第03章 計(jì)算機(jī)總線(xiàn)技術(shù)

第3章

計(jì)算機(jī)總線(xiàn)技術(shù)2/4/20231計(jì)算機(jī)控制技術(shù)第3章計(jì)算機(jī)總線(xiàn)技術(shù)總線(xiàn)的基本概念內(nèi)部總線(xiàn)外部總線(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)2/4/20232計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1總線(xiàn)的基本概念本節(jié)主要內(nèi)容總線(xiàn)的基本概念總線(xiàn)的主要性能指標(biāo)總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范總線(xiàn)控制與總線(xiàn)傳輸2/4/20233計(jì)算機(jī)控制技術(shù)總線(xiàn)2/4/20234計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1總線(xiàn)的基本概念

總線(xiàn)就是一組信號(hào)線(xiàn)的集合，它定義了各引線(xiàn)的信號(hào)、電氣和機(jī)械特性，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部的各部件之間以及外部的各系統(tǒng)之間建立信號(hào)聯(lián)系，進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞和通信。規(guī)定了各引線(xiàn)的信號(hào)、時(shí)序、電氣和機(jī)械特性為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部件、各模塊之間或計(jì)算機(jī)各系統(tǒng)之間提供了標(biāo)準(zhǔn)的公共信息通路采用總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的計(jì)算機(jī)模板和設(shè)備具有很強(qiáng)的兼容性總線(xiàn)的定義總線(xiàn)的特點(diǎn)2/4/20235計(jì)算機(jī)控制技術(shù)按照總線(xiàn)內(nèi)部信息傳輸?shù)男再|(zhì)，總線(xiàn)可分為3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)數(shù)據(jù)總線(xiàn)(DB):

用于傳送數(shù)據(jù)信息地址總線(xiàn)(AB):用于傳送地址信息控制總線(xiàn)(CB):用戶(hù)傳遞控制信息電源總線(xiàn)(PB):用于向系統(tǒng)提供電源2/4/20236計(jì)算機(jī)控制技術(shù)按照總線(xiàn)在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的層次位置，總線(xiàn)可分為3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)（續(xù)）片內(nèi)總線(xiàn)(On-ChipBUS)在集成電路的內(nèi)部，用來(lái)連接各功能單元的信息通路

內(nèi)部總線(xiàn)（InternalBus)用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部模塊（板）之間通信外部總線(xiàn)（ExternalBus)

用于計(jì)算機(jī)之間或計(jì)算機(jī)與設(shè)備之間通信2/4/20237計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)（續(xù)）片內(nèi)總線(xiàn)：在集成電路的內(nèi)部，用來(lái)連接各功能單元的信息通路受芯片面積及引腳數(shù)限制，片內(nèi)總線(xiàn)多采用單總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，這有利于芯片集成度和成品率的提高，對(duì)于內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送速度要求較高的，也可采用雙總線(xiàn)或三總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

ASIC(ApplicationSpicecificIntegratedCircuit，專(zhuān)用集成電路)技術(shù)的出現(xiàn)，用戶(hù)可按照自己要求，借助于適當(dāng)?shù)腅DA工具，設(shè)計(jì)自己的芯片2/4/20238計(jì)算機(jī)控制技術(shù)內(nèi)部總線(xiàn)是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中重要的總線(xiàn)，平常所說(shuō)的微機(jī)總線(xiàn)就是指系統(tǒng)總線(xiàn)，如STD總線(xiàn)、ISA總線(xiàn)、PCI總線(xiàn)等按功能可分為數(shù)據(jù)總線(xiàn)DB、地址總線(xiàn)AB、控制總線(xiàn)CB、和電源總線(xiàn)PB3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)（續(xù)）內(nèi)部總線(xiàn)：系統(tǒng)總線(xiàn)或板級(jí)總線(xiàn)2/4/20239計(jì)算機(jī)控制技術(shù)數(shù)據(jù)總線(xiàn)D：用于傳遞數(shù)據(jù)信息總線(xiàn)寬度：數(shù)據(jù)信號(hào)線(xiàn)的根數(shù)。 決定設(shè)備獲得最大性能 影響計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能地址總線(xiàn)寬度：地址線(xiàn)的根數(shù) 決定直接尋址能力 避免IO地址與內(nèi)存地址的重疊地址總線(xiàn)A：用于傳遞地址信息控制總線(xiàn)C：用于傳遞各種控制信息包括控制、時(shí)序和中斷信號(hào)線(xiàn)，決定總線(xiàn)性能好壞電源總線(xiàn)P：提供電源2/4/202310計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與外設(shè)之間信息通路3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)（續(xù)）外部總線(xiàn)

