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1、第第1111章章 总线与接口标准总线与接口标准 教学目的和要求教学目的和要求 通通过过本本章章的的学学习习，使使学学生生掌掌握握微微机机总总线线和和接接口口标标准准的的基基本本概概念念，掌掌握握主主要要总总线线及及主主要要接接口口的的性性能能指指标标和和特特点点。熟熟悉悉RS-232C串串行行通通信信接接口口标标准准，为为今今后后开开发发RS-232C串串行行通通信信奠奠定定良良好好的的基基础础。了了解解PCI总线总线和通用外设接口标准和通用外设接口标准USB的基本知识的基本知识 重点v 总线总线与与接口标准接口标准的基本概念的基本概念 v PCI总线总线等几种典型总线等几种典型总线v RS-
2、232C串行通信接口及通用外设接口串行通信接口及通用外设接口标标 准准USB的基础知识的基础知识 总线与接口标准总线与接口标准 难点v PCI总线总线结构结构 v USB的系统组成、传输类型、交换的包的系统组成、传输类型、交换的包格式格式 v 其他总线的组成与原理其他总线的组成与原理 总线与接口标准总线与接口标准 11.1 总线和接口标准的基本概念总线和接口标准的基本概念 总线的基本概念与分类总线的基本概念与分类 一、一、基本概念基本概念 总线总线 总线总线是指一组进行互连和传输信息的信号线，是指一组进行互连和传输信息的信号线，这组信号线一般都包括这组信号线一般都包括地址线地址线、数据线数据线
3、、控制线控制线、电源线电源线等几种信号线。等几种信号线。微型机系统所使用的芯片微型机系统所使用的芯片内部、电路插件板元器件之间、系统各插件板之内部、电路插件板元器件之间、系统各插件板之间、系统与系统之间的连线，都由各自的总线把间、系统与系统之间的连线，都由各自的总线把各部分组织起来，从而组成一个能彼此传输信息各部分组织起来，从而组成一个能彼此传输信息和对信息进行加工处理的整体和对信息进行加工处理的整体 总总线线标标准准是是指指国国际际工工业业界界正正式式公公布布或或推推荐荐的的把把各各种种不不同同的的模模块块组组成成微微机机系系统统时时必必须须遵遵守守的的规规范范。具具体体来来讲讲，它它是是指
4、指芯芯片片之之间间，插插件件板板之之间间及及微微机机系系统统之之间间，通通过过总总线线进进行行连连接接和和传传输输信信息息时时，应应遵遵守守的的一一些些协议和规范协议和规范 总线标准总线标准 总总线线标标准准一一般般包包括括硬硬件件和和软软件件两两方方面面的的内内容容。硬硬件件方方面面主主要要有有总总线线的的信信号号线线定定义义、时时钟钟频频率率、系系统统结结构构、仲仲裁裁及及配配置置、电电气气规规范范、机机械械规规范范等等方方面面的的内内容容，软软件件方方面面主主要要有有总总线线协协议议、驱驱动动程程序序和和管管理理程程序序等等。总总线线标标准准为为微微型型机机系系统统中中各各模模块块的的互
5、互连连提提供供了了一一个个统统一一的的标标准准，为为接接口口的的软软、硬硬件件设设计计者者和和开开发发应应用用者者提供了方便提供了方便 （1）总总线线标标准准的的最最重重要要特特点点是是公公用用性性。具具有有相相同同总总线线的的不不同同功功能能的的模模块块都都可可以以挂挂接接到到总总线线上上，共共享总线，扩充性能好享总线，扩充性能好（2）信号一般以并行方式传输，传输速率快）信号一般以并行方式传输，传输速率快（3）一般在微机主板上以多个扩展插槽形式提供）一般在微机主板上以多个扩展插槽形式提供（4）所所定定义义的的信信号号线线种种类类齐齐全全。一一般般都都有有分分离离的的数据线、地址线和控制线数据
6、线、地址线和控制线 总线标准的一般特点总线标准的一般特点二、总线的分类二、总线的分类(5(5类类)片内总线片内总线 片内总线片内总线也称为也称为CPUCPU总线，它是位于微总线，它是位于微处理器内部的总线，是处理器内部的总线，是ALUALU及各种寄存器等及各种寄存器等功能单元之间的通路功能单元之间的通路 元件级总线元件级总线 元件级总线元件级总线也称为片间总线。该总线限制也称为片间总线。该总线限制在一块电路板内，它是实现板内各元器件相互在一块电路板内，它是实现板内各元器件相互连接的信号线。片间总线通常包括地址线、数连接的信号线。片间总线通常包括地址线、数据线和控制线等，是各种总线中速度最快、效
