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1、会计学1微机微机(wi j)总线与接口技术总线与接口技术第一页，共96页。例：内部例：内部(nib)总线总线8位队列总线总线控制逻辑内部总线16位地址加法器20位地址总线16位数据总线总线接口部件BIU123456指令队列CSDSSSESEU控制器ALU暂存器标志寄存器执行部件EU通用寄存器AXAHALBXBHBLCXCHCLDXDHDLSPBPDISI8088088 88088086 6IP暂存器8 80 08 86 6总总线线第2页/共96页第二页，共96页。例：系统总线例：系统总线MPURAMROMI/O接口外设ABDBCB第3页/共96页第三页，共96页。例：系统结构中的总线例：系统结
2、构中的总线(zn xin)第4页/共96页第四页，共96页。例：总线例：总线(zn xin)实体实体PCIPCI总线总线(zn(znxin)xin)外设接口外设接口(ji(jiku)ku)总线总线第5页/共96页第五页，共96页。总线(zn xin)同步并行(bngxng)总线 高速、高效(o xio)通信距离短并行总线串行总线异步并行总线半同步并行总线同步串行总线异步串行总线 距离远、简单 速度慢总线的分类第6页/共96页第六页，共96页。按数据按数据(shj)传输方式传输方式分类分类n n并行接口芯片(xn pin)n n将数据的各位同时在多根并行传输线上进行传输，适于短距离、高速通信D0
3、D1D2D3D4D5D6D7目的D0D1D2D3D4D5D6D7源01010110串行接口芯片串行接口芯片将数据的各位按时间将数据的各位按时间(shjin)(shjin)顺序依次在一根传输线上传输，顺序依次在一根传输线上传输，适于长距离、中低速通信适于长距离、中低速通信RD目的TD源01101010第7页/共96页第七页，共96页。CPU数据总线地址译码读出信号写入信号复位准备好中断请求地址输入设备输出设备控制寄存器输入缓冲寄存器输出缓冲寄存器状态寄存器片选A0A1数据输入准备好数据输入数据输入回答数据输出数据输出准备好数据输出回答并行接口连接并行接口连接(linji)外设示意图外设示意图第8
4、页/共96页第八页，共96页。总线(zn xin)片内总线(zn xin)（In Chip Bus）芯片(xn pin)总线（Component-Level Bus）内总线（Board-Level Bus）外总线（Communication Bus）按所处位置分类按所处位置分类按所处位置分类按所处位置分类总线标准总线非标准总线按通用性、兼容性分类按通用性、兼容性分类第9页/共96页第九页，共96页。(系统(xtng)外总线如并口、串口(系统(xtng)内总线如ISA、PCI片(间)总线(zn xin)三总线(zn xin)形式片内总线单总线形式微微 机机 总总 线线 结结 构构运算器寄存器控制
5、器CPU存储芯片I/O芯片主板扩展接口板扩展接口板微机系统其他微机系统其他仪器系统微机系统的四级总线示意图第10页/共96页第十页，共96页。MPURAMROMI/O接口外设ABDBCB一、并行(bngxng)总线的构成地址总线AB、数据总线 DB、控制(kngzh)总线CB并行(bngxng)总线第11页/共96页第十一页，共96页。1、同步并行(bngxng)总线时序 同步时钟频率和数据总线宽度确定数据传输速度数据传输与时钟同步要求各个(gg)设备的速度相当二、并行(bngxng)总线的时序第12页/共96页第十二页，共96页。通过联络应答(yngd)信号实现握手适应能力强，速度取决于较慢
6、的设备握手信号2 2、异步并行总线、异步并行总线(zn xin)(zn xin)时序时序第13页/共96页第十三页，共96页。在同步的基础上，插入等待(dngdi)周期能兼容总线上各种不同响应速度的设备使同步总线达到与异步总线相同的功能3 3、半同步、半同步(tngb)(tngb)并行总线时序并行总线时序第14页/共96页第十四页，共96页。三、并行(bngxng)总线的仲裁挂接在BUS上的主控设备：CPU、DMAC、DRAM刷新(shu xn)控制器、总线桥仲裁(zhngci)方式“菊花链”总裁（串行）并行仲裁串并行二维仲裁任一时刻只能有一个模块拥有总线的控制权，总线仲裁的作用是确定模块如何