RS232總線(xiàn)、RS485總線(xiàn)、IEEE488總線(xiàn)外部總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械要素：插件型號(hào)和電纜線(xiàn)電氣要素：電平和時(shí)序功能要素：控制功能、管理能力、編碼規(guī)則2/4/202311計(jì)算機(jī)控制技術(shù)計(jì)算機(jī)總線(xiàn)結(jié)構(gòu)示意圖3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)（續(xù)）2/4/202312計(jì)算機(jī)控制技術(shù)根據(jù)總線(xiàn)的數(shù)據(jù)傳輸方式，總線(xiàn)可分為并行總線(xiàn)：每個(gè)信號(hào)都有自己的信號(hào)線(xiàn)傳輸速度快、接口簡(jiǎn)單使用電纜線(xiàn)數(shù)多串行總線(xiàn)：多個(gè)信號(hào)復(fù)用少量信號(hào)線(xiàn)電纜線(xiàn)數(shù)少，便于遠(yuǎn)距離傳播

信號(hào)傳輸慢，接口復(fù)雜3.1.1總線(xiàn)的分類(lèi)（續(xù)）2/4/202313計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1.2總線(xiàn)主要性能指標(biāo)又稱(chēng)總線(xiàn)傳輸率，表示在總線(xiàn)上每秒傳輸字節(jié)的多少，單位是MB/S。影響總線(xiàn)傳輸率的因素有總線(xiàn)寬度、總線(xiàn)頻率等。一般:

總線(xiàn)帶寬(MB/s)=1/8×總線(xiàn)寬度×總線(xiàn)頻率總線(xiàn)頻率即總線(xiàn)工作時(shí)鐘頻率，單位為MHz，它是影響總線(xiàn)傳輸速率的重要因素之一?？偩€(xiàn)寬度又稱(chēng)總線(xiàn)位寬，是總線(xiàn)可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位數(shù)，用bit（位）表示，如8位、16位、32位等。顯然，總線(xiàn)的寬度越大，它在同一時(shí)刻就能夠傳輸更多的數(shù)據(jù)?？偩€(xiàn)帶寬2/4/202314計(jì)算機(jī)控制技術(shù)表明總線(xiàn)擁有多少信號(hào)線(xiàn)，是數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)、控制總線(xiàn)和電源總線(xiàn)的總和。信號(hào)線(xiàn)數(shù)與總線(xiàn)性能不成正比，但一般與復(fù)雜度成正比。同步方式分為同步方式和異步方式。同步方式下，總線(xiàn)上主模塊與從模塊進(jìn)行一次數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間是固定的，嚴(yán)格按照系統(tǒng)時(shí)鐘來(lái)進(jìn)行模塊間的傳輸操作，異步方式則通過(guò)握手實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)復(fù)用采用多路復(fù)用技術(shù)，可以減少總線(xiàn)的數(shù)目。信號(hào)線(xiàn)數(shù)總線(xiàn)控制方式包括傳輸方式、仲裁方式、中斷分配、設(shè)備自動(dòng)配置等。2/4/202315計(jì)算機(jī)控制技術(shù)幾種微型計(jì)算機(jī)總線(xiàn)性能參數(shù)

名稱(chēng)ISA(PC-AT)EISASTDMCAPCI適用機(jī)型80286,386,486系列機(jī)386,486,586IBM系列機(jī)Z-80，IBM-PC系列機(jī)IBM個(gè)人機(jī)與工作站586個(gè)人機(jī),PowerPC,Alpha工作站最大傳輸率8MB/s33MB/s2MB/s33MB/s133MB/s總線(xiàn)寬度8/16位32位8/16位32位32位總線(xiàn)頻率8MHz8.33MHz2MHz10MHz20～33MHz同步方式半同步同步同步異步同步地址寬度2432243232/64負(fù)載能力86無(wú)限制無(wú)限制3信號(hào)線(xiàn)數(shù)981435610912064位擴(kuò)展不可無(wú)規(guī)定不可可可2/4/202316計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1.3總線(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)所謂總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)就是對(duì)系統(tǒng)總線(xiàn)的插座尺寸、引線(xiàn)數(shù)目、信號(hào)和時(shí)序所作的統(tǒng)一規(guī)定總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)主要包括以下幾方面的特性機(jī)械特性：規(guī)定模板尺寸、插頭、連接器的形狀、尺寸等規(guī)格位置電氣特性：規(guī)定信號(hào)的邏輯電平、最大額定負(fù)載能力、信號(hào)傳遞方向及電源電壓等功能特性：規(guī)定每個(gè)引腳名稱(chēng)、功能、時(shí)序及適用協(xié)議時(shí)間特性：規(guī)定總線(xiàn)中的任一根線(xiàn)在什么時(shí)間內(nèi)有效