7、据线和控制线等，是各种总线中速度最快、效益最高、功能最直接的总线。一般指益最高、功能最直接的总线。一般指CPUCPU引脚没引脚没有经过组合、驱动隔离，而被直接引用的信号有经过组合、驱动隔离，而被直接引用的信号线线 二、总线的分类二、总线的分类(5(5类类)()(续一）续一）通信总线通信总线 通信总线通信总线也叫外部总线，是微机系统之间或也叫外部总线，是微机系统之间或微机系统与通信设备之间进行通信的一组信号线。微机系统与通信设备之间进行通信的一组信号线。如串行通信采用的如串行通信采用的RS-232-CRS-232-C、RS-485RS-485总线，微机总线，微机与智能仪器之间通信采用的与智能仪器
8、之间通信采用的IEEE488IEEE488、VXIVXI总线以总线以及最近流行和正在迅速发展的用于微机与外部设及最近流行和正在迅速发展的用于微机与外部设备之间进行通信的备之间进行通信的USBUSB通用串行总线等。这些通通用串行总线等。这些通信总线的特点更符合接口标准的特点，因此，常信总线的特点更符合接口标准的特点，因此，常称为接口标准称为接口标准二、总线的分类二、总线的分类(5(5类类)()(续二）续二）系统总线系统总线 系统总线系统总线也叫板级总线或标准总线，它也叫板级总线或标准总线，它主要用于微机系统内部各插件板之间进行主要用于微机系统内部各插件板之间进行连接和传输信息，是微机系统最重要的
9、一连接和传输信息，是微机系统最重要的一种总线，一般在主板上做成扩展插槽形式。种总线，一般在主板上做成扩展插槽形式。如如ISA总线构成了总线构成了IBM PC/AT微机系统微机系统 二、总线的分类二、总线的分类(5(5类类)()(续三）续三）局部总线局部总线 局局部部总总线线是是介介于于CPUCPU总总线线和和系系统统总总线线之之间间的的一一级级总总线线，是是目目前前高高档档微微机机中中常常采采用用的的一一种种重重要要总总线线。它它的的两两侧侧分分别别由由桥桥芯芯片片连连接接，分分别别面面向向CPUCPU总总线线和和系系统统总总线线，但但局局部部总总线线离离CPUCPU总总线线更更近近一一些些。
10、采采用用局局部部总总线线的的优优点点在在于于一一些些高高速速外外设设通通过过局局部部总总线线和和CPUCPU总总线线直直接接连连接接，而而不不必必象象早早期期的的微微机机中中那那样样将将高高速速外外设设和和慢慢速速外外设设统统统统挂挂在在较较慢慢的的系系统统总总线线上上，从从而而可可以以显显著著提提高高数数据据传传输的速率和充分发挥输的速率和充分发挥CPUCPU高速的优势高速的优势二、总线的分类二、总线的分类(5(5类类)()(续四）续四）二、总线的分类二、总线的分类(5(5类类)()(续五）续五）局部总线又可分专用局部总线、局部总线又可分专用局部总线、VLVL总总线（线（486486机中采用
11、）、机中采用）、PCIPCI总线总线3 3种。其中种。其中前两种已很少用或不用，目前微机系统前两种已很少用或不用，目前微机系统中的局部总线主要是指中的局部总线主要是指PCIPCI总线，它是一总线，它是一种先进的局部总线标准种先进的局部总线标准11.1.2接口标准与接口标准的分类接口标准与接口标准的分类 一、一、基本概念基本概念 接口接口 所谓所谓接口接口就是微处理器与外围设备之间的就是微处理器与外围设备之间的连接电路，它是两者之间进行信息交换时的必连接电路，它是两者之间进行信息交换时的必要通路，不同的外设有不同的输入要通路，不同的外设有不同的输入/输出接口输出接口电路。例如，键盘输入有键盘接口
12、电路，电路。例如，键盘输入有键盘接口电路，CRT显示器有显示器输出接口电路，打印机也有打显示器有显示器输出接口电路，打印机也有打印输出接口电路等等印输出接口电路等等接口标准接口标准是指外设接口的是指外设接口的规范规范和和定义定义，它涉及外设接口的信号线定义、传输速率、它涉及外设接口的信号线定义、传输速率、传输方向、拓朴结构、电气和机械特性等传输方向、拓朴结构、电气和机械特性等方面方面 接口标准接口标准（1 1）接接口口标标准准的的最最大大特特点点是是专专用用性性，一一般般情情况况下下是一种接口只连接一类设备，不能混用是一种接口只连接一类设备，不能混用（2 2）一般在机箱外，以插头或插座形式提供
