第5章-微型計算機的總線技術課件

本章主要教學內(nèi)容總線的基本概念；常用的系統(tǒng)總線特點和功能；常用的局部總線特點和功能;外部設備總線的特點和功能第5章微型計算機的總線技術1本章主要教學內(nèi)容第5章微型計算機本章教學目的及要求

通過學習，應該理解總線的基本概念，熟悉微機總線的組成結(jié)構，掌握常用系統(tǒng)總線、局部總線、外部設備總線以及USB總線的結(jié)構和引腳特性，并側(cè)重其應用。第5章微型計算機的總線技術2本章教學目的及要求第5章微型計算機的總線技術第5章5-1總線技術概述總線是微型計算機系統(tǒng)中多個部件之間公用的一組連線，由它構成芯片、插件或系統(tǒng)之間的標準信息通路。它是系統(tǒng)中各個部件信息交換的公共通道，各部件之間的聯(lián)系都是通過總線實現(xiàn)的。微型計算機采用總線技術的目的是為了簡化硬、軟件的系統(tǒng)設計，在硬件方面，設計者只需按總線規(guī)范設計插件板，保證它們具有互換性與通用性，支持系統(tǒng)的性能及系列產(chǎn)品的開發(fā)；在軟件方面，接插件的硬件結(jié)構帶來了軟件設計的模塊化。用標準總線連接的計算機系統(tǒng)結(jié)構簡單清晰，便于擴充與更新。微型計算機的總線技術3第5章5-1總線技術概述微型計算機的總線技術3第5章按各類總線的結(jié)構和連接對象及范圍的不同，可分為3類：1.微處理器片內(nèi)總線是指在微處理器芯片內(nèi)部各單元之間傳輸信息的總線，它主要用于芯片級的互連。有時也稱其為局部總線。2.內(nèi)總線用以實現(xiàn)微機系統(tǒng)與各種擴展插件板之間的相互連接，是微機系統(tǒng)所特有的總線，一般用于模板之間的連接。內(nèi)總線有時也稱為板極總線或系統(tǒng)總線。3.外部總線是微機之間或微機與外部設備之間進行通信的總線，主要用于設備級的互連。外部總線也稱為通信總線。微型計算機的總線技術4第5章按各類總線的結(jié)構和連接對象及范圍的不同，可分為3類：微圖5-1所示即為常見的微型計算機總線層次的典型結(jié)構。圖5-1微型計算機總線層次結(jié)構示意圖5圖5-1所示即為常見的微型計算機總線層次的典型結(jié)構。圖5-1

4.標準總線的特點標準總線具有簡化系統(tǒng)設計、簡化系統(tǒng)結(jié)構、易于系統(tǒng)擴展、便于系統(tǒng)更新以及便于系統(tǒng)調(diào)試和維修等特點。標準總線不僅在電氣上規(guī)定了各種信號的標準電平、負載能力和定時關系，也在結(jié)構上規(guī)定了插件的尺寸規(guī)格和引腳定義，各模塊可實現(xiàn)標準連接。目前總線標準有兩類：一類是IEEE（美國電氣及電子工程師協(xié)會）標準委員會定義與解釋的標準，如IEEE-488總線和RS-232C串行接口標準等；另一類是因廣泛應用而被大家接受與公認的標準，如S-100總線、IBMPC總線、ISA總線、EISA總線、PCI總線等。

第5章微型計算機的總線技術64.標準總線的特點第5章微型計算機的總線技第5章總線的性能主要體現(xiàn)在：（1）總線寬度：是指可以同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，位數(shù)越多，一次傳輸?shù)男畔⒕驮蕉唷＃?）總線頻率：總線通常都有一個基本時鐘，總線上其它信號都以這個時鐘為基準，這個時鐘的頻率也是總線工作的最高頻率。時鐘頻率越高，單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大。隨著微型計算機的發(fā)展，總線技術也在不斷地發(fā)展與完善，并且已經(jīng)出現(xiàn)了一系列的標準化總線，這些標準化總線的廣泛使用，對微型計算機系統(tǒng)在各個領域的普及和應用起到了積極的推動作用。微型計算機的總線技術7第5章總線的性能主要體現(xiàn)在：微型計算機的總線技術7第5章

5-2系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是微機主板上微處理器和外部設備之間進行通訊時所采用的數(shù)據(jù)通道，可支持各種端口、處理器、RAM和其他部件。微機的系統(tǒng)總線從性能上可分為低端總線和高端總線。低端總線一般支持8位、16位的微處理器，主要功能是進行I/O處理，總線信號依賴微處理器芯片，有的總線實際上就是微處理器引腳的延伸，比如ISA總線、STD總線等。高端總線可以支持32位、64位微處理器，它提高了數(shù)據(jù)傳輸率和處理能力，對微處理器的依賴性在減小，同時具備良好的兼容性、支持高速緩存Cache、支持多微處理器、可自動配置等特點，比如EISA總線、VESI總線、PCI總線等。微型計算機的總線技術8第5章5-2系統(tǒng)總線微型計算機的總線技術8第5章5-2-1STD總線STD（Standard）總線是用于工業(yè)控制微機的標準系統(tǒng)總線，以其優(yōu)越的性能和強大的生命力在工業(yè)控制領域中受到了廣泛的歡迎并得到迅速的發(fā)展，被定名為IEEE961。STD總線開始推出時是針對當時的8位微型計算機，經(jīng)過不斷修訂和改進，利用復用技術在原來定義的56個總線信號之下實現(xiàn)了支持20位地址、尋址1MB的直接尋址能力。在保證現(xiàn)有I/O插件板兼容的條件下，提供全16位數(shù)據(jù)的傳輸能力。1989年美國EAITECH公司開發(fā)出了32位的STD32，為高檔的STD微型計算機系統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的條件。微型計算機的總線技術9第5章5-2-1STD總線微型計算機的總線技術9第5章

1.STD總線的特點具有較好的兼容性，可以向上或向下兼容STD總線的電路板采用小板結(jié)構，高度模塊化，開發(fā)周期短采用一整套高可靠性措施，可以長期可靠地工作在惡劣環(huán)境之下。結(jié)構簡單，并且能夠支持多微處理器系統(tǒng)系統(tǒng)模板品種齊全，價格低廉，性能良好，易于選用微型計算機的總線技術10第5章1.STD總線的特點微型計算機的總線技術10第5章2.STD總線信號定義STD總線總計56條信號，其中電源線10條，地址線24條，數(shù)據(jù)線16條，控制線22條，地址線與數(shù)據(jù)線采用分時復用方式進行工作。3.STD總線的優(yōu)先級控制STD總線支持多微處理器系統(tǒng)，更廣義的說是支持多總線控制器系統(tǒng)。當STD系統(tǒng)總線上有多個總線控制器時，必須保證在每一時刻要將總線讓給提出請求的優(yōu)先級最高的總線控制器使用。微型計算機的總線技術11第5章2.STD總線信號定義微型計算機的總線技術11第5章利用以下串、并聯(lián)兩種總線優(yōu)先級的安排可以實現(xiàn)STD總線的優(yōu)先級控制。（1）串聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方式是在每一個總線控制器模板上，建立總線優(yōu)先級邏輯電路?！纠?.1】采用串聯(lián)優(yōu)先級控制鏈的形式進行總線的優(yōu)先級控制。如圖5-2所示，在STD總線上用3個優(yōu)先級邏輯電路和相應控制線組成。微型計算機的總線技術12第5章利用以下串、并聯(lián)兩種總線優(yōu)先級的安排可以實現(xiàn)圖5-2STD的串聯(lián)總線優(yōu)先級控制13圖5-2STD的串聯(lián)總線優(yōu)先級控制13第5章（2）并聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方法是將優(yōu)先級控制邏輯電路放在單獨一塊模板上，其他各個總線控制器均通過這塊模板提出總線請求。