7、分配并使用总线第15页/共96页第十五页，共96页。1、“菊花链”总线(zn xin)仲裁方式三线(sn xin)“菊花链”：总线请求 BR、总线允许 BG、总线忙BB第16页/共96页第十六页，共96页。三线三线(sn xin)(sn xin)菊花链仲裁原理菊花链仲裁原理n n任一主控器任一主控器CiCi发出总线请求时，使发出总线请求时，使BRBR1 1n n任一主控器任一主控器CiCi占用总线，使占用总线，使BBBB1 1，禁止，禁止BGBG输出输出n n主控器主控器CiCi没发请求没发请求(BRi=0)(BRi=0)，却收到，却收到BG(BGINiBG(BGINil)l)，则将，则将BG
8、BG向后传递向后传递(BGOUTi(BGOUTil)l)n n当当BRBRl l，BBBB0 0时，仲裁器发出时，仲裁器发出BGBG信号。此时，信号。此时，BGBGl l，如果仲裁器本，如果仲裁器本身也是一个主控器，如微处理器，则在发出身也是一个主控器，如微处理器，则在发出BGBG之前之前BBBB0 0时，它可以占时，它可以占用一个或几个用一个或几个(j(j )总线周期总线周期n n若若CiCi同时满足：本地请求同时满足：本地请求(BRi=1)(BRi=1)；BB=0BB=0；检测到；检测到BGINiBGINi端出现了上升沿。端出现了上升沿。接管总线。接管总线。n nCiCi接管总线后，接管总
9、线后，BGBG信号不再后传，即信号不再后传，即BGOUTiBGOUTi0 0 第17页/共96页第十七页，共96页。2、并行总线(zn xin)仲裁方式总线仲裁器C1C2Cn总线BR1BG1BR2BG2BRnBGnBBBCLK（总线时钟）各主控器有独立各主控器有独立(dl)(dl)的总线请求的总线请求 BRBR、总线允许、总线允许 BGBG，互不影响，互不影响总线仲裁器直接识别所有设备的请求，并向选中的设备总线仲裁器直接识别所有设备的请求，并向选中的设备CiCi发发BGiBGi第18页/共96页第十八页，共96页。3、串并行二维总线(zn xin)仲裁方式各链路上优先级由总线判决器内部逻辑决定
10、同一链路上则由离总线判决器的远近程度(chngd)确定第19页/共96页第十九页，共96页。四、并行总线(zn xin)标准微机系统中总线微机系统中总线(zn xin)(zn xin)标准有两类：一类是标准有两类：一类是IECIEC和和IEEEIEEE制定的总线制定的总线(zn xin)(zn xin)标准。优点：通用性、兼容性、可扩展性和适应能力很强。缺点：未照顾到各种标准。优点：通用性、兼容性、可扩展性和适应能力很强。缺点：未照顾到各种CPUCPU自身的特点，构成的系统成本高。自身的特点，构成的系统成本高。另一类：各大微机和芯片厂商自己制定的标准。另一类：各大微机和芯片厂商自己制定的标准。
11、学习总线学习总线(zn xin)(zn xin)标准的目的和意义。标准的目的和意义。总线总线(zn xin)(zn xin)的标准的性能比较。的标准的性能比较。第20页/共96页第二十页，共96页。四、并行(bngxng)总线标准名 称PC-XTISA(PC-AT)EISASTDVESA(VL)MCAPCI适应机型8086 PC286、386、486 PC386、486、586 PC工控机486、586系列PCIBM PS/2与工作站奔腾系列PC、工作站最大传输率4MB/s16MB/s33MB/s2MB/s266MB/s40MB/s133MB/s总线宽度8位16位32位8位32位32位32位总
12、线时钟4MHz8MHz8.33MHz2MHz66MHz10MHz33MHz名 称PC-XTISA(PC-AT)EISASTDVESA(VL)MCAPCI同步方式同步异步同步仲裁方式集中集中集中集中集中逻辑时序边缘敏感边缘敏感边缘敏感电平敏感边缘敏感地址宽度2024322032/64负载能力886无限制6无限制3信号线数143901094964位扩展不可不可无规定不可可可可自动配置无无无可可并发工作可可发方式可引脚复用非非非非非是第21页/共96页第二十一页，共96页。串行总线一、串行总线的构成(guchng)只有数据总线(zn xin)，没有地址总线(zn xin)、控制总线(zn xin)总
