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1、CPUCPU 系统总线系统总线 总线插槽总线插槽 AB AB DB DB CB CB CPU局部局部 总线总线地址锁存地址锁存缓冲器缓冲器数据锁存数据锁存缓冲器缓冲器总线控制总线控制逻辑逻辑I/OI/O接接口口存储器存储器系统系统I/OI/O接口接口第六章第六章 总线总线6.1 6.1 总线基本概念总线基本概念1总线的类型总线的类型按总线连接的对象和所处系统的层次分按总线连接的对象和所处系统的层次分l 芯片级总线芯片级总线l 系统总线系统总线l 局部总线局部总线l 外部总线外部总线 按允许信息传送的方向来分：按允许信息传送的方向来分：l 单向传输总线单向传输总线l 双向传输双向传输 总线总线按
2、用法分：按用法分：l 专用总线专用总线l 非专用总线非专用总线 2.总线的性能总线的性能 u总线宽度总线宽度 是指一次可以同时传输的数据位数。是指一次可以同时传输的数据位数。u总线频率总线频率 是指总线工作时每秒内能传输数据的次数。是指总线工作时每秒内能传输数据的次数。u传输率传输率 是指每秒内能传输的字节数，用是指每秒内能传输的字节数，用MB/s来来 表示。表示。3.总线信息的传送方式总线信息的传送方式 u.串行传送串行传送u.并行传送并行传送u.分时传送分时传送62典型总线标准典型总线标准u ATu PCIu USBu IDEu SCSIu AGP对连接总线的接插件的几何尺寸、引脚排序、电
3、路信对连接总线的接插件的几何尺寸、引脚排序、电路信号名称及其电气特性等都作了详细规定，成为实际的号名称及其电气特性等都作了详细规定，成为实际的工业标准，然后获得行业或国际标准组织的批准，即工业标准，然后获得行业或国际标准组织的批准，即成为大家接受的某种总线标准成为大家接受的某种总线标准1.ISA(AT)总线总线 总线插槽是主板和总线插槽是主板和 I/O 接口之间的连接器接口之间的连接器,为了为了连接众连接众 多类型的接口电路多类型的接口电路,主板一般都配有几种主板一般都配有几种类型的总线。类型的总线。ISA总线是总线是16位总线位总线,始于始于286机型。机型。之后在之后在386 奔腾奔腾 机
4、上都有机上都有ISA总线。数据最高传输速度总线。数据最高传输速度 8MB/S。ISA总线由总线由62芯芯+36芯两个插槽组成芯两个插槽组成,总线信号总线信号如下如下:GNDRESET DRVB1B2B3B4B5B6B7B8B9B10B11B12B13B14B15B16B17B18B19B20B21B22B23B24B25B26B27B28B29B30B31A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15A16A17A18A20A19A22A21A23A24A25A26A27A28A29A30A31D1D2D3D4D5D6D7D8D9D10D11D12D13D14D15D
5、16D17D18C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10C11C12C13C14C15C16C17C18+5VIRQ9-5VDRQ2-12V0WS+12VGNDSMEMWAT总线插槽引脚分配总线插槽引脚分配SMEMRIOWIORDACK3DRQ3DRQ1DACK1REFRESHCLKIRQ7IRQ5IRQ6IRQ4IRQ3DACK2T/CBALE+5VOSCI/O CH CKGNDSD7SD6SD5SD4SD3SD2SD1SD0I/O CH RDYAENSA19SA18SA17SA16SA15SA14SA13SA12SA11SA10SA9SA8SA7SA6SA5SA4SA3SA2SA1SA0
6、MEM CS16I/O CS16IRQ10IRQ11IRQ12IRQ15IRQ14DACK0DRQ0DACK5DACK6DACK7MASTERMEMRMEMWDRQ5DRQ6DRQ7+5VGNDSBHELA23LA22LA21LA20LA19LA18LA17SD8SD9SD10SD11SD12SD13SD14SD15(1)数据线数据线:SD15 SD8,SD7 SD0(2)地址线地址线:SA19 SA0(3)控制线控制线:AEN:地址允许信号。地址允许信号。AEN=0,表明表明CPU控制系统控制系统 3总线。总线。AEN=1,表明表明DMAC控制系统控制系统3总线。总线。应用应用:用用AEN=
7、0参与端口地址译码。参与端口地址译码。IOR:I/O 读命令。读命令。IOR=0,把选中的端口寄存器内容把选中的端口寄存器内容 数据线。数据线。应用应用:用用IOR=0读取读取 I/O 端口。端口。IOW:I/O 写命令。写命令。IOW=0,把数据线上信息把数据线上信息 选中的端口寄存器。选中的端口寄存器。应用应用:用用IOW=0对端口进行写操作。对端口进行写操作。中断请求线。中断请求线。IRQ3 7,IRQ9 12,IRQ14 15 DMA请求请求/应答。应答。DRQ0 DRQ3/DACK0 DACK3,DRQ5 DRQ7/DACK5 DACK7使用ISA总线接口的以太网卡2.其他重要的总线