【例5.2】總線的并聯(lián)優(yōu)先級控制分析。并聯(lián)總線優(yōu)先級控制如圖5-3所示。微型計算機的總線技術14第5章（2）并聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方法是將優(yōu)先級圖5-3STD的并聯(lián)總線優(yōu)先級控制15圖5-3STD的并聯(lián)總線優(yōu)先級控制15第5章5-2-2ISA總線ISA（IndustryStandardArchitecture工業(yè)標準體系結(jié)構）總線是早期比較有代表性的總線。IBM公司推出PC/XT和PC/AT個人計算機后，IEEE（InstituteofElectronicandElectronicEngineers電氣電子工程師協(xié)會）在1987年定義了工業(yè)標準體系結(jié)構（ISA），將PC/XT總線定義為8位ISA，將PC/AT總線定義為16位ISA。微型計算機的總線技術16第5章5-2-2ISA總線微型計算機的總線技術第5章ISA總線具有以下特點：既支持8位數(shù)據(jù)操作，也支持16位數(shù)據(jù)操作；可以將PC/AT總線和PC/XT總線的運行速度提升至8MHz；提供了1KB的I/O空間、15級的硬件中斷、7級的DMA通道、8個設備的負載能力；總線中的地址、數(shù)據(jù)線采用非多路復用形式，使系統(tǒng)的擴展設計更為簡便；是一種多主控設備總線，除主CPU外，DMA控制器、DRAM刷新控制器、帶處理器的智能卡都可成為ISA的主控設備；由于IBMPC機廣泛流行，可供選擇的ISA插件卡品種較多，這有利于用戶根據(jù)需要快速構成相應的微型計算機應用系統(tǒng)。微型計算機的總線技術17第5章ISA總線具有以下特點：微型計算機的總線技第5章

1.8位ISA總線8位ISA總線是最早的PC機系統(tǒng)總線，也叫作PC總線。它支持8位數(shù)據(jù)傳輸和10位尋址空間，其特點是把CPU視為總線的惟一總控設備，其余外圍設備均為從屬設備。8位ISA總線是一種開放式的結(jié)構總線，在總線母板上有8個系統(tǒng)插槽，用于I/O設備和PC機的連接。由于該總線具有價格低、可靠性好、使用靈活等特點，并且對插板兼容性好，因此，有許多廠家生產(chǎn)該總線的兼容產(chǎn)品，品種范圍比較廣泛，供用戶選擇的余地較大。最初的ISA總線產(chǎn)品主要用于辦公自動化，隨著使用的推廣，其產(chǎn)品很快擴大到實驗室及工業(yè)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集和控制。微型計算機的總線技術18第5章1.8位ISA總線微型計算機的總線技術18第5章

8位ISA總線引腳信號總共有62條。通過一個31腳分為A、B兩面的連接插槽來實現(xiàn)，其中，A面為元件面，B面為焊接面。符合ISA總線標準的接插件可以方便的插入，以便對微型計算機系統(tǒng)進行功能擴展。8位ISA總線引腳信號具有20條地址線、8條數(shù)據(jù)線、若干控制信號線、電源、接地等接口信號線。微型計算機的總線技術19第5章8位ISA總線引腳信號總共有62條。通過一個31第5章2.16位ISA總線PC/AT總線在PC/XT62引腳總線的基礎上增加了一個36引腳的插槽，形成前62引腳和后32引腳的兩個插座，構成16位ISA總線?？梢岳们?2引腳的插座插入與PC/XT總線兼容的8位接口電路卡，也可以利用整個插座插入16位接口電路卡。16位ISA總線中新增加的36引腳插槽信號擴展了8位數(shù)據(jù)線、7位地址線、存儲器和I/O設備的讀寫控制線、中斷和DMA控制線、電源和地線等。微型計算機的總線技術20第5章2.16位ISA總線微型計算機的總線技術20第5章

3.ISA總線的體系結(jié)構在利用ISA總線構成的微機系統(tǒng)中，當內(nèi)存速度較快時，通常采用將內(nèi)存移出ISA總線并轉(zhuǎn)移到自己的專用總線——內(nèi)存總線上的體系結(jié)構，如圖5-5所示。微型計算機的總線技術21第5章3.ISA總線的體系結(jié)構微型計算機的總線技術圖5-5ISA體系結(jié)構22圖5-5ISA體系結(jié)構22第5章5-2-3EISA總線EISA（ExtendedIndustryStandardArchitecture擴展的工業(yè)標準體系結(jié)構）總線是擴展的ISA總線。1989年，以Compaq公司為代表的9家公司，在ISA總線的基礎上，聯(lián)合推出了EISA總線。在當時，盡管數(shù)據(jù)總線寬度被增加到32位，但EISA總線的時鐘速度仍然維持在8MHz，這導致了這種互連結(jié)構標準逐漸地被減少使用。但是，更新以后的VESA局部總線和PCI總線均工作在更高的速度之下，它們現(xiàn)在可以在33MHz的頻率下工作。微型計算機的總線技術23第5章5-2-3EISA總線微型計算機的總線技第5章

1.EISA總線的特點（1）用于32位微機中，可尋址4GB的存儲空間，也支持64KB的I/O端口尋址。（2）具有32位數(shù)據(jù)線，保證了系統(tǒng)性能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達33MB/S。（3）支持多處理器結(jié)構，支持多主控總線設備，具有較強的I/O擴展能力和負載能力。（4）具有自動配置功能，可以根據(jù)配置文件自動地初始化，配置系統(tǒng)板和多擴展卡。（5）擴展了DMA的范圍和傳輸速度，支持7個DMA通道，DMA數(shù)據(jù)傳輸既可在ISA方式下也可在EISA方式下進行。（6）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，可支持常規(guī)的一次傳送，也可支持突法方式即高速分組傳送。微型計算機的總線技術24第5章1.EISA總線的特點微型計算機的總線技術2第5章

2．EISA總線的主要信號及其功能EISA插槽與ISA插卡和EISA插卡均兼容，采用了雙層結(jié)構，上面一層包含了ISA的全部信號，信號的排列、引腳間的距離、信號的定義規(guī)定與ISA完全一致；下層包含全部新增加的EISA信號。微型計算機的總線技術25第5章2．EISA總線的主要信號及其功能微型計算機的總第5章5-3局部總線5-3-1VESA總線VESA（VideoElectronicsStandardsAssociation視頻電子標準協(xié)會）總線是一種32位接口的局部總線，通常稱為VL總線。微型計算機的總線技術26第5章5-3局部總線微型計算機的總線技術26第5章

