hào)

64位總線擴(kuò)展信號(hào)

接口控制

中斷信號(hào)

邊界掃描信號(hào)

Cache支持信號(hào)

RSTCLKGNTREQSERRIDSELDEVSELIRDYTRDYFRAME

PARC/BE3~0

AD31~0

STOPPERRLOCKINTAINTBINTCINTDSBOSDONETDITRST

TDO

TCKTMSACK64REQ64PAR64C/BE7~4

AD63~3211十一月2022第31頁3.PCI總線的信號(hào)可選的引11十一月2022第93頁9.3.3AGP總線AGP(AcceleratedGraphicsPort，加速圖形接口)接口。顯示卡專用的局部總線1.AGP局部總線的特點(diǎn)①允許在一個(gè)時(shí)鐘內(nèi)傳輸一次或兩次數(shù)據(jù)②采用邊帶信號(hào)傳輸技術(shù)③采用內(nèi)存請(qǐng)求流水線技術(shù)④能延長(zhǎng)PCI總線壽命⑤對(duì)MPEG2視頻的再生具有積極作用11十一月2022第32頁9.3.3AGP總線AGP11十一月2022第94頁2.AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第33頁2.AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)11十一月2022第95頁9.4外部總線10.4.1RS-232C/422/485總線RS-232C（RecommendedStandard，推薦標(biāo)準(zhǔn)）是應(yīng)用于串行通信的標(biāo)準(zhǔn)。RS-232C的邏輯電平與TTL及MOS電平不一致其電氣特性為：①數(shù)據(jù)“0”及控制線的接通狀態(tài)規(guī)定為+3V~+15V②數(shù)據(jù)“1”及控制線的斷開狀態(tài)規(guī)定為-3V~-15V③噪聲容限為3~5V④當(dāng)輸入恰好為±3V時(shí)，分別確定為空號(hào)和傳號(hào)；當(dāng)輸入端開路時(shí)，終端定為傳號(hào)。使用1488和1489實(shí)現(xiàn)RS-232C到TTL電平的轉(zhuǎn)換11十一月2022第34頁9.4外部總線10.4.111十一月2022第96頁通信系統(tǒng)組成包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE（DataTerminalEquipment）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE（DataCommunicationEquipment）RS-232C是用于DTE和DCE之間的接口標(biāo)準(zhǔn)11十一月2022第35頁通信系統(tǒng)組成包括數(shù)據(jù)終端設(shè)備11十一月2022第97頁RS-232C標(biāo)準(zhǔn)使用最多的是DB25插頭座（25引腳）引腳名稱方向代號(hào)引腳名稱方向代號(hào)1保護(hù)地（屏蔽）AA14第二發(fā)送數(shù)據(jù)T→MSBA2發(fā)送數(shù)據(jù)T→MBA15發(fā)送信號(hào)元定時(shí)T←MDB3接收數(shù)據(jù)T←MBB16第二接收數(shù)據(jù)T←MSBB4請(qǐng)求發(fā)送RTST→MCA17接收器信號(hào)元定時(shí)T←MDD5允許發(fā)送CTST←MCB18未定義6DCE就緒DSRT←MCC19第二請(qǐng)求發(fā)送T→MSCA7信號(hào)地（公共回路）AB20DTE就緒T→MCD8接收線路信號(hào)檢測(cè)器CDT←MCF21信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)T←MCG9測(cè)試預(yù)留22振鈴指示T←MCE10測(cè)試預(yù)留23數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇T?MCH11選擇發(fā)送通道T→MSTF24發(fā)送信號(hào)元定時(shí)T→MDA12第二接收線路信號(hào)檢測(cè)器T←MSCF25未定義13第二允許發(fā)送T←MSCB11十一月2022第36頁RS-232C標(biāo)準(zhǔn)使用最多的是11十一月2022第98頁RS-232C接口9芯與25芯信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系