13、线(zn xin)上信息（数据、地址）按位传输总线规模小，特别适用于远距离通信(tng xn)也可作为系统内部通信(tng xn)和近距离通信(tng xn)COM口 RS-232、RS-485串行通信接口USB接口SPI/QSPI串行扩展接口I2CMicrowire第22页/共96页第二十二页，共96页。二、串行总线的技术(jsh)特点总线上信息（数据(shj)、地址）按位传输1、传输方式：单工、半双工、全双工第23页/共96页第二十三页，共96页。传输率 单位(dnwi)时间内传送二进制数据的位数（bps）波特率2、传输速率110bps、300bps、1200bps、2400bps、480
14、0bps、9600bps、19200bps第24页/共96页第二十四页，共96页。信号线数量(shling)少3、通信控制(kngzh)方式降低了传输(chun sh)成本但对通信双方的收发电路来说，增加了复杂性速率相同约定数据传送格式差错控制应答控制以数据位之间的时间相关性来分类，分为同步通信和异步通信第25页/共96页第二十五页，共96页。1、同步(tngb)传输方式(先发MSB)信息的字节与字节之间、位与位之间均与同步时钟有严格的时间(shjin)关系第26页/共96页第二十六页，共96页。2、异步传输方式(先发(xin f)LSB)信息的同一字节中虽有相对(xingdu)的时间关系但字
15、节与字节之间无任何时间关系第27页/共96页第二十七页，共96页。串行连接中具备3台或更多的设备时，所有设备共享一条通路，并用一个(y)网络协议决定每台设备在什么时候可以发送由于只有数据总线，串行通信只保证串行数据的准确传输，而不关心(gunxn)该数据是什么意义所以必须要有相应的通信协议配合(pih)才能实现完整的数据通信功能第28页/共96页第二十八页，共96页。4、差错控制差错控制：包括(boku)检错和纠错奇偶校验CRC循环冗余(rn y)校验第29页/共96页第二十九页，共96页。三、串行总线标准(biozhn)目前应用最广泛(gungfn)的标准串行总线接口之一1、RS-232标准
16、(biozhn)数据帧格式空闲、起始位、数据位、校验位、停止位第30页/共96页第三十页，共96页。接收端采用比数据(shj)速率高数倍（如16倍）的采样时钟对数据(shj)线上信号进行采样，并按照一定规则进行判决以恢复出数据(shj)信息收发双方的时钟差异不能超过(chogu)一定限度，否则会造成数据采样判决错误此外，该方式还有利于提高抗干扰能力第31页/共96页第三十一页，共96页。最初是为远程通信连接数据终端设备(shbi)DTE与数据通信设备(shbi)DCE而制定的2、RS-232C标准(biozhn)该标准规定了22条控制信号线，使用DB25连接；常用信号线有8根，可使用DB9连接
17、最简单(jindn)的连接仅需3根连线MODEMTEL LANInternetDCEDTERS-232C第32页/共96页第三十二页，共96页。RS-232CRS-232C信号信号(xnho)(xnho)定义定义DB25引脚号DB9引脚号功能说明DB25引脚号DB9引脚号功能说明1保护地14(辅信道)发送数据(TxD)23发送数据(TxD)*15发送信号单元定时(DCE为源)32接收数据(RxD)*16(辅信道)接收数据(RxD)47请求发送(RTS)*17接收信号单元定时(DCE为源)58清除发送(CTS)*18未定义66数据通信设备准备好(DSR)*18(辅信道)请求发送(RTS)75信号
18、地(公共地)*204数据终端准备好(DTR)*81数据载体检测(DCD)*21信号质量检测8(保留供数据通信设备测试)229振铃指示(RI)*10(保留供数据通信设备测试)23数据信号速率选择(DTE/DCE为源)11未定义24发送信号单元定时(DTE为源)12(辅信道)数据载体检测(DCD)25未定义13(辅信道)清除发送(CTS)第33页/共96页第三十三页，共96页。空号（Space）和控制、状态(zhungti)信号的逻辑“0”对应于电平3V15V传号（Mark）和控制、状态(zhungti)信号的逻辑“1”对应于电平3V15VRS-232C 标准采用(ciyng)负逻辑：因此各终端通