2/4/202317計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1.3總線(xiàn)的模板化結(jié)構(gòu)模板化結(jié)構(gòu)按功能劃分計(jì)算機(jī)的各個(gè)部件，并按總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)成由總線(xiàn)連接的模板結(jié)構(gòu)：CPU主板、RAM/ROM存儲(chǔ)板、A/D、D/A、DI、DO等模板化結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)增加計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的通用性、靈活性、開(kāi)放性、擴(kuò)展性和可靠性為系統(tǒng)的維修提供了方便2/4/202318計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1.4總線(xiàn)控制與總線(xiàn)傳輸總線(xiàn)控制設(shè)備按有無(wú)控制功能可分為主設(shè)備和從設(shè)備主設(shè)備對(duì)設(shè)備有控制權(quán)，從設(shè)備只能接收數(shù)據(jù)只有獲得總線(xiàn)使用權(quán)的主設(shè)備才能傳送數(shù)據(jù)總線(xiàn)可能同時(shí)會(huì)有多個(gè)設(shè)備申請(qǐng)占用總線(xiàn)，為保證某一時(shí)刻只能有一個(gè)設(shè)備獲得總線(xiàn)使用權(quán)，需設(shè)置設(shè)備優(yōu)先級(jí)總線(xiàn)判優(yōu)控制可分為集中式和分布式兩種集中式將控制邏輯集中在一處（如CPU），常用鏈?zhǔn)讲樵?xún)、定時(shí)查詢(xún)、獨(dú)立請(qǐng)求等方式。

2/4/202319計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.1.4總線(xiàn)控制與總線(xiàn)傳輸總線(xiàn)傳輸總線(xiàn)上的數(shù)據(jù)在主模塊的控制下進(jìn)行傳送。總線(xiàn)在完成一次傳輸周期時(shí)，一般可分為四個(gè)階段 由需要使用總線(xiàn)的主模塊(或主設(shè)備)提出申請(qǐng)，經(jīng)總線(xiàn)仲裁機(jī)構(gòu)決定在下一傳輸周期是否能獲得總線(xiàn)使用權(quán)；取得了使用權(quán)的主模塊，通過(guò)總線(xiàn)發(fā)出本次打算訪(fǎng)問(wèn)的從模塊(或從設(shè)備)的存儲(chǔ)地址或設(shè)備地址及有關(guān)命令，啟動(dòng)參與本次傳輸?shù)膹哪K；主模塊和從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線(xiàn)流入目的模塊；主模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線(xiàn)上撤除，讓出總線(xiàn)使用權(quán)。申請(qǐng)分配階段尋址階段數(shù)據(jù)傳輸階段結(jié)束階段2/4/202320計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.2內(nèi)部總線(xiàn)

STD總線(xiàn)

PC系列總線(xiàn)本節(jié)主要內(nèi)容2/4/202321計(jì)算機(jī)控制技術(shù)1978年美國(guó)PRO-LOG公司推出的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)微型計(jì)算機(jī)總線(xiàn)，STD是STANDARD縮寫(xiě)1987年，被定名為IEEE961，1989年開(kāi)發(fā)出STD32 STD總線(xiàn)起初設(shè)計(jì)為可用于64K存儲(chǔ)空間的8位總線(xiàn)，后發(fā)展成可用于尋址16M空間的16位總線(xiàn)3.2.1STD總線(xiàn)STD總線(xiàn)的特點(diǎn)：56根并行總線(xiàn)，采用小模板結(jié)構(gòu),尺寸為165×114mm模塊化的總體設(shè)計(jì)布局開(kāi)放式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)兼容式總線(xiàn)結(jié)構(gòu)，擁有豐富的I/O功能，廣泛適用于工業(yè)控制小模板結(jié)構(gòu)，模板尺寸小,可減少?zèng)_擊和震動(dòng)的影響2/4/202322計(jì)算機(jī)控制技術(shù)56根并行總線(xiàn)都有明確的定義，按功能可分為五類(lèi)(1)邏輯電源線(xiàn)6根(引線(xiàn)1～6)(2)數(shù)據(jù)總線(xiàn)8根(引線(xiàn)7～14)(3)地址總線(xiàn)16根(引線(xiàn)15～30)(4)控制總線(xiàn)22根(引線(xiàn)31～52)(5)輔助電源線(xiàn)4根(引線(xiàn)53～56)STD總線(xiàn)的信號(hào)分配2/4/202323計(jì)算機(jī)控制技術(shù)總線(xiàn)低位地址A0～A12直接連接到各存儲(chǔ)器芯片STD總線(xiàn)與存儲(chǔ)器連接方法高位地址A13～A15用來(lái)選片（可選64K基本存儲(chǔ)器，通過(guò)擴(kuò)展，可增至128K）2/4/202324計(jì)算機(jī)控制技術(shù)地址碼的低位字節(jié)連接到總線(xiàn)譯碼器,形成6根選板信號(hào)和2根選口信號(hào),選通I/O端口工作STD總線(xiàn)與I/O的連接方法（可選256個(gè)口，擴(kuò)展后可增至512個(gè)口）2/4/202325計(jì)算機(jī)控制技術(shù)ISA總線(xiàn)MCA：微通道體系結(jié)構(gòu)EISA總線(xiàn)PCI局部總線(xiàn)3.3.2PC系列總線(xiàn)2/4/202326計(jì)算機(jī)控制技術(shù)最早的PC總線(xiàn)-----S1001975年，一家位于美國(guó)新墨西哥鎮(zhèn)，名為MITS的公司，由EdRoberts以8080微處理器設(shè)計(jì)安裝了全球第一臺(tái)PC-Altair單板機(jī)系統(tǒng)。正如世界上許多重大發(fā)明人們?cè)谄浔厝恍灾罂偸钦務(wù)撈渑既恍砸粯樱琍C總線(xiàn)的出現(xiàn)也有偶然性：這個(gè)全球第一臺(tái)PC不幸在運(yùn)輸中丟失，Roberts只好重新開(kāi)始設(shè)計(jì)，正是他利用了面向總線(xiàn)技術(shù)，較快回憶起并重新做出Altair，在其結(jié)構(gòu)中，制成了全球第一條PC擴(kuò)展總線(xiàn)，當(dāng)把Altair總線(xiàn)推向世界并被制造商接受后，便有了一個(gè)名字：S100，后來(lái)基于S100型總線(xiàn)得到了IEEE認(rèn)可，被命名為IEEE696總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。1981年，IBM公司推出PC／XT總線(xiàn)