9線引腳25線引腳信號(hào)名功能說明信號(hào)方向1GND保護(hù)地（屏蔽）32TxD數(shù)據(jù)發(fā)送T→M23RxD數(shù)據(jù)接收T←M74RTS請(qǐng)求發(fā)送（微機(jī)發(fā)向MODEM）T→M85CTS允許發(fā)送（MODEM發(fā)向微機(jī)）T←M66DSR數(shù)據(jù)設(shè)備（DCE）準(zhǔn)備就緒T←M57SGND信號(hào)地（公共回路）18DCD接收線路信號(hào)檢測(cè)T←M420DTR數(shù)據(jù)終端（DTE）準(zhǔn)備就緒T→M922RI振鈴指示11十一月2022第37頁RS-232C接口9芯與25芯11十一月2022第99頁RS422A總線

RS-232C總線的數(shù)據(jù)傳輸速率慢，傳送距離短，且接口處各信號(hào)間容易產(chǎn)生串?dāng)_，為了彌補(bǔ)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的不足，EIA推出了RS-422A標(biāo)準(zhǔn)。RS-422A電路由發(fā)送器、平衡連接電纜、電纜終端負(fù)載和接收器4部分組成。11十一月2022第38頁RS422A總線RS-23211十一月2022第100頁RS485總線

為適應(yīng)真正多點(diǎn)通信的需要，EIA又制定了RS-485總線標(biāo)準(zhǔn)RS-485是RS-422A的變型，是半雙工工作方式，是一種多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，它擴(kuò)展了RS-422A的性能。RS-485用平衡差動(dòng)的方式傳輸數(shù)據(jù)、抗干擾性強(qiáng)、速率高、傳輸距離遠(yuǎn)、能夠?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)傳輸，它允許同時(shí)連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和32個(gè)接收器，方便地組成一個(gè)小型的網(wǎng)絡(luò)，在測(cè)控領(lǐng)域應(yīng)用很廣泛。RS-485是一個(gè)電氣接口規(guī)范，它規(guī)定了平衡驅(qū)動(dòng)器和接收器的電氣特性，而沒有規(guī)定接插件傳輸電纜和通信協(xié)議。RS-485一般采用終端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)型或星型網(wǎng)絡(luò)。RS-485采用差分方式傳輸信號(hào)。11十一月2022第39頁RS485總線為適應(yīng)真正多點(diǎn)11十一月2022第101頁

RS-485電氣特性

項(xiàng)目條件最小值最大值驅(qū)動(dòng)器開路輸出電壓邏輯11.5V6V邏輯0-1.5V-6V驅(qū)動(dòng)器帶載輸出電壓RL＝100Ω，邏輯11.5V5VRL＝100Ω，邏輯0-1.5V-5V驅(qū)動(dòng)器輸出短路電流每個(gè)輸出對(duì)公共端±250mA驅(qū)動(dòng)器輸出上升時(shí)間RL＝54Ω，C＝50pF總周期的30%驅(qū)動(dòng)器共模電壓RL＝54Ω±3V接收器靈敏度-7V<VCM<12V±200mV接收器共模電壓范圍-7V+12V接收器輸入電阻12kΩ11十一月2022第40頁RS-485電氣特性項(xiàng)目條11十一月2022第102頁9.4.2IEEE-488總線并行的外部總線，主要用于儀表之間的連接以及計(jì)算機(jī)與儀表之間的互相連接。連接器是一個(gè)24線的帶有插頭和插座的組合式接頭電氣性能有①信息量都是數(shù)字量②總線上連接設(shè)備的總數(shù)不能超過15個(gè)③數(shù)據(jù)速率必須小于或等于1Mb/S④傳輸線總長(zhǎng)度不能超過20m11十一月2022第41頁9.4.2IEEE-48811十一月2022第103頁IEEE-488總線接口在總線上掛接的設(shè)備從邏輯上分為三種：控制器、發(fā)話器、收聽器。11十一月2022第42頁IEEE-488總線接口在總線11十一月2022第104頁IEEE-488總線由具有TTL電平的16條線組成，采用24芯的連接器。16條信號(hào)線按功能分為三組⑴數(shù)據(jù)輸入/輸出總線⑵字節(jié)傳送控制總線⑶接口管理總線引腳信號(hào)信號(hào)類型引腳信號(hào)信號(hào)類型1D1(DIO1)數(shù)據(jù)線13D5(DIO5)數(shù)據(jù)線2D2(DIO2)數(shù)據(jù)線14D6(DIO6)數(shù)據(jù)線3D3(DIO3)數(shù)據(jù)線15D7(DIO7)數(shù)據(jù)線4D4(DIO4)數(shù)據(jù)線16D8(DIO8)數(shù)據(jù)線5EOI接口管理線17REN接口管理線6握手線18GND地7NRFD握手線19GND地8NDAC握手線20GND地9IFC接口管理線21GND地10SRQ接口管理線22GND地11ATN接口管理線23GND地12SHIELD機(jī)殼地24GND數(shù)字地?cái)?shù)據(jù)輸入輸出總線數(shù)據(jù)輸入輸出總線字節(jié)傳送控制總線字節(jié)傳送控制總線字節(jié)傳送控制總線字節(jié)傳送控制總線11十一月2022第43頁IEEE-488總線由具有TT11十一月2022第105頁傳送一個(gè)字節(jié)進(jìn)行的握手過程發(fā)話器NRFD、NDAC都高嗎？開始DAV置高送數(shù)據(jù)到DIONRFD高嗎？DAV置低NDAC高嗎？DAV置高還有數(shù)據(jù)嗎？結(jié)束收聽器開始NRFD、NDAC置低準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)否？NRFD置高DAV低否？NRFD置低接收數(shù)據(jù)NDAC置高DAV高否？NDAC置低錯(cuò)誤情況僅當(dāng)所有收聽器均準(zhǔn)備好NRFD才變高數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)已穩(wěn)定有效，可被接收