19、信必须经过(jnggu)电平转换 可使用专用的电平转换芯片，如 MAX232 等RS-232RS-232电气标准电气标准第34页/共96页第三十四页，共96页。采用了平衡差分传输技术，提高了共模抑制(yzh)能力，大大减小了地线电位差引起的麻烦3、RS-422/423标准(biozhn)为RS-422 标准的改进增强版本，并兼容 RS-422 标准逻辑电平与传统(chuntng)数字逻辑TTL兼容，且对物理层没有任何严格要求4、RS-485标准：第35页/共96页第三十五页，共96页。由Philips公司推出的用于IC之间的一种二线(r xin)制全双向同步串行扩展总线串行数据线SDA、串行时
20、钟线SCL5、I2C总线(zn xin)标准第36页/共96页第三十六页，共96页。USB（Universal Serial Bus）是外设与计算机连接的接口总线简化(jinhu)外设的连接过程，具备即插即用、热插拔、接口体积小、节省系统资源、传输可靠、良好的兼容性、共享式通信、低成本6、USB标准(biozhn)鼠标U盘打印机摄像头第37页/共96页第三十七页，共96页。其前身是1996年由苹果公司起草的，称之为火线(huxin)（Fire Wire）并注册为其商标7、1394标准(biozhn)速度(sd)高400Mbps 800Mbps 1.6GbpsIEEE 1394接口有6针和4针两
21、种类型可提供840V最大1.5A电流供物理层使用作为一个工业标准的高速串行总线，已广泛用于数字摄像机、机顶盒、计算机及其外设等第38页/共96页第三十八页，共96页。8.2 ISA总线(zn xin)学习学习(xux)(xux)要点：要点：掌握掌握ISAISA总线信号及接口应用。总线信号及接口应用。理解理解ISAISA总线时序总线时序 。第39页/共96页第三十九页，共96页。PC总线(zn xin)或XT总线(zn xin)8.2 ISA总线(zn xin)数据宽度(kund)为8位的ISA总线由62根信号线组成，分A,B面 AT总线 PC总线的基础上增加了36根信号线，增加了C，D面第40
22、页/共96页第四十页，共96页。总线(zn xin)的特点特点一：1K字节的I/O地址空间（0000H03FFH）24位存储器地址 8位或16位数据存取 15级硬件中断(zhngdun)7级DMA通道 产生I/O等待状态 特点二：它是一种多主控（MultiMaster）总线，除主CPU 外，DMA控制器、DRAM刷新控制器和带处理器的智 能接口控制卡都可以成为(chngwi)ISA总线的主控设备 第41页/共96页第四十一页，共96页。总线(zn xin)的特点特点三：可支持 8种类型的总线周期(zhuq)8位或16位的存储器读周期(zhuq)8位或16位的存储器写周期(zhuq)8位或16位
23、的I/O读周期(zhuq)8位或16位的I/O写周期(zhuq)中断请求和中断响应周期(zhuq)DMA 周期(zhuq)存储器刷新周期(zhuq)总线仲裁周期(zhuq)第42页/共96页第四十二页，共96页。ISA总总线线(zn xin)信信号号元件面焊接面管脚号信号名称管脚号信号名称A1B1GNDA2D7B2RESETDRVA3D6B3+5VA4D5B4IRQ2A5D4B55VA6D3B6DRQ2A7D2B712VA8D1B8A9D0B9+12VA10I/OCHRDYB10GNDA11AENB11A12A19B12A13A18B13A14A17B14A15A16B15A16A15B16D
24、RQ3A17A14B17A18A13B18DRQ1A19A12B19A20A11B20CLKA21A10B21IRQ7A22A9B22IRQ6A23A8B23IRQ5A24A7B24IRQ4A25A6B25IRQ3A26A5B26第43页/共96页第四十三页，共96页。ISA总总线线(zn xin)信信号号元件面焊接面管脚号信号名称管脚号信号名称A27A4B27T/CA28A3B28ALEA29A2B29+5VA30A1B30OSCA31A0B31GNDC1D1C2LA23D2C3LA22D3IRQ10C4LA21D4IRQ11C5LA20D5IRQ12C6LA19D6IRQ13C7LA18D