13、）一般在机箱外，以插头或插座形式提供（3 3）信号传输形式既有并行传输又有串行传输）信号传输形式既有并行传输又有串行传输（4 4）定义信号线较少，且种类不多）定义信号线较少，且种类不多 接口标准的一般特点接口标准的一般特点 “7”“7”号和号和“9”“9”号位置都是号位置都是USBUSB接口。它也是一种串行接口。它也是一种串行接口，目前最新的标准是接口，目前最新的标准是2.02.0版，理论传输速率可达版，理论传输速率可达480480MB/s/s。目前许多上设都采用这种设备接口，如。目前许多上设都采用这种设备接口，如Modem、打印机、扫描仪、数码相机等。它的优点就是数据传输速打印机、扫描仪、数
14、码相机等。它的优点就是数据传输速率高、支持即插即用、支持热拨插、无需专用电源、支持率高、支持即插即用、支持热拨插、无需专用电源、支持多设备无多设备无PCPC独立连接等独立连接等 “8”“8”:IEEE 1394 1394接口，接口，1.6GB/s1.6GB/s的传输速率。即插即的传输速率。即插即用、热拨插。使用费比较高，目前仍受到许多限制，只是用、热拨插。使用费比较高，目前仍受到许多限制，只是在一些高档设备中应用普遍，如数码相机、高档扫描仪等在一些高档设备中应用普遍，如数码相机、高档扫描仪等 “10”“10”号位置是指双绞以太网线接口，也称之为号位置是指双绞以太网线接口，也称之为“RJ-454
15、5接口接口”。这要主板集成了网卡才会提供的，它是用于网。这要主板集成了网卡才会提供的，它是用于网络连接的双绞网线与主板中集成的网卡进行连接络连接的双绞网线与主板中集成的网卡进行连接二、接口标准的分类二、接口标准的分类 接口标准的分类方法也较多，根据所连设接口标准的分类方法也较多，根据所连设备的性质及功能，一般分为以下备的性质及功能，一般分为以下5 5种种 图形显示接口标准图形显示接口标准传统串并行接口标准传统串并行接口标准 外存设备接口标准外存设备接口标准 通用外设接口标准通用外设接口标准 测试仪器接口标准测试仪器接口标准 图形显示接口标准图形显示接口标准 支持图形显示卡的接口标准。如高速显示
16、的支持图形显示卡的接口标准。如高速显示的新型接口标准新型接口标准AGPAGP 传统串并行接口标准传统串并行接口标准 它是微机系统中进行串行和并行输入输出的它是微机系统中进行串行和并行输入输出的端口。如端口。如RS-232-CRS-232-C、RS-485RS-485、I I2 2C C、IEEE1284IEEE1284）等接口标准等接口标准 外存设备接口标准外存设备接口标准 支持硬盘、光盘、支持硬盘、光盘、CD-ROMCD-ROM和磁带等存储介质和磁带等存储介质的接口标准，如的接口标准，如IDEIDE和和SCSISCSI接口标准接口标准 通用外设接口标准通用外设接口标准 支持多种新型外设的通用
17、型接口标准。如支持多种新型外设的通用型接口标准。如USBUSB、IEEE1394IEEE1394等，如前所述，它们常被叫做外等，如前所述，它们常被叫做外设总线是因为这些接口标准已经具备了总线的设总线是因为这些接口标准已经具备了总线的一些特征，还具有一些网络特性一些特征，还具有一些网络特性 测试仪器接口标准测试仪器接口标准 提供和一些测试仪器仪表相连接的接口标提供和一些测试仪器仪表相连接的接口标准。如准。如IEEE-488IEEE-488和和VXIVXI接口标准接口标准 11.1.3总线的组成及性能指标总线的组成及性能指标 一、总线的组成一、总线的组成 总线总线按信号类型或功能一般可分为以下按信
18、号类型或功能一般可分为以下五种五种 数据总线数据总线 数据总线数据总线一般为一般为双向三态，双向三态，用来传输数据，数据用来传输数据，数据总线的宽度（总线的宽度（位数位数）反映了总线传输数据的速率）反映了总线传输数据的速率 地址总线地址总线 地址总线地址总线一般为一般为单向三态单向三态，用来传输地址信息，用来传输地址信息，地址线的位数决定了微机系统的寻址范围地址线的位数决定了微机系统的寻址范围控制总线控制总线用来传输用来传输控制控制或或状态信号状态信号。它根据使用条件。它根据使用条件不同，有的为不同，有的为单向单向，有的为，有的为双向传输双向传输，有的是，有的是三态三态，有的是有的是非三态非三
19、态。控制总线代表了总线的控制能力。控制总线代表了总线的控制能力 电源和地线电源和地线 电源电源和和地线地线是总线中不可缺少的，它决定了是总线中不可缺少的，它决定了总线使用的电源种类，地线分布及用法总线使用的电源种类，地线分布及用法 备用线备用线 备用线备用线主要是留作功能扩充和用户的特殊要主要是留作功能扩充和用户的特殊要求使用求使用 控制总线控制总线二、总线的性能指标二、总线的性能指标 总线宽度总线宽度 总线宽度总线宽度是指一次可以同时传输数据的是指一次可以同时传输数据的位数位数，单位为位单位为位(bit)总线频率总线频率 它是指总线在每秒钟内能传输数据的它是指总线在每秒钟内能传输数据的次数次