3.3.2PC系列總線(xiàn)2/4/202327計(jì)算機(jī)控制技術(shù)PC系列總線(xiàn)的發(fā)展2/4/202328計(jì)算機(jī)控制技術(shù)技嘉965P-DS3CPU種類(lèi)：Core2Extreme/賽揚(yáng)D/奔騰4/Core2Duo/PentiumD總線(xiàn)頻率

：FSB1333MHz顯卡插槽

：PCI-E16XPCI插槽

：3條PCI插槽,3條PCI-E1X硬盤(pán)插槽

：IDE1個(gè)，SATAII2個(gè)2/4/202329計(jì)算機(jī)控制技術(shù)從1982年以后，逐步確立的IBM公司工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)稱(chēng)ISA（IndustryStandardArchitecture）總線(xiàn)，有時(shí)也稱(chēng)為PC／AT總線(xiàn)問(wèn)世較早，是8位、16位數(shù)據(jù)傳輸總線(xiàn)的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)最高傳輸速率8Mbps尋址空間為16MB將CPU看作唯一的主模塊，其余外設(shè)均為從模塊，包括可以暫時(shí)掌握總線(xiàn)的DMA和協(xié)處理器ISA總線(xiàn)2/4/202330計(jì)算機(jī)控制技術(shù)強(qiáng)大的CPU處理能力與低性能系統(tǒng)總線(xiàn)形成瓶頸1987年，IBM在推出386時(shí)提出數(shù)據(jù)、地址總線(xiàn)寬度32位，支持4GB的尋址能力數(shù)據(jù)傳輸速率33Mbps配有總線(xiàn)仲裁機(jī)構(gòu)，可支持16個(gè)總線(xiàn)主控制器在電氣及物理上與ISA不兼容，不支持ISA外設(shè)