VESA局部總線工作頻率可以達到33MHz，常用在需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。與EISA總線一樣，VESA局部總線也是ISA總線的擴展，不同之處在于VESA局部總線沒有在16位ISA總線連接器上增加任何器件，而是在16位ISA總線連接器的后面增加了第3個連接器，即VESA連接器。VESA局部總線上的連線與EISA總線卡非常相似，VESA局部總線還包括一個32位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲器和I/O設備連接到微處理器上。微型計算機的總線技術27第5章VESA局部總線工作頻率可以達到33MHz，常用圖5-6VESA局部總線連接器和接口卡28圖5-6VESA局部總線連接器和接口卡28第5章

5-3-2PCI總線PCI（PeripheralComponentInterconnect外部組件互連）總線是目前最常用的系統(tǒng)總線。該總線是專門為Pentium系列芯片設計的。PCIV2.0版本支持32/64位數(shù)據(jù)總線，總線時鐘為25～33MHz，數(shù)據(jù)傳輸率達132～264MB/s。1995年推出的PCIV2.1版本支持64位數(shù)據(jù)總線，總線速度為66MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率達528MB/s。微型計算機的總線技術29第5章5-3-2PCI總線微型計算機的總線技術2第5章

1.PCI總線的特點采用數(shù)據(jù)線和地址線復用結(jié)構，目標設備可用47引腳，總線主控設備可用49引腳。提供5V和3.3V兩種工作信號環(huán)境，可在兩種環(huán)境中根據(jù)需要進行轉(zhuǎn)換。允許32位與64位器件相互協(xié)作。允許PCI局部總線擴展卡和元件進行自動配置，提供了即插即用的能力。PCI總線獨立于處理器，它的工作頻率與CPU時鐘無關，可以支持多機系統(tǒng)。PCI總線具有良好的兼容性，可支持ISA、EISA、MCA、SCSI、IDE等多種總線。微型計算機的總線技術30第5章1.PCI總線的特點微型計算機的總線技術30第5章2.PCI總線信號的定義PCI總線規(guī)定了兩種PCI擴展卡及連接器：一種稱為長卡，另一種稱為短卡。長卡提供64位接口，插槽A、B兩邊共定義了188個引腳；短卡提供32位接口，插槽A、B兩邊共定義了124個引腳。除去電源、地、未定義引腳之外，其余信號按功能分類列于圖5-7中。微型計算機的總線技術31第5章2.PCI總線信號的定義微型計算機的總線技術31圖5-7PCI總線引腳信號32圖5-7PCI總線引腳信號32第5章

3.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構PCI局部總線與Pentium機內(nèi)部總線組合構成了多總線系統(tǒng)結(jié)構，典型的PCI系統(tǒng)如圖5-8所示。微型計算機的總線技術33第5章3.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構微型計算機的總線技術圖5-8PCI總線系統(tǒng)結(jié)構34圖5-8PCI總線系統(tǒng)結(jié)構34第5章

5-3-3AGP總線為了解決高速視頻或高品質(zhì)畫面的顯示，Intel公司在1997年推出了高速圖形接口的局部總線標準——AGP總線。AGP總線是對PCI總線的擴展和增強，但AGP接口只能為圖形設備獨占，不具有一般總線的共享特性。采用AGP接口允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲器，而無需先預取至視頻存儲器中。微型計算機的總線技術35第5章5-3-3AGP總線微型計算機的總線技術3第5章

AGP總線的主要特點如下：（1）具有雙重驅(qū)動技術，允許在一個總線周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)。（2）在總線上可實現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)多路復用，把32位的數(shù)據(jù)總線給圖形加速器使用。（3）通過內(nèi)存請求流水線技術對各種內(nèi)存請求進行排隊來減少延遲，一個典型的排隊可處理12個以上的請求，大大加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。?）把圖形接口繞行到AGP通道上，解決了PCI帶寬問題，使PCI有更多的能力負責其它數(shù)據(jù)傳輸。微型計算機的總線技術36第5章AGP總線的主要特點如下：微型計算機的總線技術第5章

5-4其他總線介紹5-4-1USB總線1.USB總線的特點USB的全稱是通用串行總線（UniversalSerialBus），它是一種支持即插即用的新型串行接口。USB要比標準串行接口快得多，其數(shù)據(jù)傳輸率可達4Mbps～12Mbps。USB除了具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率外，它還可以為外設提供支持。微型計算機的總線技術37第5章5-4其他總線介紹微型計算機的總線技術第5章

USB總線具有以下特點：（1）為所有的USB外設提供了單一的、易于操作的連接類型。（2）排除了對鼠標、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和打印機不同接口的需求。（3）支持熱插拔。（4）支持PNP（PlagandPlay）即插即用。（5）在設備供電方面提供了靈活性。（6）USB傳輸線能夠提供100mA的電流，而帶電源的USBHub使得每個接口可以提供500mA的電流。微型計算機的總線技術38第5章USB總線具有以下特點：微型計算機的總線技術3第5章（7）USBV1.1規(guī)范提供全速12Mbit/s的模式和低速1.5Mbit/s的模式，USBV2.0規(guī)范提供高達480Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以適應各種不同類型的外設。（8）針對突然發(fā)生的非連續(xù)傳輸設備，如音頻和視頻設備，USB在滿足帶寬的情況下才進行該類型的數(shù)據(jù)傳輸。（9）為了適應各種不同類型外圍設備的要求，USB提供了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型。（10）USB使得多個外圍設備可以跟主機通信，最多支持127個設備。由于電腦的USB接口有限，必須使用USBHUB增加分支，根據(jù)規(guī)范USBHub最多可提供7個分支。微型計算機的總線技術39第5章（7）USBV1.1規(guī)范提供全速12Mbit/s的模第5章

2.數(shù)據(jù)傳輸類型根據(jù)USB設備自身的使用特點和系統(tǒng)資源的不同要求，在USB規(guī)范中規(guī)定了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。（1）控制（Control）傳輸方式（2）同步（Isochronous）傳輸方式（3）中斷（Interrupt）傳輸方式（4）批量（Bulk）傳輸方式微型計算機的總線技術40第5章2.數(shù)據(jù)傳輸類型微型計算機的總線技術40第5章3.USB總線的拓樸結(jié)構USB設備和USB主機通過USB總線相連。USB的物理連接是一個星型結(jié)構，集線器（HUB）位于每個星形結(jié)構的中心，每一段都是主機和某個集成器，或某一功能設備之間的一個點到點的連接，也可以是一個集線器與另一個集線器或功能模塊之間的點到點的連接?？偩€拓撲結(jié)構如圖5-9所示。微型計算機的總線技術41第5章3.USB總線的拓樸結(jié)構微型計算機的總線技術41圖5-9USB的拓撲結(jié)構42圖5-9USB的拓撲結(jié)構42第5章

（1）USB主機整個USB系統(tǒng)中只允許有一個主機。主機系統(tǒng)的USB接口稱為USB主控制器。這里USB主控制器可以是硬件、固件或軟件的聯(lián)合體。而根集線器是集成在主機系統(tǒng)中的，它可以提供一個或更多的接入端口。（2）USB設備USB設備是USB協(xié)議的具體實現(xiàn)，主要包括：集線器：提供用以訪問USB總線的更多的接入點。功能部件：向系統(tǒng)提供特定的功能，如ISDN連接設備、鼠標、顯示器等。