20、数，单位为单位为MHz。如。如ISA的总线频率为的总线频率为8MHz，而，而PCI总线有总线有33.3MHz、66.6MHz两种总线频率两种总线频率 传输速率传输速率指总线在每秒钟内能传输的最多字节指总线在每秒钟内能传输的最多字节数，单位为数，单位为MB/s。三者的关系是：。三者的关系是：传输速率传输速率=总线宽度总线宽度/8/8总线频率总线频率 总总线线宽宽度度越越宽宽，总总线线频频率率越越高高，则则总总线线传传输输速速率率越快越快 例例【11-1】PCI总总线线频频率率为为33.3MHz，总总线线宽宽度度32位，则：位，则：传输速率传输速率=32b/833.3 MHz=133.2MB/s
21、传输速率传输速率11.2 几种典型总线及接口标准几种典型总线及接口标准 在微机系在微机系统统中，通常由多种中，通常由多种总线总线构成。构成。如如386386主板板上常有主板板上常有ISA 总线总线和和EISA总线总线，486486主板上常有主板上常有ISA ISA 总线总线和和VESA总线总线，Pentium主板上常有主板上常有ISA 总线总线和和PCI总线总线，P、P主板常有主板常有ISA 总线总线、PCI总线总线和和AGP总线总线，而，而P主板上常有用主板上常有用PCI总线总线和和AGPAGP总线总线，或称，或称AGP接口接口标标准等。微机系准等。微机系统统的一种的一种总线层总线层次次结结
22、构构图图如如图图11111 1所示所示 微机系统的一种总线层次结构图微机系统的一种总线层次结构图 11.2.1 PC/XT总线和总线和ISA总线总线 PC/XT总线是最早的总线是最早的PC机的系统总机的系统总线，是线，是IBM公司于公司于19811981年推出的基于准年推出的基于准1616位机位机PC/XT的总线，也称的总线，也称PC总线，总线，PC/XT总线支持总线支持8 8位数据传输和位数据传输和2020位地位地址寻址空间址寻址空间一、一、ISAISA总线的主要特点总线的主要特点 ISA总总线线是是16位位的的总总线线，可可以以只只用用低低8位位数数据据线线：当当作作8位位数数据据线线使使
23、用用时时，只只用用其其前前62个个引引脚脚，此此时时，它它有有8位位数数据据线线，20位位地地址址线线；当当作作16位位数数据据线线使使用用时时，用用到到全全部部98个个引引脚脚，此时，它有此时，它有16位数据线，位数据线，24位地址线位地址线 ISA总总线线的的最最高高工工作作频频率率为为8MHz，数数据据宽宽度度为为16位，由公式（位，由公式（11-1）计算可得）计算可得 数据传输速率为数据传输速率为16MB/s。地址线。地址线24条，可寻条，可寻址址16MB的内存空间的内存空间 一、一、ISAISA总线的主要特点（续）总线的主要特点（续）ISA总总线线共共有有15个个外外部部中中断断输输
24、入入端端，其其中中保保留留3个个没没有有用用。另另外外还还有有7个个DMA通道通道 ISA总线是开放式总线结构，具备总线是开放式总线结构，具备了一定的了一定的多主控功能多主控功能，即允许有多个主，即允许有多个主控模块分时共享总线控模块分时共享总线 二、二、ISAISA总线信号及总线信号及ISAISA插座插座ISA总线总线98根线分成根线分成7类类地址线地址线数据线数据线总线周期控制线总线周期控制线总线控制线总线控制线中断信号线中断信号线DMA信号线信号线电源线电源线 ISAISA插座和信号分布图插座和信号分布图 SASA0 0 SASA19 19 和和LALA17 17 LALA 23 23(
25、O)(O)SASA0 0 SASA1919为为地地址址总总线线0 0 1919位位，是是可可锁锁存存的的地地址址信信号号，LALA17 17 LALA2323为为地地址址总总线线17 17 2323位位，是是非非锁锁存存信信号号。地地址址信信号号用用于于寻寻址址存存储储器器和和I/OI/O设设备备。SASA0 0 SASA1919加加上上LALA17 17 LALA2323，允许寻址多达，允许寻址多达16MB16MB存储空间存储空间 AENAEN 地地址址允允许许信信号号，输输出出。此此信信号号用用来来在在DMADMA期期间间禁禁止止I/OI/O端端口口的的地地址址译译码码。AENAEN信信号