IBM沒(méi)有公布標(biāo)準(zhǔn)MCA總線(xiàn)（MicroChannelArchitechure）2/4/202331計(jì)算機(jī)控制技術(shù)1989年，康柏公司等9家公司聯(lián)合推出32位數(shù)據(jù)總線(xiàn)，支持32位地址通路數(shù)據(jù)傳輸速率為33Mbit/s總線(xiàn)主控技術(shù)，擴(kuò)展卡上具有總線(xiàn)主控處理器與ISA兼容，支持多個(gè)主模塊可以自動(dòng)根據(jù)需要進(jìn)行32、16、8位數(shù)據(jù)間的轉(zhuǎn)換支持多總線(xiàn)主控模塊擴(kuò)展卡的安裝十分容易，可根據(jù)配置文件自動(dòng)配置系統(tǒng)和擴(kuò)展板EISA總線(xiàn)（ExtensionIndustryStandardArchitecture）2/4/202332計(jì)算機(jī)控制技術(shù)EISA并沒(méi)有重復(fù)ISA的輝煌，它的成本過(guò)高，且速度潛力有限；另外在還沒(méi)有來(lái)得及成為正式工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候，更先進(jìn)的PCI總線(xiàn)就開(kāi)始出現(xiàn)，EISA也就成為附庸。不過(guò)，EISA總線(xiàn)并沒(méi)有因此快速消失，它在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中與PCI總線(xiàn)共存了很長(zhǎng)的時(shí)光，直到2000年后EISA才正式徹底退出—而此時(shí)距EISA標(biāo)準(zhǔn)的提出已經(jīng)過(guò)去了12年。EISA總線(xiàn)（ExtensionIndustryStandardArchitecture）2/4/202333計(jì)算機(jī)控制技術(shù)微處理器快速發(fā)展使增強(qiáng)型總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)EISA等也顯落后PCI(PeripheralComponentInterconnect，設(shè)備部件互連)總線(xiàn)是一種高性能局部總線(xiàn)，它是1992年由Intel公司帶頭制定的設(shè)備總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)支持64位數(shù)據(jù)傳送、多總線(xiàn)主控模塊、線(xiàn)性猝發(fā)傳輸具有即插即用功能(PlugandPlay,PnP)PCI總線(xiàn)工作頻率為33MHz，不受CPU工作頻率限制最高傳送數(shù)據(jù)133MB/s（64位可達(dá)266MB/s）兼容性強(qiáng)、成本低PCI局部總線(xiàn)2/4/202334計(jì)算機(jī)控制技術(shù)PCI總線(xiàn)特有的配置寄存器為用戶(hù)使用提供了方便。系統(tǒng)嵌入自動(dòng)配置軟件，在加電時(shí)自動(dòng)配置PCI擴(kuò)展卡，為用戶(hù)提供了簡(jiǎn)便的使用方法。PCI局部總線(xiàn)已形成工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。其高性能總線(xiàn)體系結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足了不同系統(tǒng)需求，低成本的PCI總線(xiàn)構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能/價(jià)格比水平。PCI總線(xiàn)被應(yīng)用于多種平臺(tái)和體系結(jié)構(gòu)中PCI總線(xiàn)的組件、擴(kuò)展板接口與處理器無(wú)關(guān)，在多處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)能高效地在多個(gè)處理器間傳輸。與處理器無(wú)關(guān)的特性，使PCI總線(xiàn)具有很好的I/O性能，最大限度使用各類(lèi)CPU/RAM的局部總線(xiàn)操作系統(tǒng)、各類(lèi)高檔圖形設(shè)備和各類(lèi)高速外部設(shè)備，如SCSI、HDTV、3D等。2/4/202335計(jì)算機(jī)控制技術(shù)PCI總線(xiàn)結(jié)構(gòu)

2/4/202336計(jì)算機(jī)控制技術(shù)2/4/202337計(jì)算機(jī)控制技術(shù)隨著微處理器性能的次次攀高，PC在耗費(fèi)大量數(shù)據(jù)的圖形和圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用也不斷深入英特爾于1996年7月正式推出AGP接口，它是一種顯示卡專(zhuān)用的局部總線(xiàn)AGP總線(xiàn)實(shí)質(zhì)上是對(duì)PCI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充。AGP總線(xiàn)與PCI總線(xiàn)不同，其地址和數(shù)據(jù)線(xiàn)分離（PCI是49根信號(hào)，而AGP總線(xiàn)是65根），可實(shí)現(xiàn)“流水線(xiàn)”處理AGP標(biāo)準(zhǔn)在使用32位總線(xiàn)時(shí)，有66MHz和133MHz兩種工作頻率，最高數(shù)據(jù)傳輸率為266Mbps和533Mbps，而PCI總線(xiàn)理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。AGP8X模式下，數(shù)據(jù)傳輸速度達(dá)到了2.1GB/s。

AGP總線(xiàn)（AccelerateGraphicalPort

）2/4/202338計(jì)算機(jī)控制技術(shù)AGP4x總線(xiàn)顯卡支持AGP4x總線(xiàn)的主板2/4/202339計(jì)算機(jī)控制技術(shù)Intel在2004年的處理器和芯片組的計(jì)劃中，沒(méi)有提到任何關(guān)于A(yíng)GP的字眼，新的芯片組將不支持AGP總線(xiàn)Intel是希望通過(guò)這種方式使顯卡從AGP迅速轉(zhuǎn)為PCIExpress