微型計算機的總線技術43第5章（1）USB主機微型計算機的總線技術43第5章

4.USB系統(tǒng)的構成USB規(guī)范將USB分為5個部分：（1）控制器：負責執(zhí)行由控制器驅(qū)動程序發(fā)出的命令。（2）控制器驅(qū)動程序：在控制器與USB設備之間建立通信信道。（3）USB芯片驅(qū)動程序：提供對USB的支持。（4）USB設備：包括與PC相連的USB集線器（Hub）及設備。（5）USB設備驅(qū)動程序，是用來驅(qū)動USB設備的程序。通常由操作系統(tǒng)或USB設備制造商提供。微型計算機的總線技術44第5章4.USB系統(tǒng)的構成微型計算機的總線技術44第5章

5.USB總線的電氣特性和機械特性（1）電氣特性USB總線通過一條四芯電纜傳送電源和數(shù)據(jù)，電纜以點到點方式在設備之間連接。USB接口的四條連接線分別是VBUS、GND、D+和D－。VBUS和GND用來向設備提供電源。在源端，VBUS通常為+5V。USB主機和USB設備中通常包含電源管理部件。D+和D－是發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半雙工差分信號線，時鐘信號也被編碼在這對數(shù)據(jù)線中傳輸。每個分組中都包含同步字段，以便接收端能夠同步于比特時鐘。微型計算機的總線技術45第5章5.USB總線的電氣特性和機械特性微型計算機的第5章

（2）機械特性USB連接器分為A系列和B系列兩種：A系列用于和主機連接，B系列用于和USB設備的連接。這兩種連接器有不同的結(jié)構，不會造成誤連接。微型計算機的總線技術46第5章（2）機械特性微型計算機的總線技術46第5章

6.總線協(xié)議USB總線由主機控制器控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。大多數(shù)傳輸包含三個USB分組：（1）主機控制器首先發(fā)出一個“令牌分組”，指明傳輸?shù)念愋秃头较?、USB設備的地址及終點編號。USB設備對相應的地址字段進行譯碼，選中被尋址的設備。（2）如果本次傳輸?shù)脑炊四軌蛱峁?shù)據(jù)，它將發(fā)出數(shù)據(jù)分組；否則將發(fā)出一個指示分組，指明它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸。（3）一般情況下，目的端將回送一個握手分組指明本次傳輸是否成功。微型計算機的總線技術47第5章6.總線協(xié)議微型計算機的總線技術477.USB設備的接入和應用（1）操作系統(tǒng)對USB的支持支持USB的操作系統(tǒng)應滿足以下三個要求：當一個設備連接到USB上或從USB中撤除，能自動檢測出來；與新連接的設備通信，可找到如何與它們通信的方法；提供軟件驅(qū)動與計算機的USB硬件以及訪問USB的外設的應用程序通信。第5章微型計算機的總線技術487.USB設備的接入和應用第5章微型計算機的總線技術4第5章

（2）主機對USB的支持使用USB設備必須激活主機板BIOS中的USB功能，在Windows2000下先打開“設備管理器”，具體操作為：在桌面“我的電腦”圖標上點擊鼠標右鍵，彈出的菜單中選擇“屬性”選項，在“系統(tǒng)”窗口的菜單欄內(nèi)選擇“設備管理器”選項，提示框會出現(xiàn)“通用串行總線控制器”的選項。然后選中“通用串行總線控制器”，可看到主機系統(tǒng)中存在兩個USB設備：一個是“USBUniversalHostController”，另一個是“USBRootHub”。微型計算機的總線技術49第5章（2）主機對USB的支持微型計算機的總線技術4第5章

（3）USB設備的熱插拔USB總線協(xié)議支持熱插拔功能，在Windows運行過程中可以接入任何符合USB規(guī)范的USB設備。當接入一個USB設備后，操作系統(tǒng)會自動檢測到該硬件設備，Windows會顯示以下信息：“NewHardwareFound”或“UnknowDevice”。如果設備首次接入這個系統(tǒng)，則Windows還需要定位驅(qū)動。微型計算機的總線技術50第5章（3）USB設備的熱插拔微型計算機的總線技術5第5章

（4）USB設備的應用USB已經(jīng)在PC機的多種外設上得到應用，包括掃描儀、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、音頻系統(tǒng)、顯示器、輸入設備等。微型計算機的總線技術51第5章（4）USB設備的應用微型計算機的總線技術51第5章

5-4-2IEEE1394IEEEl394是一種高性能的串行總線。應用范圍主要是那些帶寬要求超過100Kbit/s的硬盤和視頻外設。利用同樣的四條信號線，IEEE1394即可以同步傳輸，也可以支持異步傳輸。這四根信號線分為差模時鐘信號線對和差模數(shù)據(jù)線對。IEEE1394規(guī)范得到了很好的定義，而且基于IEEE規(guī)范的產(chǎn)品也出現(xiàn)在了市場上。目前，IEEE1394解決方案的價位被認為可以同SCSI磁盤接口相競爭，但它不適用于一般的桌面連接。微型計算機的總線技術52第5章5-4-2IEEE1394微型計算機的總線技第5章1.IEEE1394的特點及拓撲結(jié)構IEEEl394是一種新型的高速串行總線，它具有以下顯著的特點：（1）高傳輸速率（2）采用同步傳輸和異步傳輸兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。（3）可以實現(xiàn)即插即用并支持熱插拔上述特點使它可廣泛地應用于多媒體聲卡、圖像和視頻產(chǎn)品、打印機、掃描儀的圖像處理等方面，尤其是磁盤陣列、數(shù)字照相機，顯示器和數(shù)字錄像機等。IEEE1394系統(tǒng)結(jié)構如圖5-10所示。微型計算機的總線技術53第5章1.IEEE1394的特點及拓撲結(jié)構微型計算機的總線圖5-10IEEE1394系統(tǒng)結(jié)構54圖5-10IEEE1394系統(tǒng)結(jié)構54第5章