26、号有有效效，表表示示DMADMA控控制制器器正正在在控控制制系系统统总总线线，进进行行DMADMA传传输输。此此时时CPUCPU放放放放弃弃了了总总线线控控制制权权，用用AENAEN信信号号来来禁禁止止I/OI/O端端口口的的地址译码地址译码1.1.地址线地址线 BALEBALE 地地址址锁锁存存允允许许信信号号，输输出出。它它由由总总线线控控制制器器82888288提提供供，可可用用BALEBALE信信号号的的下下降降沿沿将将系系统总线上的地址信号统总线上的地址信号SASA0 0 SA SA1919锁存锁存 SBHESBHE I/OI/O线线，数数据据总总线线高高字字节节允允许许信信号号。S
27、BHESBHE有有效效，表表示示数数据据总总线线上上传传输输的的是是高高字字节节数数据（据（SDSD8 8 SD SD1515）2.2.数据线数据线SD0SD7和和SD8 SD15，双向。，双向。SD0是最低有效位，是最低有效位，SD15是最高有效位。是最高有效位。CPU既可以按字节传输，也可按字传输既可以按字节传输，也可按字传输 MEMR*存储器读信号存储器读信号(2)(2)MEMW*存储器写信号存储器写信号 SMEMR*、SMEMW*存储器读写控制存储器读写控制 (用于用于A0A0 A19A19寻址的寻址的1M1M内存空间的访问）内存空间的访问）(3)(3)IOW*I/O写命令写命令(4)
28、(4)IOR*I/O读命令读命令(5)(5)MEMCS16*、I/OCS16*，存储器和，存储器和I/O 16 16位片选信号位片选信号 (6)(6)OWS*，输入，零等待状态信号，输入，零等待状态信号 3.3.控制线控制线 I/O CHRDY，输入，输入，I/O通道就绪信号通道就绪信号 总线控制线总线控制线MASTER*，输入，主控设备信号，输入，主控设备信号 IOCHCK*，I/O通道检验信号，输入通道检验信号，输入 RESET DRV，系统复位驱动信号，输出，系统复位驱动信号，输出 CLK，总线系统时钟，输出。，总线系统时钟，输出。OSC，振荡器信号，输出，由晶振产生，振荡器信号，输出，
29、由晶振产生 REFRESH*，I/O线，刷新信号线，刷新信号 中断信号线中断信号线 IRQ3 IRQ 7、IRQ9IRQ12、IRQ14IRQ15，输入输入 上述中断请求线用于上述中断请求线用于I/O设备向设备向CPU发出中断请发出中断请求信号。求信号。IRQ9优先级最高，其次是优先级最高，其次是IRQ10 IRQ 12，IRQ14 IRQ 15，最低是，最低是IRQ3IRQ7。另外另外IRQ0 IRQ 2、IRQ8和和IRQ13用于系统板上。当用于系统板上。当IRQ线上由低变高时，产生一个中断请求线上由低变高时，产生一个中断请求 DRQ0 DRQ3、DRQ5 DRQ7，输入，输入 DACK0
30、*DACK3*，DAK5*DAK7*，输输出出，DMA响响应应信信号号，用用来来响响应应DMA请请求求。低低电电平有效平有效 T/C，计计数数结结束束信信号号，输输出出。在在任任何何一一个个DMA通道的终点计数计满时发出此脉冲通道的终点计数计满时发出此脉冲 DMA信号线信号线 共有共有4组：组：12V512V105V55V104个地个地(GND)电源信号线电源信号线三、三、ISAISA总线周期总线周期 ISA支持支持八种八种类型的总线周期类型的总线周期 存储器读存储器读 存储器写存储器写 I/O端口读端口读 I/O端口写端口写 中断响应中断响应 DMA传输传输 刷新刷新 仲裁周期仲裁周期 了解
31、和掌握了解和掌握ISA总线周期的时序，特别是总线周期的时序，特别是I/O端端口读和口读和I/O端口写总线周期，对于开发接口电路是端口写总线周期，对于开发接口电路是非常重要的非常重要的 11.2.2 PCI总线总线 PCI总线总线(Peripheral Component Interconnct Special Interest Group)，即外围，即外围部件互联专业组，部件互联专业组，简称简称PCISIG。是由是由Intel、IBM、Compaq、AST、HP、Apple、DEC等等100多家公司于多家公司于1991年共同推出的一种局部总年共同推出的一种局部总线，广泛应用于当前高档微机、工作