VIA（威盛）和SIS（矽統(tǒng)）等芯片廠(chǎng)商也將逐步減少AGP接口

AGP總線(xiàn)2/4/202340計(jì)算機(jī)控制技術(shù)PCI總線(xiàn)只有133MB/S，帶寬早已不堪負(fù)荷。在經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)10年修補(bǔ)補(bǔ)，PCI總線(xiàn)已無(wú)法滿(mǎn)足電腦性能提升要求，必須由帶寬更大、適應(yīng)性更廣、發(fā)展?jié)摿Ω畹男乱淮偩€(xiàn)取而代之PCI-Express是最新的總線(xiàn)和接口標(biāo)準(zhǔn)，它原來(lái)的名稱(chēng)為“3GIO”（Third-GenerationInput/Output，第三代輸入/輸出總線(xiàn)），由英特爾提出，英特爾的意思是它代表著下一代I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。交由PCI-SIG（PCI特殊興趣組織）認(rèn)證發(fā)布后才改名為“PCI-Express”。這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)將全面取代現(xiàn)行的PCI和AGP，最終實(shí)現(xiàn)總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一。它的主要優(yōu)勢(shì)就是數(shù)據(jù)傳輸速率高，目前最高可達(dá)到5GB/s以上，且還有相當(dāng)大的發(fā)展?jié)摿CI-Expresss總線(xiàn)2/4/202341計(jì)算機(jī)控制技術(shù)2002年7月23日，PCI-SIG正式公布PCIExpress1.0規(guī)范2003年1月，PCI-E1.0正式發(fā)布

2007年1月，PCI-E2.0發(fā)布，數(shù)據(jù)傳輸率從2.5Gbps翻番至5Gbps，x16的傳輸提高到約16Gbps

PCI-Expresss總線(xiàn)2/4/202342計(jì)算機(jī)控制技術(shù)技嘉965P-DS3CPU種類(lèi)：Core2Extreme/賽揚(yáng)D/奔騰4/Core2Duo/PentiumD總線(xiàn)頻率

：FSB1333MHz顯卡插槽

：PCI-E16XPCI插槽

：3條PCI插槽,3條PCI-E1X硬盤(pán)插槽

：IDE1個(gè)，SATAII2個(gè)Giga-Byte2/4/202343計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.3外部總線(xiàn)

IEEE-488總線(xiàn)RS-232-C總線(xiàn)RS-422和RS-485總線(xiàn)通用串行總線(xiàn)（USB）本節(jié)主要內(nèi)容2/4/202344計(jì)算機(jī)控制技術(shù)IEEE-488是1965年由美國(guó)惠普公司開(kāi)發(fā)的并行通訊總線(xiàn)GPIB（General-PurposeInterfaceBus）通用接口總線(xiàn)，很多打印機(jī)通過(guò)GPIB線(xiàn)以及GPIB接口與電腦相連。1965年惠普公司設(shè)計(jì)HP-IB（InterfaceBus）1975年HP-IB變成IEEE-488標(biāo)準(zhǔn)1987年IEEE488.2被采納,IEEE488-1978變成IEEE488.1-19871990年SCPI規(guī)范被引入IEEE488儀器1992年修訂IEEE488.21993年NI公司提出HS4883.3.1IEEE-488總線(xiàn)2/4/202345計(jì)算機(jī)控制技術(shù)數(shù)據(jù)傳輸率不得超過(guò)每秒1M字節(jié)總線(xiàn)上的設(shè)備數(shù)不得多于15個(gè)電纜總長(zhǎng)度不超過(guò)20m，兩設(shè)備間不超過(guò)2m采用負(fù)邏輯，小于0.8V表示邏輯1，大于2V表示邏輯0使用IEEE-488的約定2/4/202346計(jì)算機(jī)控制技術(shù)IEEE-488總線(xiàn)上連接的設(shè)備有三種，工作方式也有三種:3.3.1IEEE-488總線(xiàn)聽(tīng)者（“受話(huà)”方式）：同時(shí)可有多個(gè)講者（“送話(huà)”方式）：每時(shí)只能有一個(gè)控者（“控制”方式）：每時(shí)只能有一個(gè)2/4/202347計(jì)算機(jī)控制技術(shù)IEEE-488總線(xiàn)的連接示意圖DIO1～

DIO8DAVNRFDNDAC

EOI

IFCATNSRQREN

設(shè)備A

控者講者聽(tīng)者

計(jì)算機(jī)

設(shè)備B

講者聽(tīng)者

電壓表1

設(shè)備C

講者聽(tīng)者

設(shè)備D

聽(tīng)者

數(shù)據(jù)線(xiàn)數(shù)據(jù)控制線(xiàn)接口管理線(xiàn)電壓表2打印機(jī)2/4/202348計(jì)算機(jī)控制技術(shù)接口管理總線(xiàn)接口清除線(xiàn)IFC、服務(wù)請(qǐng)求線(xiàn)SQR、注意線(xiàn)ATN、結(jié)束或識(shí)別線(xiàn)EQI、遠(yuǎn)程允許RENIEEE-488總線(xiàn)的信號(hào)分配IEEE-488共定義了24根線(xiàn)（其中8根地線(xiàn)）數(shù)據(jù)總線(xiàn)DIO0~DIO8數(shù)據(jù)傳送控制線(xiàn)數(shù)據(jù)有效線(xiàn)DAV、未準(zhǔn)備好接受數(shù)據(jù)線(xiàn)NRFD、未接受好數(shù)據(jù)線(xiàn)NDAC2/4/202349計(jì)算機(jī)控制技術(shù)采用異步方式，利用三條控制線(xiàn)進(jìn)行握手聯(lián)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)三線(xiàn)握手的數(shù)據(jù)傳輸