8、其他重要的总线(1)PCI总线总线(peripheral component interconnect)PCI是由是由Intel公司公司1991年推出的一种局部总线。从年推出的一种局部总线。从结构上看，结构上看，PCI是在是在CPU和原来的系统总线之间插和原来的系统总线之间插入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一入的一级总线，具体由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持10种种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显外设，并能在高时钟频率下保持高
9、性能，它为显卡，声卡，网卡，卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接等设备提供了连接接口，它的工作频率为口，它的工作频率为33MHz/66MHz。32位数据宽位数据宽度运行，最大传输速度度运行，最大传输速度 133MB/S；64位数据宽度位数据宽度运行，最大传输速度运行，最大传输速度 528MB/S主板上的主板上的 PCI插槽插槽PCI总线的主要特点如下：总线的主要特点如下：（1）传输率）传输率（2）高效率）高效率（3）即插即用功能）即插即用功能（4）独立于）独立于CPU（5）负载能力强、易于扩展）负载能力强、易于扩展（6）兼容各类总线）兼容各类总线 PCI总线设备总线设备FRAMETRD
10、YIRDYSTOPDEVSELREQPERRSERRGNTIDSELRSTCLKPARAD31AD0C/BE3C/BE0AD0AD63AD32C/BE7C/BE4AD0PAR64REQ64ACK64LOCKINTAINTBINTDINTCSBOSDONETDITDOTCKTMSTRST必要信号必要信号任选信号任选信号地址数据地址数据接口控制接口控制错误报告错误报告总线仲裁总线仲裁系统系统64位扩展位扩展接口控制接口控制中断中断JTAG高速缓存高速缓存支持支持PCIPCI总线信号总线信号(2)AGP（Accelerate Graphics Port)图形加速接口图形加速接口 AGP接口是一种显示
11、卡专用的局部总线。严格的接口是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，说，AGP不能称为总线，它与不能称为总线，它与PCI总线不同，因为总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，显示卡，但在习惯上我们依然称其为但在习惯上我们依然称其为AGP总线。总线。最初传输速度最初传输速度 266MB/S（AGP1X）,最高传输速最高传输速度度 2.1GB/S(AGP8X)主板上的AGP插槽(3)USB总线总线(通用串行总线通用串行总线)USB1.1 传输速度最高传输速度最高 12MB/SUSB2.0 传输速度最高传输速度最高 480MB/SUSB用一个用一个4
12、针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以针插头作为标准插头，采用菊花链形式可以把所有的外设连接起来，最多可以连接把所有的外设连接起来，最多可以连接127个外部设备，个外部设备，并且不会损失带宽。并且不会损失带宽。USB需要主机硬件、操作系统和外需要主机硬件、操作系统和外设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支设三个方面的支持才能工作。目前的主板一般都采用支持持USB功能的控制芯片组，功能的控制芯片组，USB支持热插拔，连接灵活，支持热插拔，连接灵活，独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描独立供电等优点，可以连接鼠标、键盘、打印机、扫描仪、摄像头、闪存盘等，几乎所有的外部设备。仪
13、、摄像头、闪存盘等，几乎所有的外部设备。USB接口接口USB的特点的特点u 速度快速度快u 连接简单快捷，可进行热插拔连接简单快捷，可进行热插拔u 无须外接电源无须外接电源u 扩充能力强扩充能力强u 具有高保真音频具有高保真音频u 良好的兼容性良好的兼容性(4)并行并行I/O接口接口(硬盘接口硬盘接口)IDE(Integrated Drive Electronics)ATAIDE即即“电子集成驱动器电子集成驱动器”，它的本意是指把，它的本意是指把“硬盘硬盘控制器控制器”与与“盘体盘体”集成在一起的硬盘驱动器。把盘集成在一起的硬盘驱动器。把盘体与控制器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆体与控制