2.IEEE1394的尋址用IEEE1394聯(lián)接起來的設備采用一種內(nèi)存編址方法，各設備就像內(nèi)存中的存儲單元一樣。設備地址64位寬，占用10位作為網(wǎng)絡ID號，6位用作節(jié)點號，48位用作內(nèi)部編址?？傻玫娇偣?4個節(jié)點，每個節(jié)點上有1023個網(wǎng)絡ID號，每個ID號又具有231TM的內(nèi)存編址。微型計算機的總線技術55第5章2.IEEE1394的尋址微型計算機的總線技術第5章3.IEEE1394協(xié)議IEEE1394總線是一種基于數(shù)據(jù)包的數(shù)據(jù)傳輸，協(xié)議中實現(xiàn)了OSI七層協(xié)議的下三層：物理層、鏈路層和傳輸層。串行總線的管理層將三個層次聯(lián)接起來，如圖5-11所示。數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，子程序?qū)@些定義的變量直接訪問即可。微型計算機的總線技術56第5章3.IEEE1394協(xié)議微型計算機的總線技術56圖5-11IEEE1394串行總線協(xié)議圖57圖5-11IEEE1394串行總線協(xié)議圖57第5章微型計算機的總線技術5-4-3I2C總線1.I2C總線簡介I2C總線（InterICBus）是由Philips公司推出的一種芯片間的串行通信總線，廣泛應用于單片機系統(tǒng)中。在單片機應用系統(tǒng)中推廣I2C總線后大大改變了單片機應用系統(tǒng)結(jié)構性能，對單片機的應用開發(fā)帶來如下好處：58第5章微型計算機的總線技術5-4-3I2C總線58（1）可最大限度地簡化結(jié)構。（2）可實現(xiàn)電路系統(tǒng)的模塊化、標準化設計。（3）標準I2C總線模塊的組合開發(fā)方式大大縮短了新品種的開發(fā)周期。（4）I2C總線各節(jié)點具有獨立的電氣特性。（5）I2C總線系統(tǒng)的構成具有最大的靈活性。（6）I2C總線系統(tǒng)可方便地對某一節(jié)點電路進行故障診斷與跟蹤，有極好的可維護性。第5章微型計算機的總線技術59（1）可最大限度地簡化結(jié)構。第5章微型計算機的總線技術592.I2C總線特點（1）二線傳輸（2）系統(tǒng)中有多個主器件時，這些器件都可做總線的主控制器（3）I2C總線傳輸時，采用狀態(tài)碼的管理方法（4）系統(tǒng)中所有外圍器件及模塊，采用器件地址和引腳地址的編址方法（5）所有帶I2C接口的外圍器件都具有應答功能（6）I2C總線電氣接口為開漏晶體管組成，開路輸出沒有連到電源的鉗位二極管，而連到I2C總線的每個器件上，其自身的電源可以獨立成線上各個節(jié)點，可在系統(tǒng)帶電情況下接入或撤出第5章微型計算機的總線技術602.I2C總線特點第5章微型計算機的總線技術60第5章小結(jié)微型計算機系統(tǒng)中的總線可以分為芯片總線、系統(tǒng)總線、局部總線、外部設備總線等類別。芯片總線常用于CPU、存儲器、I/O接口等芯片之間的信息傳送，有地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。系統(tǒng)總線是微型計算機系統(tǒng)內(nèi)連接各插件板的總線，用于模板之間的連接，主要有8/16位ISA和32位的EISA總線。局部總線是一種專門提供給高速I/O設備的總線，它具有較高的時鐘頻率和傳輸率，常用的有VESA、PCI、AGP總線等。外部設備總線主要用于微機系統(tǒng)之間或微機與外部設備、儀器儀表之間的通信，這種總線的數(shù)據(jù)傳輸可以是并行的，也可以是串行的，數(shù)據(jù)傳輸速率低于系統(tǒng)內(nèi)部的總線。微型計算機的總線技術小結(jié)61第5章小結(jié)微型計算機系統(tǒng)中的總線可以分為芯片總線、第5章小結(jié)本章分析了常用的標準總線，闡述了各類總線的特點和功能。在學習過程中，要理解總線的基本概念，熟悉微型計算機總線的組成結(jié)構，注意常用系統(tǒng)總線和局部總線的內(nèi)部結(jié)構及引腳特性，在各種不同的應用場合中合理地選擇和使用總線，為微型計算機的開發(fā)和應用奠定堅實的基礎。微型計算機的總線技術小結(jié)62第5章小結(jié)本章分析了常用的標準總線，闡述了各類

第5章內(nèi)容到此結(jié)束

謝謝各位!63第5章內(nèi)容到此結(jié)束本章主要教學內(nèi)容總線的基本概念；常用的系統(tǒng)總線特點和功能；常用的局部總線特點和功能;外部設備總線的特點和功能第5章微型計算機的總線技術64本章主要教學內(nèi)容第5章微型計算機本章教學目的及要求

通過學習，應該理解總線的基本概念，熟悉微機總線的組成結(jié)構，掌握常用系統(tǒng)總線、局部總線、外部設備總線以及USB總線的結(jié)構和引腳特性，并側(cè)重其應用。第5章微型計算機的總線技術65本章教學目的及要求第5章微型計算機的總線技術第5章5-1總線技術概述總線是微型計算機系統(tǒng)中多個部件之間公用的一組連線，由它構成芯片、插件或系統(tǒng)之間的標準信息通路。它是系統(tǒng)中各個部件信息交換的公共通道，各部件之間的聯(lián)系都是通過總線實現(xiàn)的。微型計算機采用總線技術的目的是為了簡化硬、軟件的系統(tǒng)設計，在硬件方面，設計者只需按總線規(guī)范設計插件板，保證它們具有互換性與通用性，支持系統(tǒng)的性能及系列產(chǎn)品的開發(fā)；在軟件方面，接插件的硬件結(jié)構帶來了軟件設計的模塊化。用標準總線連接的計算機系統(tǒng)結(jié)構簡單清晰，便于擴充與更新。微型計算機的總線技術66第5章5-1總線技術概述微型計算機的總線技術3第5章按各類總線的結(jié)構和連接對象及范圍的不同，可分為3類：1.微處理器片內(nèi)總線是指在微處理器芯片內(nèi)部各單元之間傳輸信息的總線，它主要用于芯片級的互連。有時也稱其為局部總線。2.內(nèi)總線用以實現(xiàn)微機系統(tǒng)與各種擴展插件板之間的相互連接，是微機系統(tǒng)所特有的總線，一般用于模板之間的連接。內(nèi)總線有時也稱為板極總線或系統(tǒng)總線。3.外部總線是微機之間或微機與外部設備之間進行通信的總線，主要用于設備級的互連。外部總線也稱為通信總線。微型計算機的總線技術67第5章按各類總線的結(jié)構和連接對象及范圍的不同，可分為3類：微圖5-1所示即為常見的微型計算機總線層次的典型結(jié)構。圖5-1微型計算機總線層次結(jié)構示意圖68圖5-1所示即為常見的微型計算機總線層次的典型結(jié)構。圖5-1

4.標準總線的特點標準總線具有簡化系統(tǒng)設計、簡化系統(tǒng)結(jié)構、易于系統(tǒng)擴展、便于系統(tǒng)更新以及便于系統(tǒng)調(diào)試和維修等特點。標準總線不僅在電氣上規(guī)定了各種信號的標準電平、負載能力和定時關系，也在結(jié)構上規(guī)定了插件的尺寸規(guī)格和引腳定義，各模塊可實現(xiàn)標準連接。目前總線標準有兩類：一類是IEEE（美國電氣及電子工程師協(xié)會）標準委員會定義與解釋的標準，如IEEE-488總線和RS-232C串行接口標準等；另一類是因廣泛應用而被大家接受與公認的標準，如S-100總線、IBMPC總線、ISA總線、EISA總線、PCI總線等。

第5章微型計算機的總線技術694.標準總線的特點第5章微型計算機的總線技第5章總線的性能主要體現(xiàn)在：（1）總線寬度：是指可以同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，位數(shù)越多，一次傳輸?shù)男畔⒕驮蕉?。?）總線頻率：總線通常都有一個基本時鐘，總線上其它信號都以這個時鐘為基準，這個時鐘的頻率也是總線工作的最高頻率。時鐘頻率越高，單位時間內(nèi)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量就越大。隨著微型計算機的發(fā)展，總線技術也在不斷地發(fā)展與完善，并且已經(jīng)出現(xiàn)了一系列的標準化總線，這些標準化總線的廣泛使用，對微型計算機系統(tǒng)在各個領域的普及和應用起到了積極的推動作用。微型計算機的總線技術70第5章總線的性能主要體現(xiàn)在：微型計算機的總線技術7第5章