32、站及笔记线，广泛应用于当前高档微机、工作站及笔记本电脑中本电脑中 PCIPCI局部总线的结构示意图局部总线的结构示意图PCI总线引线示意图总线引线示意图地址和地址和 数据数据 AD31AD0C/BE#3BE#0 接口控制接口控制 FRAME#TRDY#IRTY#STOP#DEVSEL#IDSEL REQ#GNT#PERR#SERR#CLK RST#64位扩充位扩充PAR64REQ64#ACK64#INTA#INTB#INTC#INTD#TD1TD0TCKTMSTRST#出错出错仲裁仲裁系统系统AD63AD32C/BE#7BE#4LOCK#接口控制接口控制中断中断JTAG PARPCI卡卡一、一
33、、PCIPCI总线的特点总线的特点 与与ISA等总线相比，等总线相比，PCI总线具有如下的特点总线具有如下的特点 传输速率高传输速率高 允许多总线共存允许多总线共存 PCI总线不依赖于某一具体的微处理器，它支持多种总线不依赖于某一具体的微处理器，它支持多种 微处理器和将来发展的微处理器微处理器和将来发展的微处理器 总线数据总线数据宽度宽度32位位或或64位位 支持支持64位位寻址寻址 5V和和3.3V两种电源供电两种电源供电 自动识别与配置外设，方便用户使用自动识别与配置外设，方便用户使用 11.2.3 AGP总线总线 AGP加速图形端口于加速图形端口于1996年年8月提出的一种月提出的一种新
34、型视频接口标准，它是专门为新型视频接口标准，它是专门为3D加速而设置加速而设置的加速图形端口，允许的加速图形端口，允许3D图形数据越过图形数据越过PCI总总线，把主存和显存直接连接起来，从而解决了线，把主存和显存直接连接起来，从而解决了PCI总线设计中对于超高速系统的瓶颈问题总线设计中对于超高速系统的瓶颈问题 AGP应该是一种接口标准，因为它是一种应该是一种接口标准，因为它是一种点对点的连接端口，除图形控制器专用外，没点对点的连接端口，除图形控制器专用外，没有别的设备能够使用有别的设备能够使用AGP，但是，我们习惯上，但是，我们习惯上也称其为也称其为AGP总线总线 一、一、AGPAGP总线的结
35、构总线的结构 采用采用AGP总线的系统结构图总线的系统结构图二、二、AGPAGP总线的特点总线的特点 设计设计AGP的目的是为了实现高性能的的目的是为了实现高性能的3D图像，提高图像，提高显示的速度，因此采用了一些先进技术显示的速度，因此采用了一些先进技术 双时钟技术双时钟技术 流水线技术进行读写内存流水线技术进行读写内存 DIME(Direct Memory Excute)技术技术 当当CPU访问访问系系统统RAMRAM时时，AGP显显示卡同示卡同时时可以可以访问访问AGP RAM，两种，两种总线总线同同时传输时传输数据数据 多路信号分离技术多路信号分离技术 显示系统不占用显示系统不占用PC
36、I总线总线 三、三、AGP的工作模式的工作模式 AGP支持支持3种工作模式：种工作模式：1，2和和4模式。模式。3种工作模式的图形性能是依次提高的。目前微种工作模式的图形性能是依次提高的。目前微机的机的BIOS中基本上都是采用中基本上都是采用4模式模式模式模式 工作频率工作频率（MHz）数据传输率数据传输率（MB/s）传输触发方式传输触发方式 1 66 266 上升沿上升沿 2 133 532 上升沿和下降沿上升沿和下降沿 4 266 1064 上升沿和下降沿上升沿和下降沿 四、四、AGP与与PCI的比较的比较 性能指标性能指标 PCIAGP 方式带宽方式带宽（MB/S）133533总线时钟（
37、总线时钟（MHZ）3366数据线宽度（位）数据线宽度（位）3232数据传输数据传输 同步同步 同步同步 插槽插槽 最多最多5个个 1个个 内存优先存取内存优先存取 不支持不支持 支持支持 信号线数量信号线数量 496511.3 RS-232C串行通信接口标准串行通信接口标准 RS-232C是数据终端设备（是数据终端设备（DTE）和数）和数据通信设备（据通信设备（DCE）之间的接口标准，是在）之间的接口标准，是在微机接口应用中常用的一种串行通信总线标微机接口应用中常用的一种串行通信总线标准，全称为准，全称为EIARS232C标准标准（Electoronic Industrial Associat