25、7IRQ14C8LA17D8C9D9DRQ0C10D10C11D8D11DRQ5C12D9D12C13D10D13DRQ6C14D11D14C15D12D15DRQ7C16D13D16+5VC17D14D17C18D15D18GND第44页/共96页第四十四页，共96页。ISAISA信号信号信号信号(xnho)(xnho)说明说明说明说明1 1）数据线）数据线D0D15D0D15：双向三态：双向三态2 2）低位地址线）低位地址线A0A19A0A19：输出，可寻址：输出，可寻址1MB1MB3 3）高位低线）高位低线LA17LA23LA17LA23：输出，寻址范围：输出，寻址范围16MB16MB，
26、A19A19A17A17不复用，提高不复用，提高(t go)(t go)数据传输率数据传输率4 4）地址锁存允许信号）地址锁存允许信号ALEALE：输出，高电平有效：输出，高电平有效5 5）中断请求信号）中断请求信号IRQ2IRQ7IRQ2IRQ7、IRQ10IRQ14IRQ10IRQ14：输入，：输入，上升沿有效上升沿有效7 7）I/OI/O写信号写信号：输出，低电平有效：输出，低电平有效6 6）I/OI/O读信号读信号：输出，低电平有效：输出，低电平有效第45页/共96页第四十五页，共96页。1010）地址使能信号）地址使能信号AENAEN：输出，高电平有效。高电：输出，高电平有效。高电平
27、表示平表示DMADMA周期周期(zhuq)(zhuq)。CPUCPU控制总线时，该控制总线时，该信号保持低电平信号保持低电平ISA信号信号(xnho)说明说明8 8）存储器读）存储器读：输出，低电平有效：输出，低电平有效9 9）存储器写）存储器写：输出，低电平有效：输出，低电平有效1212）1616位位I/OI/O片选信号片选信号：输入，低电平有效：输入，低电平有效1313）1616位存储器片选位存储器片选：输入，低电平有效：输入，低电平有效1111）数据总线高字节使能）数据总线高字节使能：输出，低电平有：输出，低电平有效效第46页/共96页第四十六页，共96页。总线总线总线总线(zn xin
28、)(zn xin)(zn xin)(zn xin)的电源规格的电源规格的电源规格的电源规格总线电源电压(V)电流最大值(A)最小测量电压(V)峰/峰噪声最大值保护槽电流(A)最小值最大值8位最大值16位最小值+12V5%11.412.61.51.510.8120mV2.02V10%10.813.20.30.310.2120mV2.0+5V5%4.55.253.04.54.550mV2.05V10%4.55.50.20.24.350mV2.0第47页/共96页第四十七页，共96页。ISAISA总线机械总线机械(jxi)(jxi)尺寸尺寸 第48页/共96页第四十八页，共96页。总线的典型操作总线
29、的典型操作总线的典型操作总线的典型操作(cozu)(cozu)(cozu)(cozu)时序时序时序时序 8位存储器读/写周期(zhuq)时序 第49页/共96页第四十九页，共96页。8 8位位IOIO读读/写周期写周期(zhuq)(zhuq)时序时序第50页/共96页第五十页，共96页。1616位存储器读位存储器读/写周期写周期(zhuq)(zhuq)时序时序第51页/共96页第五十一页，共96页。1616位位IOIO读读/写周期写周期(zhuq)(zhuq)时序时序第52页/共96页第五十二页，共96页。DMADMA启动启动(qdng)(qdng)存储器读存储器读I/OI/O写周期写周期时序
30、时序第53页/共96页第五十三页，共96页。DMADMA启动启动I/OI/O读存储器写周期读存储器写周期(zhuq)(zhuq)时序时序第54页/共96页第五十四页，共96页。中断中断(zhngdun)(zhngdun)响应响应周期时序周期时序第55页/共96页第五十五页，共96页。学习要点：学习要点：掌握掌握USBUSB总线概念和应用总线概念和应用 。理解理解USBUSB控制器芯片及应用。控制器芯片及应用。了解了解USBUSB通信流、传输方式和包格式通信流、传输方式和包格式(g shi)(g shi)。了解线性突发传输概念。了解线性突发传输概念。8.3USB接口(jiku)第56页/共96页