5-2系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線是微機主板上微處理器和外部設備之間進行通訊時所采用的數(shù)據(jù)通道，可支持各種端口、處理器、RAM和其他部件。微機的系統(tǒng)總線從性能上可分為低端總線和高端總線。低端總線一般支持8位、16位的微處理器，主要功能是進行I/O處理，總線信號依賴微處理器芯片，有的總線實際上就是微處理器引腳的延伸，比如ISA總線、STD總線等。高端總線可以支持32位、64位微處理器，它提高了數(shù)據(jù)傳輸率和處理能力，對微處理器的依賴性在減小，同時具備良好的兼容性、支持高速緩存Cache、支持多微處理器、可自動配置等特點，比如EISA總線、VESI總線、PCI總線等。微型計算機的總線技術71第5章5-2系統(tǒng)總線微型計算機的總線技術8第5章5-2-1STD總線STD（Standard）總線是用于工業(yè)控制微機的標準系統(tǒng)總線，以其優(yōu)越的性能和強大的生命力在工業(yè)控制領域中受到了廣泛的歡迎并得到迅速的發(fā)展，被定名為IEEE961。STD總線開始推出時是針對當時的8位微型計算機，經(jīng)過不斷修訂和改進，利用復用技術在原來定義的56個總線信號之下實現(xiàn)了支持20位地址、尋址1MB的直接尋址能力。在保證現(xiàn)有I/O插件板兼容的條件下，提供全16位數(shù)據(jù)的傳輸能力。1989年美國EAITECH公司開發(fā)出了32位的STD32，為高檔的STD微型計算機系統(tǒng)的發(fā)展提供了有利的條件。微型計算機的總線技術72第5章5-2-1STD總線微型計算機的總線技術9第5章

1.STD總線的特點具有較好的兼容性，可以向上或向下兼容STD總線的電路板采用小板結(jié)構，高度模塊化，開發(fā)周期短采用一整套高可靠性措施，可以長期可靠地工作在惡劣環(huán)境之下。結(jié)構簡單，并且能夠支持多微處理器系統(tǒng)系統(tǒng)模板品種齊全，價格低廉，性能良好，易于選用微型計算機的總線技術73第5章1.STD總線的特點微型計算機的總線技術10第5章2.STD總線信號定義STD總線總計56條信號，其中電源線10條，地址線24條，數(shù)據(jù)線16條，控制線22條，地址線與數(shù)據(jù)線采用分時復用方式進行工作。3.STD總線的優(yōu)先級控制STD總線支持多微處理器系統(tǒng)，更廣義的說是支持多總線控制器系統(tǒng)。當STD系統(tǒng)總線上有多個總線控制器時，必須保證在每一時刻要將總線讓給提出請求的優(yōu)先級最高的總線控制器使用。微型計算機的總線技術74第5章2.STD總線信號定義微型計算機的總線技術11第5章利用以下串、并聯(lián)兩種總線優(yōu)先級的安排可以實現(xiàn)STD總線的優(yōu)先級控制。（1）串聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方式是在每一個總線控制器模板上，建立總線優(yōu)先級邏輯電路?！纠?.1】采用串聯(lián)優(yōu)先級控制鏈的形式進行總線的優(yōu)先級控制。如圖5-2所示，在STD總線上用3個優(yōu)先級邏輯電路和相應控制線組成。微型計算機的總線技術75第5章利用以下串、并聯(lián)兩種總線優(yōu)先級的安排可以實現(xiàn)圖5-2STD的串聯(lián)總線優(yōu)先級控制76圖5-2STD的串聯(lián)總線優(yōu)先級控制13第5章（2）并聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方法是將優(yōu)先級控制邏輯電路放在單獨一塊模板上，其他各個總線控制器均通過這塊模板提出總線請求。

【例5.2】總線的并聯(lián)優(yōu)先級控制分析。并聯(lián)總線優(yōu)先級控制如圖5-3所示。微型計算機的總線技術77第5章（2）并聯(lián)總線優(yōu)先級控制：這種方法是將優(yōu)先級圖5-3STD的并聯(lián)總線優(yōu)先級控制78圖5-3STD的并聯(lián)總線優(yōu)先級控制15第5章5-2-2ISA總線ISA（IndustryStandardArchitecture工業(yè)標準體系結(jié)構）總線是早期比較有代表性的總線。IBM公司推出PC/XT和PC/AT個人計算機后，IEEE（InstituteofElectronicandElectronicEngineers電氣電子工程師協(xié)會）在1987年定義了工業(yè)標準體系結(jié)構（ISA），將PC/XT總線定義為8位ISA，將PC/AT總線定義為16位ISA。微型計算機的總線技術79第5章5-2-2ISA總線微型計算機的總線技術第5章ISA總線具有以下特點：既支持8位數(shù)據(jù)操作，也支持16位數(shù)據(jù)操作；可以將PC/AT總線和PC/XT總線的運行速度提升至8MHz；提供了1KB的I/O空間、15級的硬件中斷、7級的DMA通道、8個設備的負載能力；總線中的地址、數(shù)據(jù)線采用非多路復用形式，使系統(tǒng)的擴展設計更為簡便；是一種多主控設備總線，除主CPU外，DMA控制器、DRAM刷新控制器、帶處理器的智能卡都可成為ISA的主控設備；由于IBMPC機廣泛流行，可供選擇的ISA插件卡品種較多，這有利于用戶根據(jù)需要快速構成相應的微型計算機應用系統(tǒng)。微型計算機的總線技術80第5章ISA總線具有以下特點：微型計算機的總線技第5章

1.8位ISA總線8位ISA總線是最早的PC機系統(tǒng)總線，也叫作PC總線。它支持8位數(shù)據(jù)傳輸和10位尋址空間，其特點是把CPU視為總線的惟一總控設備，其余外圍設備均為從屬設備。8位ISA總線是一種開放式的結(jié)構總線，在總線母板上有8個系統(tǒng)插槽，用于I/O設備和PC機的連接。由于該總線具有價格低、可靠性好、使用靈活等特點，并且對插板兼容性好，因此，有許多廠家生產(chǎn)該總線的兼容產(chǎn)品，品種范圍比較廣泛，供用戶選擇的余地較大。最初的ISA總線產(chǎn)品主要用于辦公自動化，隨著使用的推廣，其產(chǎn)品很快擴大到實驗室及工業(yè)環(huán)境下的數(shù)據(jù)采集和控制。微型計算機的總線技術81第5章1.8位ISA總線微型計算機的總線技術18第5章

8位ISA總線引腳信號總共有62條。通過一個31腳分為A、B兩面的連接插槽來實現(xiàn)，其中，A面為元件面，B面為焊接面。符合ISA總線標準的接插件可以方便的插入，以便對微型計算機系統(tǒng)進行功能擴展。8位ISA總線引腳信號具有20條地址線、8條數(shù)據(jù)線、若干控制信號線、電源、接地等接口信號線。微型計算機的總線技術82第5章8位ISA總線引腳信號總共有62條。通過一個31第5章2.16位ISA總線PC/AT總線在PC/XT62引腳總線的基礎上增加了一個36引腳的插槽，形成前62引腳和后32引腳的兩個插座，構成16位ISA總線?？梢岳们?2引腳的插座插入與PC/XT總線兼容的8位接口電路卡，也可以利用整個插座插入16位接口電路卡。16位ISA總線中新增加的36引腳插槽信號擴展了8位數(shù)據(jù)線、7位地址線、存儲器和I/O設備的讀寫控制線、中斷和DMA控制線、電源和地線等。微型計算機的總線技術83第5章2.16位ISA總線微型計算機的總線技術20第5章