38、e Recommended Standard 232C）11.3.1 RS-232C串行通信接口标准的信号线串行通信接口标准的信号线 RS232C标标准的信号准的信号线线共共25根，其中只定根，其中只定义义了了22根。根。这这22根信号根信号线线又分又分为为主、主、辅辅两个信道，两个信道，大多数微机串行通信系大多数微机串行通信系统统中都只使用主信道的信中都只使用主信道的信号号线线。在通信中，即便是只使用主信道，也并非。在通信中，即便是只使用主信道，也并非主信道的所有信号都要主信道的所有信号都要连连接，一般情况下只需使接，一般情况下只需使用其中的用其中的9根信号根信号线线。这这就是就是为为什么我
39、什么我们们在微机在微机的机箱上看到的串行通信接口（如的机箱上看到的串行通信接口（如COM1、COM2）只有）只有9根的原因根的原因脚脚号号信号名信号名缩写名缩写名方向与功能说明方向与功能说明 3发送数据发送数据 TxD DTEDCE终端发送串行数据终端发送串行数据 2接收数据接收数据 RxD DTEDCE终端接收串行数据终端接收串行数据 7请求发送请求发送 RTS DTEDCE终端请求通信设备切换到发送方向终端请求通信设备切换到发送方向 8清除发送清除发送 CTS DTEDCE设备已切换到发送方向设备已切换到发送方向 6数传机就绪数传机就绪 DSR DTEDCE通信设备就绪，设备可用通信设备就
40、绪，设备可用 5信号地信号地 SG 无方向信号地，所有信号公共地无方向信号地，所有信号公共地 1数据载体检出数据载体检出 DCD DTEDCE通信设备正在接收通信链路的信号通信设备正在接收通信链路的信号 4数据终端就绪数据终端就绪 DTR DTEDCE终端设备就绪，设备可用终端设备就绪，设备可用 9振铃指示器振铃指示器 RI DTEDCE通信设备通知终端，通信链路有振铃通信设备通知终端，通信链路有振铃 串行通信接口标准的信号线串行通信接口标准的信号线 11.3.2 RS-232C串行通信接口标准的电气特性串行通信接口标准的电气特性 RS-232C串行通信串行通信接口接口标标准准中，中，对对于于
41、发发送端，送端，规规定定5V15V表示表示逻辑逻辑“1”“1”（MARK信号），用信号），用5V15V表示表示逻辑逻辑“0”“0”（SPACE信号），内阻信号），内阻为为几百欧几百欧姆，可以姆，可以带带2500pF的的电电容容负载负载。负载负载开路开路时电压时电压不得超不得超过过25V。对对于接收端，于接收端，电压电压低于低于3表示表示逻辑逻辑“1”“1”，高于，高于3表示表示逻辑逻辑“0”“0”n232C接口采用接口采用EIA电平电平n高电平为高电平为3V15V逻辑逻辑“0”n低电平为低电平为3V15V逻辑逻辑“1”n实际常用实际常用12V或或15Vn标准标准TTL电平电平n高电平：高电平：
42、2V5Vn低电平：低电平：0V0.8V相互转换相互转换11.3.3 RS-232C电平与电平与TTL电平的转换电平的转换 MAX232引脚图引脚图MAX232的用法的用法1.在在C1+和和C1-两两端端、C2+和和C2-两两端端、V+和和地地两两端、端、V-和地两端分别接一个和地两端分别接一个0.1f(105)电容电容2.可可以以将将两两路路RS-232C电电平平转转换换成成两两路路TTL电电平平。分分别别从从R1IN和和R2IN输输入入，对对应应从从T1OUT和和T2OUT输输出出。注注意意，输输入入和和输输出出的的逻逻辑辑值值保保持持一一致致，如如输输入入-5V，即即逻逻辑辑1，输输出出也
43、也是是逻逻辑辑1，TTL电平为高电平，即电平为高电平，即3.6V左右左右3.可可以以将将两两路路TTL电电平平转转换换成成两两路路RS-232C电电平平，分分别别从从T1IN和和T2IN输输入入，对对应应从从R1OUT和和R2OUT输出。同样输入和输出的逻辑值保持一致输出。同样输入和输出的逻辑值保持一致11.3.4 RS-232C的的机械特性机械特性 RS-232C的的机械特性机械特性规规定：微机的定：微机的RS-232C接接口通向外部的口通向外部的连连接器是一种接器是一种标标准的准的“D”型插型插针针 11.4 通用串行总线通用串行总线USB USB（Universal Serial Bus
44、）通用串行通用串行总总线线是由是由Compaq、Digital Equipment、Intel、Microsoft、IBM、NEC及及Northern Telecom等等7家公司家公司联联合开合开发发的一种流行的外的一种流行的外设设接口接口标标准准 1996年年2月公布了月公布了USB 1.0版本，版本，传输传输速率有低速率有低速速1.5Mbps和高速和高速12Mbps两种模式。两种模式。USB 2.0已已于于2000年年4月月27日由日由Compaq、HP、Intel、Lucent、Micrsoft、NEC、Philips正式正式对对外外发发布，布，作作为为新一代新一代USB标标准，准，US