IEEE-488總線(xiàn)數(shù)據(jù)傳送時(shí)序123456789102/4/202350計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-232-C總線(xiàn)是一種串行外部總線(xiàn)，專(zhuān)門(mén)用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備DTE和數(shù)據(jù)通信設(shè)備DCE之間的串行通信1969年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ElectronicIndustryAssociation）從CCITT（InternationalTelegraphandTelephoneConsultativeCommittee

）遠(yuǎn)程通信標(biāo)準(zhǔn)中導(dǎo)出的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”（RecommendStandard）的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)3.3.2RS-232-C總線(xiàn)2/4/202351計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-232-C總線(xiàn)的接口連接器采用DB-25插頭和插座，其中陽(yáng)性插頭（DB-25-P）與DTE相連，陰性插座（DB-25-S）與DCE相連。RS-232-C總線(xiàn)的機(jī)械特性RS-232-C25個(gè)引腳只定義了22個(gè)。通常使用的RS-232-C接口信號(hào)只有9根引腳，其插頭插座在RS-232-C的機(jī)械特性中都有規(guī)定。最基本的三根線(xiàn)是發(fā)送數(shù)據(jù)線(xiàn)2、數(shù)據(jù)線(xiàn)3和信號(hào)地線(xiàn)72/4/202352計(jì)算機(jī)控制技術(shù)25針串口與9針串口的對(duì)照2/4/202353計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-232-C總線(xiàn)的機(jī)械特性2/4/202354計(jì)算機(jī)控制技術(shù)常用的9根引腳分為兩類(lèi)：基本數(shù)據(jù)傳送引腳包括：TXD、RXD和GND一類(lèi)是基本的數(shù)據(jù)傳送引腳發(fā)送數(shù)據(jù)TXD：DTE向DCE輸出數(shù)據(jù)的引線(xiàn)接收數(shù)據(jù)RXD:DTE接受DCE發(fā)來(lái)數(shù)據(jù)的引線(xiàn)信號(hào)地GND:接口中所有電信號(hào)的公共回路2/4/202355計(jì)算機(jī)控制技術(shù)MODEM控制和狀態(tài)引腳分為兩組一組為DTR（DTE設(shè)備準(zhǔn)備就緒）和RTS（請(qǐng)求發(fā)送），負(fù)責(zé)從計(jì)算機(jī)通過(guò)RS-232C接口送給MODEM另一組為DSR（DCE數(shù)據(jù)設(shè)備準(zhǔn)備就緒）、CTS(允許發(fā)送)、CD（載波檢測(cè)）和RI（振鈴指示），負(fù)責(zé)從MODEM通過(guò)RS-232C接口送給計(jì)算機(jī)的狀態(tài)信息

另一類(lèi)是用于MODEM控制和反映其狀態(tài)的引腳。常用的9根引腳分為兩類(lèi)：2/4/202356計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-232C總線(xiàn)的電氣特性主要特點(diǎn)：非平衡的連接方式采用點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信公用地線(xiàn)電氣連接方式：EIA和CCITT標(biāo)準(zhǔn)2/4/202357計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-232C電氣參數(shù)引線(xiàn)信號(hào)狀態(tài)

RS-232C標(biāo)準(zhǔn)引線(xiàn)狀態(tài)是以下三種之一：SPACE/MARK(空號(hào)/傳號(hào))、ON/OFF(通/斷)、邏輯0/邏輯1。引線(xiàn)邏輯電平---負(fù)邏輯，過(guò)度區(qū)6V/10V用-3～-15V表示邏輯1用+3～+15V表示邏輯0短路抑制性能

RS-232C驅(qū)動(dòng)電路須能承受電纜中任何導(dǎo)線(xiàn)短路2/4/202358計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-232C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定通信距離應(yīng)小于15m。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特通信速率