所有收聽器都已收到數(shù)據(jù)

結(jié)束YNNYYNNYYNNNYY此后數(shù)據(jù)被認(rèn)為無效

11十一月2022第44頁傳送一個(gè)字節(jié)進(jìn)行的握手過程發(fā)話11十一月2022第106頁9.4.3SCSI總線SCSI（SmallComputerSystemInterface）用于與磁帶機(jī)、軟磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、光盤機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備的連接。1.SCSI總線的特點(diǎn)低成本、高效率異步傳送，速率1.5MB/s；最多可掛接8臺(tái)總線設(shè)備，但只允許兩臺(tái)設(shè)備同時(shí)進(jìn)行通信當(dāng)使用單端驅(qū)動(dòng)器和單端接收器進(jìn)行傳送時(shí)，電纜長(zhǎng)度最多6m；同步傳送，速率4MB/s當(dāng)采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和差動(dòng)接收器時(shí)，距離可達(dá)到25m11十一月2022第45頁9.4.3SCSI總線SC11十一月2022第107頁2.SCSI總線的規(guī)范⑴單端SCSI總線單端SCSI總線包括50條引線，有9條數(shù)據(jù)線、9條控制線和地線。數(shù)據(jù)線：DB1～DB8、DBP。控制線：BUSY、SEL、REQ、ACK、C/D、I/O、MSG、ATN、RST。⑵差動(dòng)SCSI總線差動(dòng)SCSI總線信號(hào)與單端SCSI信號(hào)相對(duì)應(yīng)，只不過單端信號(hào)只需要一個(gè)引腳，而差動(dòng)信號(hào)在需要兩個(gè)引腳。11十一月2022第46頁2.SCSI總線的規(guī)范⑴單端11十一月2022第108頁9.4.4IDE總線IDE（IntegratedDriveElectronics）總線是一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，只支持硬盤驅(qū)動(dòng)器。1993年，WesternDigital推出EIDE，還支持磁帶機(jī)和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。FASTEIDE和FASTEIDE2。IDE總線連接器采用40芯引腳

。11十一月2022第47頁9.4.4IDE總線IDE11十一月2022第109頁引腳信號(hào)名稱方向說明引腳信號(hào)名稱方向說明1RESET→復(fù)位21N/C-未用2GND—地22GND—地3DD7?D723IOW→寫4DD8?D824GND—地5DD6?D625IOR→讀6DD9?D926GND—地7DD5?D527IO_CH_RDY←I/O就緒8DD10?D1