3.ISA總線的體系結(jié)構在利用ISA總線構成的微機系統(tǒng)中，當內(nèi)存速度較快時，通常采用將內(nèi)存移出ISA總線并轉(zhuǎn)移到自己的專用總線——內(nèi)存總線上的體系結(jié)構，如圖5-5所示。微型計算機的總線技術84第5章3.ISA總線的體系結(jié)構微型計算機的總線技術圖5-5ISA體系結(jié)構85圖5-5ISA體系結(jié)構22第5章5-2-3EISA總線EISA（ExtendedIndustryStandardArchitecture擴展的工業(yè)標準體系結(jié)構）總線是擴展的ISA總線。1989年，以Compaq公司為代表的9家公司，在ISA總線的基礎上，聯(lián)合推出了EISA總線。在當時，盡管數(shù)據(jù)總線寬度被增加到32位，但EISA總線的時鐘速度仍然維持在8MHz，這導致了這種互連結(jié)構標準逐漸地被減少使用。但是，更新以后的VESA局部總線和PCI總線均工作在更高的速度之下，它們現(xiàn)在可以在33MHz的頻率下工作。微型計算機的總線技術86第5章5-2-3EISA總線微型計算機的總線技第5章

1.EISA總線的特點（1）用于32位微機中，可尋址4GB的存儲空間，也支持64KB的I/O端口尋址。（2）具有32位數(shù)據(jù)線，保證了系統(tǒng)性能的提高，使最大數(shù)據(jù)傳輸速率達33MB/S。（3）支持多處理器結(jié)構，支持多主控總線設備，具有較強的I/O擴展能力和負載能力。（4）具有自動配置功能，可以根據(jù)配置文件自動地初始化，配置系統(tǒng)板和多擴展卡。（5）擴展了DMA的范圍和傳輸速度，支持7個DMA通道，DMA數(shù)據(jù)傳輸既可在ISA方式下也可在EISA方式下進行。（6）采用同步數(shù)據(jù)傳送協(xié)議，可支持常規(guī)的一次傳送，也可支持突法方式即高速分組傳送。微型計算機的總線技術87第5章1.EISA總線的特點微型計算機的總線技術2第5章

2．EISA總線的主要信號及其功能EISA插槽與ISA插卡和EISA插卡均兼容，采用了雙層結(jié)構，上面一層包含了ISA的全部信號，信號的排列、引腳間的距離、信號的定義規(guī)定與ISA完全一致；下層包含全部新增加的EISA信號。微型計算機的總線技術88第5章2．EISA總線的主要信號及其功能微型計算機的總第5章5-3局部總線5-3-1VESA總線VESA（VideoElectronicsStandardsAssociation視頻電子標準協(xié)會）總線是一種32位接口的局部總線，通常稱為VL總線。微型計算機的總線技術89第5章5-3局部總線微型計算機的總線技術26第5章

VESA局部總線工作頻率可以達到33MHz，常用在需要高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)南到y(tǒng)。與EISA總線一樣，VESA局部總線也是ISA總線的擴展，不同之處在于VESA局部總線沒有在16位ISA總線連接器上增加任何器件，而是在16位ISA總線連接器的后面增加了第3個連接器，即VESA連接器。VESA局部總線上的連線與EISA總線卡非常相似，VESA局部總線還包括一個32位地址和數(shù)據(jù)總線，用于將存儲器和I/O設備連接到微處理器上。微型計算機的總線技術90第5章VESA局部總線工作頻率可以達到33MHz，常用圖5-6VESA局部總線連接器和接口卡91圖5-6VESA局部總線連接器和接口卡28第5章

5-3-2PCI總線PCI（PeripheralComponentInterconnect外部組件互連）總線是目前最常用的系統(tǒng)總線。該總線是專門為Pentium系列芯片設計的。PCIV2.0版本支持32/64位數(shù)據(jù)總線，總線時鐘為25～33MHz，數(shù)據(jù)傳輸率達132～264MB/s。1995年推出的PCIV2.1版本支持64位數(shù)據(jù)總線，總線速度為66MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率達528MB/s。微型計算機的總線技術92第5章5-3-2PCI總線微型計算機的總線技術2第5章

1.PCI總線的特點采用數(shù)據(jù)線和地址線復用結(jié)構，目標設備可用47引腳，總線主控設備可用49引腳。提供5V和3.3V兩種工作信號環(huán)境，可在兩種環(huán)境中根據(jù)需要進行轉(zhuǎn)換。允許32位與64位器件相互協(xié)作。允許PCI局部總線擴展卡和元件進行自動配置，提供了即插即用的能力。PCI總線獨立于處理器，它的工作頻率與CPU時鐘無關，可以支持多機系統(tǒng)。PCI總線具有良好的兼容性，可支持ISA、EISA、MCA、SCSI、IDE等多種總線。微型計算機的總線技術93第5章1.PCI總線的特點微型計算機的總線技術30第5章2.PCI總線信號的定義PCI總線規(guī)定了兩種PCI擴展卡及連接器：一種稱為長卡，另一種稱為短卡。長卡提供64位接口，插槽A、B兩邊共定義了188個引腳；短卡提供32位接口，插槽A、B兩邊共定義了124個引腳。除去電源、地、未定義引腳之外，其余信號按功能分類列于圖5-7中。微型計算機的總線技術94第5章2.PCI總線信號的定義微型計算機的總線技術31圖5-7PCI總線引腳信號95圖5-7PCI總線引腳信號32第5章

3.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構PCI局部總線與Pentium機內(nèi)部總線組合構成了多總線系統(tǒng)結(jié)構，典型的PCI系統(tǒng)如圖5-8所示。微型計算機的總線技術96第5章3.PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構微型計算機的總線技術圖5-8PCI總線系統(tǒng)結(jié)構97圖5-8PCI總線系統(tǒng)結(jié)構34第5章

5-3-3AGP總線為了解決高速視頻或高品質(zhì)畫面的顯示，Intel公司在1997年推出了高速圖形接口的局部總線標準——AGP總線。AGP總線是對PCI總線的擴展和增強，但AGP接口只能為圖形設備獨占，不具有一般總線的共享特性。采用AGP接口允許顯示數(shù)據(jù)直接取自系統(tǒng)主存儲器，而無需先預取至視頻存儲器中。微型計算機的總線技術98第5章5-3-3AGP總線微型計算機的總線技術3第5章

AGP總線的主要特點如下：（1）具有雙重驅(qū)動技術，允許在一個總線周期內(nèi)傳輸兩次數(shù)據(jù)。（2）在總線上可實現(xiàn)地址/數(shù)據(jù)多路復用，把32位的數(shù)據(jù)總線給圖形加速器使用。（3）通過內(nèi)存請求流水線技術對各種內(nèi)存請求進行排隊來減少延遲，一個典型的排隊可處理12個以上的請求，大大加快了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣?。?）把圖形接口繞行到AGP通道上，解決了PCI帶寬問題，使PCI有更多的能力負責其它數(shù)據(jù)傳輸。微型計算機的總線技術99第5章AGP總線的主要特點如下：微型計算機的總線技術第5章