2/4/202359計(jì)算機(jī)控制技術(shù)具有MODEM設(shè)備的遠(yuǎn)距離通信線(xiàn)路

RS-232-C總線(xiàn)的通信結(jié)構(gòu)2/4/202360計(jì)算機(jī)控制技術(shù)不用MODEM的直接通信線(xiàn)路（近距離）最簡(jiǎn)單的RS-232C數(shù)據(jù)通信2/4/202361計(jì)算機(jī)控制技術(shù)發(fā)送和接收電路RS-232-C總線(xiàn)的接口電路邏輯1>2.4V邏輯0<0.4V邏輯1-3～-15V邏輯0+3～+15V2/4/202362計(jì)算機(jī)控制技術(shù)全雙工通信接口電路RS-232-C總線(xiàn)的接口電路2/4/202363計(jì)算機(jī)控制技術(shù)USB轉(zhuǎn)232電纜PCI-E串口卡MOXA多串口卡2/4/202364計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.3.3RS-422和RS-485總線(xiàn)RS-422A標(biāo)準(zhǔn)接口

RS-422由RS-232C發(fā)展而來(lái)RS-422是一種單機(jī)發(fā)送、多機(jī)接收的單向平衡傳輸總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)

RS-422標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了雙端電氣接口型式，使用雙端線(xiàn)傳送信號(hào)。通過(guò)傳輸線(xiàn)驅(qū)動(dòng)器，把邏輯電平變換成電位差，完成始端信息傳送通過(guò)傳輸線(xiàn)接收器，把電位差轉(zhuǎn)變成邏輯電平，實(shí)現(xiàn)終端信息接收2/4/202365計(jì)算機(jī)控制技術(shù)數(shù)據(jù)信號(hào)采用差分傳輸方式傳輸有4根信號(hào)線(xiàn)，收發(fā)各兩根，支持全雙工通訊方式最大傳輸距離為1200m，最大傳輸速率為10Mbps只有在100kbps速率下，才能達(dá)到最大傳輸距離RS-422A接口電路RS-422A標(biāo)準(zhǔn)接口

2/4/202366計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口多發(fā)送器的電路標(biāo)準(zhǔn)，是RS-422A性能的擴(kuò)展，是真正意義上總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。允許在二根導(dǎo)線(xiàn)(總線(xiàn))上掛接64臺(tái)RS--485負(fù)載設(shè)備。負(fù)載設(shè)備可以是發(fā)送器、接收器或組合收發(fā)器2/4/202367計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS485具有以下特點(diǎn)：電氣特性：邏輯“1”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為+2V~+6V表示；邏輯“0”以?xún)删€(xiàn)間的電壓差為-2V~-6V表示。是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器組合，抗共模干能力增強(qiáng)數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps最大傳輸距離為1200m，在總線(xiàn)上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器具有多站能力和多機(jī)通信功能2/4/202368計(jì)算機(jī)控制技術(shù)RS-485與RS-422的區(qū)別在于：硬件線(xiàn)路上，RS-422至少需要4根通信線(xiàn)，而RS-485僅需2根；RS-422不能采用總線(xiàn)方式通信，但可以采用環(huán)路方式通信，而RS-485兩者均可通信方式上，RS-422可以全雙工，而RS-485只能半雙工其它差異見(jiàn)表3.42/4/202369計(jì)算機(jī)控制技術(shù)比較項(xiàng)目RS-422RS-485驅(qū)動(dòng)方式平衡平衡可連接的臺(tái)數(shù)1臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，10臺(tái)接收器32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器，32臺(tái)接收器最大傳輸距離1200m1200m最大傳輸速率12米10Mbps10Mbps120米1Mbps1Mbps1200米100kbps100kbps驅(qū)動(dòng)器輸出電壓無(wú)負(fù)載時(shí)±5V±5V有負(fù)載時(shí)±2V±1.5V驅(qū)動(dòng)器負(fù)載電阻100Ω54Ω驅(qū)動(dòng)器輸出電流上電無(wú)規(guī)定±100μA最大(-7V≤Vcom≤12V)斷電±l00μA最大(-0.25V≤Vcom≤6V)±100uA最大接收器輸入電壓-7～+12V-7～+12V接收器輸入靈敏度±200mV±200mV接收器輸入電阻>12KQ>12KQ2/4/202370計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.3.4串行總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)通常提供RS232接口，通?？捎棉D(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)232-485轉(zhuǎn)換。2/4/202371計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.3.4串行總線(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換器計(jì)算機(jī)通常提供RS232接口，通?？捎棉D(zhuǎn)換器件實(shí)現(xiàn)232-485、232-422轉(zhuǎn)換。2/4/202372計(jì)算機(jī)控制技術(shù)3.3.5USB通用串行總線(xiàn)2/4/202373計(jì)算機(jī)控制技術(shù)USB設(shè)備的主要特點(diǎn)采用USB接口的設(shè)備支持熱拔插USB接口可以同時(shí)連接127臺(tái)USB設(shè)備。速度方面，USB1.1總線(xiàn)規(guī)范定義了12Mb/s的帶寬，而USB2.0可提供480Mb/s的傳輸速度。USB總線(xiàn)能夠提供500mA電流