45、B 2.0兼容所有兼容所有USB 1.0外部外部设备设备及及电缆线电缆线等，等，传输传输速率达速率达480Mbps。USB 2.0不不仅仅使使USB大大提速，而且使更多的大大提速，而且使更多的设设备备可以可以经经USB连连接到接到PC11.4.1 USB的性能特点的性能特点 传输传输速度快速度快连连接接简单简单快捷快捷通用通用连连接器接器无无须须外接外接电电源源 扩扩充外充外设设能力能力强强 一、传输速度快一、传输速度快USB 1.0 提提供供了了两两种种速速度度：USB低低速速1.5Mbps，低低速速的的USB支支持持低低速速设设备备，例例如如，调调制制解解调调器器、键键盘盘、鼠鼠标标、优优
46、盘盘、硬硬盘盘、光光驱驱、网网卡卡、扫扫描描仪仪、数数码码相相机机等等；USB全全速速12Mbps，USB全全速速的的数数据据传传输输速速度度比比RS-232C串串口口的的9600bps快快1000多多倍倍，它它用用于于大大范范围围的的多多媒媒体体设设备备。而而USB 2.0的的数数据据传传输输速速度度可可以以高高达达480Mbps二、连接简单快捷二、连接简单快捷USB连接简单快捷，可以进行连接简单快捷，可以进行热插拔热插拔。即设备连到即设备连到USB时，不必打开机箱，也时，不必打开机箱，也不必关闭主机电源不必关闭主机电源 三、通用连接器三、通用连接器USB用一种通用的连接器可以连接多用一种通
47、用的连接器可以连接多种类型的外设，其外型为种类型的外设，其外型为4针插头针插头 四、无须外接电源四、无须外接电源由由USB总总线线提提供供电电源源到到外外部部设设备备，USB能能提提供供+5V/500mA的的电电源源，供供低低功功耗耗USB设设备备如如USB键键盘盘、USB鼠鼠标标、优优盘盘等等作作电电源源使使用用；但但需需高高功功耗耗的的USB设设备备,如如扫扫描描仪仪等等仍仍需需自自带带电电源源；USB还还 采采 用用 APM（Advanced Power Management）技技术术，可可以以有有效效地地节节省省电源功耗电源功耗五、扩充外设能力强五、扩充外设能力强USB采用星形层式结构
48、和采用星形层式结构和Hub技术，技术，允许一个允许一个USB主控机可以主控机可以连接多达连接多达127个外设个外设，用户不用担心要连接的设备数，用户不用担心要连接的设备数目会受到限制。两个外设间的目会受到限制。两个外设间的距离可达距离可达5米米，扩充方便，扩充方便11.4.2 USB的物理接口和电气特性的物理接口和电气特性 一、接口信号线一、接口信号线 二、电气特性二、电气特性 D+D+、D-D-线电气特性：线电气特性：无驱动：无驱动：高速高速VD+2.7V,VD-0.8V,低速反之；低速反之；有驱动：有驱动：高速高速VD+2.0V,VD-2.0V,低速反之低速反之收发器：收发器：对地电源对地
49、电源电压为电压为4.755.25V，设备吸入的，设备吸入的最大电流值为最大电流值为500mA，D+、D-上不加电压上不加电压USBUSB设备：设备：高速在高速在D+上加上加3.03.6V电压电压,低速反之低速反之三、三、USBUSB设备及其描述器设备及其描述器 USB设备设备 USB设备设备分成分成Hub设备设备和和功能功能设备设备两种两种 管道管道 管道是从管道是从逻辑逻辑概念上来描述信息概念上来描述信息传输传输的通道的通道 端点端点 USB描述器描述器 （1 1）设设置描述器置描述器 （2 2）设备设备描述器描述器 （3 3）端点描）端点描述器述器 （4 4）接口描述器）接口描述器 11.
50、4.3 USB系统组成及拓扑结构系统组成及拓扑结构 一、一、USBUSB系统的组成系统的组成 USB的软硬件的软硬件 USB主控制器主控制器/根集线器根集线器 USB集线器集线器(USB Hub)USB设备设备 USB设备驱动程序设备驱动程序 USB驱动程序驱动程序 USB主控制器驱动程序主控制器驱动程序二、二、USB USB系统拓扑结构系统拓扑结构 11.4.4 USB的传输类型的传输类型 一、一、USB的数据流的数据流类类型型 USB支持支持控制信号流控制信号流实时数据流实时数据流块数据流块数据流中断数据流中断数据流等等4 4种数据类型种数据类型 1.1.控制信号流控制信号流:控制信号流的