31、第五十六页，共96页。8.3 USB接口接口(ji ku)概述USB是英文Universal Serial Bus 1996年公布USB 1.0版本协议1997年有USB外设目前计算机与外设连接(linji)采用USB 1.1标准2000年发布了USB 2.0规范，数据的传输速率480Mbps第57页/共96页第五十七页，共96页。USBUSB外设外设n键盘、鼠标、游戏杆n摄像头、扫描仪n打印、电视盒n调制解调器、网卡nCD-ROM、CDRW、硬盘、软驱n声卡、音箱(yn xin)n手机充电器n说写电子板nUSB Hub第58页/共96页第五十八页，共96页。USB外设外设汽车(qch)钥匙电
32、话(dinhu)数码相机(sh m xin j)电子眼银行刷卡机U盘/手表游戏杆手机键盘/鼠标鼠标U盘计算机第59页/共96页第五十九页，共96页。USB特点特点(tdin)n速度快：USB 1.1传输速率12Mbps，USB 2.0传输速率480Mbpsn连接简单快捷：直接(zhji)连接，无需关机、重新启动、打开机箱等操作n无需外接电源：USB提供内置电源，能向低压设备提供5V的电源n支持多连接：USB支持多设备连接，n良好的兼容性：USB接口标准有良好的向下兼容性n低功耗第60页/共96页第六十页，共96页。物理物理(wl)接口与电气连接接口与电气连接VBUSVBUSD+DGNDGNDD
33、+D第61页/共96页第六十一页，共96页。USB接头接头(ji tu)第62页/共96页第六十二页，共96页。硬件硬件(yn jin)组成组成nUSB主机(zhj)（USB HOST）nUSB设备（USB DEVICE）nUSB集线器（USB HUB）第63页/共96页第六十三页，共96页。USB软件软件(run jin)组成组成n主控制器驱动程序(chngx)（Host Controller Driver）：主控制器驱动程序(chngx)完成对USB交换的调度n设备驱动程序(chngx)（USB Device Driver）：设备驱动程序(chngx)是用来驱动USB设备的程序(chngx
34、)nUSB芯片驱动程序(chngx)（USB Driver）：USB芯片驱动程序(chngx)在设备设置时读取描述寄存器以获取USB设备的特征，并根据这些特征，在请求发生时组织数据传输 第64页/共96页第六十四页，共96页。通信通信(tng xn)流与端点流与端点n端点(dun din)：USB设备中的用于数据传输交换的缓冲区n每个USB设备中包含了若干个端点(dun din)端点(dun din)0端点：用于设备初始化，一经上电，即自动完成配置非0端点：用于数据传输等操作，最多有16个输入端点和16个输出端点USB设备通过端点传输数据，实现数据流通信！第65页/共96页第六十五页，共96页
35、。传输方式传输方式nUSB传输的数据类型n控制信号流：传输控制信号n块数据：传送大量数据n中断数据：传送少量随机(su j)信号，如事件通知n实时数据：传送固定速率的数据，如语音数据nUSB数据传输方式n控制传输方式：设备控制指令、设备状态查询及确认命令 n批传输方式：较为大量的数据n中断传输方式：需及时处理的数据，单向到主机n等时传输方式：主要用于实时传输第66页/共96页第六十六页，共96页。包交换结构包交换结构(jigu)nUSB的数据传输交换(jiohun)通过包实现。包是数据交换(jiohun)的基本单位主机(zhj)设备标志包（令牌包）数据包握手包主机设备标志包（令牌包）数据包握手
36、包USB数据传输交换过程第67页/共96页第六十七页，共96页。与与OTGnUSB2.0特点n速度快：480Mbpsn热插拔n兼容(jin rn)USB1.0、1.1n支持多USB设备连接nUSB OTGn同时具有USB主机和设备功能第68页/共96页第六十八页，共96页。8.4 PCI总线总线(zn xin)n nPCI总线也称为外部设备(wi b sh bi)互连，为Peripheral Component Interconnect Special Interest Group，缩略语为PCISIGn n1992年6月推出1.0版本n n1993年4月推出2.0n n1995年6月2.1版