5-4其他總線介紹5-4-1USB總線1.USB總線的特點USB的全稱是通用串行總線（UniversalSerialBus），它是一種支持即插即用的新型串行接口。USB要比標準串行接口快得多，其數(shù)據(jù)傳輸率可達4Mbps～12Mbps。USB除了具有較高的數(shù)據(jù)傳輸率外，它還可以為外設提供支持。微型計算機的總線技術100第5章5-4其他總線介紹微型計算機的總線技術第5章

USB總線具有以下特點：（1）為所有的USB外設提供了單一的、易于操作的連接類型。（2）排除了對鼠標、調(diào)制解調(diào)器、鍵盤和打印機不同接口的需求。（3）支持熱插拔。（4）支持PNP（PlagandPlay）即插即用。（5）在設備供電方面提供了靈活性。（6）USB傳輸線能夠提供100mA的電流，而帶電源的USBHub使得每個接口可以提供500mA的電流。微型計算機的總線技術101第5章USB總線具有以下特點：微型計算機的總線技術3第5章（7）USBV1.1規(guī)范提供全速12Mbit/s的模式和低速1.5Mbit/s的模式，USBV2.0規(guī)范提供高達480Mbit/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以適應各種不同類型的外設。（8）針對突然發(fā)生的非連續(xù)傳輸設備，如音頻和視頻設備，USB在滿足帶寬的情況下才進行該類型的數(shù)據(jù)傳輸。（9）為了適應各種不同類型外圍設備的要求，USB提供了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸類型。（10）USB使得多個外圍設備可以跟主機通信，最多支持127個設備。由于電腦的USB接口有限，必須使用USBHUB增加分支，根據(jù)規(guī)范USBHub最多可提供7個分支。微型計算機的總線技術102第5章（7）USBV1.1規(guī)范提供全速12Mbit/s的模第5章

2.數(shù)據(jù)傳輸類型根據(jù)USB設備自身的使用特點和系統(tǒng)資源的不同要求，在USB規(guī)范中規(guī)定了4種不同的數(shù)據(jù)傳輸方式。（1）控制（Control）傳輸方式（2）同步（Isochronous）傳輸方式（3）中斷（Interrupt）傳輸方式（4）批量（Bulk）傳輸方式微型計算機的總線技術103第5章2.數(shù)據(jù)傳輸類型微型計算機的總線技術40第5章3.USB總線的拓樸結(jié)構USB設備和USB主機通過USB總線相連。USB的物理連接是一個星型結(jié)構，集線器（HUB）位于每個星形結(jié)構的中心，每一段都是主機和某個集成器，或某一功能設備之間的一個點到點的連接，也可以是一個集線器與另一個集線器或功能模塊之間的點到點的連接。總線拓撲結(jié)構如圖5-9所示。微型計算機的總線技術104第5章3.USB總線的拓樸結(jié)構微型計算機的總線技術41圖5-9USB的拓撲結(jié)構105圖5-9USB的拓撲結(jié)構42第5章

（1）USB主機整個USB系統(tǒng)中只允許有一個主機。主機系統(tǒng)的USB接口稱為USB主控制器。這里USB主控制器可以是硬件、固件或軟件的聯(lián)合體。而根集線器是集成在主機系統(tǒng)中的，它可以提供一個或更多的接入端口。（2）USB設備USB設備是USB協(xié)議的具體實現(xiàn)，主要包括：集線器：提供用以訪問USB總線的更多的接入點。功能部件：向系統(tǒng)提供特定的功能，如ISDN連接設備、鼠標、顯示器等。

微型計算機的總線技術106第5章（1）USB主機微型計算機的總線技術43第5章

4.USB系統(tǒng)的構成USB規(guī)范將USB分為5個部分：（1）控制器：負責執(zhí)行由控制器驅(qū)動程序發(fā)出的命令。（2）控制器驅(qū)動程序：在控制器與USB設備之間建立通信信道。（3）USB芯片驅(qū)動程序：提供對USB的支持。（4）USB設備：包括與PC相連的USB集線器（Hub）及設備。（5）USB設備驅(qū)動程序，是用來驅(qū)動USB設備的程序。通常由操作系統(tǒng)或USB設備制造商提供。微型計算機的總線技術107第5章4.USB系統(tǒng)的構成微型計算機的總線技術44第5章

5.USB總線的電氣特性和機械特性（1）電氣特性USB總線通過一條四芯電纜傳送電源和數(shù)據(jù)，電纜以點到點方式在設備之間連接。USB接口的四條連接線分別是VBUS、GND、D+和D－。VBUS和GND用來向設備提供電源。在源端，VBUS通常為+5V。USB主機和USB設備中通常包含電源管理部件。D+和D－是發(fā)送和接收數(shù)據(jù)的半雙工差分信號線，時鐘信號也被編碼在這對數(shù)據(jù)線中傳輸。每個分組中都包含同步字段，以便接收端能夠同步于比特時鐘。微型計算機的總線技術108第5章5.USB總線的電氣特性和機械特性微型計算機的第5章

（2）機械特性USB連接器分為A系列和B系列兩種：A系列用于和主機連接，B系列用于和USB設備的連接。這兩種連接器有不同的結(jié)構，不會造成誤連接。微型計算機的總線技術109第5章（2）機械特性微型計算機的總線技術46第5章

6.總線協(xié)議USB總線由主機控制器控制所有的數(shù)據(jù)傳輸。大多數(shù)傳輸包含三個USB分組：（1）主機控制器首先發(fā)出一個“令牌分組”，指明傳輸?shù)念愋秃头较?、USB設備的地址及終點編號。USB設備對相應的地址字段進行譯碼，選中被尋址的設備。（2）如果本次傳輸?shù)脑炊四軌蛱峁?shù)據(jù)，它將發(fā)出數(shù)據(jù)分組；否則將發(fā)出一個指示分組，指明它沒有數(shù)據(jù)可以傳輸。（3）一般情況下，目的端將回送一個握手分組指明本次傳輸是否成功。微型計算機的總線技術110第5章6.總線協(xié)議微型計算機的總線技術477.USB設備的接入和應用（1）操作系統(tǒng)對USB的支持支持USB的操作系統(tǒng)應滿足以下三個要求：當一個設備連接到USB上或從USB中撤除，能自動檢測出來；與新連接的設備通信，可找到如何與它們通信的方法；提供軟件驅(qū)動與計算機的USB硬件以及訪問USB的外設的應用程序通信。第5章微型計算機的總線技術1117.USB設備的接入和應用第5章微型計算機的總線技術4第5章

（2）主機對USB的支持使用USB設備必須激活主機板BIOS中的USB功能，在Windows2000下先打開“設備管理器”，具體操作為：在桌面“我的電腦”圖標上點擊鼠標右鍵，彈出的菜單中選擇“屬性”選項，在“系統(tǒng)”窗口的菜單欄內(nèi)選擇“設備管理器”選項，提示框會出現(xiàn)“通用串行總線控制器”的選項。然后選中“通用串行總線控制器”，可看到主機系統(tǒng)中存在兩個USB設備：一個是“USBUniversalHostController”，另一個是“USBRootHub”。微型計算機的總線技術112第5章（2）主機對USB的支持微型計算機的總線技術4第5章

（3）USB設備的熱插拔USB總線協(xié)議支持熱插拔功能，在Windows運行過程中可以接入任何符合USB規(guī)范的USB設備。當接入一個USB設備后，操作系統(tǒng)會自動檢測到該硬件設備，Windows會顯示以下