14、器集成在一起的做法减少了硬盘接口的电缆数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制数目与长度，数据传输的可靠性得到了增强，硬盘制造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心造起来变得更容易，因为硬盘生产厂商不需要再担心自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用自己的硬盘是否与其它厂商生产的控制器兼容。对用户而言，硬盘安装起来也更为方便。户而言，硬盘安装起来也更为方便。IDE这一接口技这一接口技术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，术从诞生至今就一直在不断发展，性能也不断的提高，其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其其拥有的价格低廉、兼容性强的特点，为其造就了其它类型硬
15、盘无法替代的地位。它类型硬盘无法替代的地位。主板主板IDE接口接口 硬盘硬盘IDE接口接口SCSI(Small Computer System Interface)SCSI是同是同IDE（ATA）完全不同的接口，）完全不同的接口，IDE接口是普通接口是普通PC的标准接口，而的标准接口，而SCSI并不是专门并不是专门为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机为硬盘设计的接口，是一种广泛应用于小型机上的高速数据传输技术。上的高速数据传输技术。SCSI接口具有应用范接口具有应用范围广、多任务、带宽大、围广、多任务、带宽大、CPU占用率低，以及占用率低，以及热插拔等优点，但较高的价格使得它很难如热插拔等
16、优点，但较高的价格使得它很难如IDE硬盘般普及，因此硬盘般普及，因此SCSI硬盘主要应用于中、硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。高端服务器和高档工作站中。传输速度传输速度 40MB/S 320MB/S支持硬盘转速支持硬盘转速 达达 15000RPM硬盘硬盘SCSI接口接口u 结构发展过程结构发展过程 u 目前的流行结构（南北桥结构）目前的流行结构（南北桥结构）6.3 32位微型计算机总线结构位微型计算机总线结构 ISA卡卡 ISA卡卡ISA总线总线 CPU（Pentium）L2 Cache一般为一般为512KB DRAM与与L2 控制器控制器局部总线到局部总线到PCI桥桥（北桥）（北
17、桥）主存主存DRAM 8-256MB PCI卡卡 PCI卡卡PCI到到ISA桥桥电路电路（南桥（南桥)PCI总线总线 USB接口接口 IDE接口接口CPU总线总线北桥芯片负责与北桥芯片负责与CPU的联系并控制的联系并控制内存内存、AGP数据数据在北桥内部传输，提供对在北桥内部传输，提供对CPU的类型和主频、系统的类型和主频、系统的前端总线频率、内存的类型（的前端总线频率、内存的类型（SDRAM，DDR SDRAM以及以及RDRAM等）和最大容量、等）和最大容量、AGP插槽、插槽、ECC纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成纠错等支持，整合型芯片组的北桥芯片还集成了显示核心。北桥芯片就是主板上
18、离了显示核心。北桥芯片就是主板上离CPU最近的芯最近的芯片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信片，这主要是考虑到北桥芯片与处理器之间的通信最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。最密切，为了提高通信性能而缩短传输距离。875P芯片组的北桥芯片：芯片组的北桥芯片：82875P 主板上的北桥芯片南桥芯片负责南桥芯片负责I/O总线之间的通信，如总线之间的通信，如PCI总线、总线、USB、LAN、ATA、SATA、音频控制器、音频控制器、键盘键盘控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。近控制器、实时时钟控制器、高级电源管理等。近两年的芯片组两年的芯片组Intel945系列芯片组都采用系列芯片组都采用ICH7或或者者ICH7R南桥芯片。南桥芯片一般位于主板上离南桥芯片。南桥芯片一般位于主板上离CPU插槽较远的下方，插槽较远的下方，PCI插槽的附近，这种布插槽的附近，这种布局是考虑到它所连接的局是考虑到它所连接的I/O总线较多，离处理器总线较多，离处理器远一点有利于布线。远一点有利于布线。主板上的南桥芯片主板上的南桥芯片