37、本n n1998年12月推出2.2版本第69页/共96页第六十九页，共96页。PCI总线总线(zn xin)特点特点n n高性能：时钟频率高性能：时钟频率33MHz33MHz，传输速率每秒，传输速率每秒132/264MB132/264MBn n线性突发传输：支持突发数据传输周期，确保线性突发传输：支持突发数据传输周期，确保(qubo)(qubo)总线满载数据总线满载数据n n减少存取延迟减少存取延迟n n采用总线主控和同步操作采用总线主控和同步操作n n不受处理器限制不受处理器限制n n适用于便携式计算机、服务器等各种机型适用于便携式计算机、服务器等各种机型n n与与ISAISA、EISAEI
38、SA及及MCAMCA总线完全兼容总线完全兼容n n预留扩展空间，具有自动配置功能预留扩展空间，具有自动配置功能第70页/共96页第七十页，共96页。工作站的工作站的PCIPCI系统系统(xtng)(xtng)结构图结构图扩展总线PCI局部总线处理器AGP接口桥/存储控制器LAN图形扩展总线桥基本I/O设备SCSICache运动视频DRAM音频第71页/共96页第七十一页，共96页。PCI总线总线(zn xin)连接器连接器n nPCI总线(zn xin)规范定义了5V和3.3V两种工作电源电压n n连接器有32位和64位两种n n5V的连接器用于3.3V时，需要旋转180度n nPCI接口卡的
39、金手指根据需要可设计成5V通用、5V/32位、5V/64位以及3.3V通用、3.3V/32位、3.3V/64位等多种形式第72页/共96页第七十二页，共96页。PCI总线总线(zn xin)接接口信号口信号第73页/共96页第七十三页，共96页。C/BE3:0#命令类型说明C/BE3:0#命令类型说明0000中断应答（中断识别）1000保留0001特殊周期1001保留0010I/O读（从I/O口地址中读数据）1010配置读0011I/O写（向I/O口地址中写数据）1011配置写0100保留1100存储器多行读0101保留1101双地址周期0110存储器读(从内存空间映象读数据)1110存储器读
40、行0111存储器写(向内存空间映象写数据)1111存储器写并无效一、总线一、总线(zn xin)操作命令操作命令第74页/共96页第七十四页，共96页。二、二、PCI总线总线(zn xin)协议协议n nPCIPCI的的基基本本总总线线传传输输机机制制是是突突发发传传输输，包包括括一一个个地地址相位和一个或多个数据相位，支持存储器和址相位和一个或多个数据相位，支持存储器和I/OI/On n突突发发传传输输是是指指主主桥桥电电路路（位位于于主主处处理理器器和和PCIPCI总总线线之之间间）可可将将针针对对存存储储器器的的多多次次访访问问在在不不影影响响正正常常操作的前提下合并为一次传输操作的前提
41、下合并为一次传输n n置置位位基基地地址址寄寄存存器器的的预预取取位位，可可将将数数据据预预取取与与写写合合并并。并并可可区区分分(qfn)(qfn)哪哪些些空空间间可可合合并并，哪哪些些不不能能合并合并n n遇到不可预取或任意范围的读操作时，停止合并遇到不可预取或任意范围的读操作时，停止合并n nI/OI/O访访问问一一般般只只有有一一个个数数据据相相位位，因因此此不不能能突突发发访访问问 第75页/共96页第七十五页，共96页。1、PCI总线总线(zn xin)的传输控的传输控制制n n数据传输控制信号线数据传输控制信号线n nFRAMEFRAME，主设备驱动，传输起始和结束，主设备驱动，
42、传输起始和结束n nIRDYIRDY，主设备驱动，允许插入等待周期，主设备驱动，允许插入等待周期n nTRDYTRDY，从设备驱动，允许插入等待周期，从设备驱动，允许插入等待周期n n无论主无论主/从设备，一旦启动数据传输，就必须完成从设备，一旦启动数据传输，就必须完成n n最最后后一一次次数数据据传传输输完完成成时时，FRAMEFRAME和和IRDYIRDY信信号号均均被被撤撤消消，接接口口(ji(ji k k u)u)信号回到空闲状态信号回到空闲状态n nFRAMEFRAME无效、而无效、而IRDYIRDY有效时，总线忙；都无效时，总线空闲有效时，总线忙；都无效时，总线空闲n n一一旦旦设
43、设置置了了IRDYIRDY信信号号，直直到到当当前前数数据据相相位位结结束束为为止止，主主设设备备不不能能改改变变IRDYIRDY信号和信号和FRAMEFRAME信号的状态信号的状态 第76页/共96页第七十六页，共96页。2、PCI总线总线(zn xin)的寻址的寻址n n三种地址空间：内存地址空间、I/O地址空间和配置地址空间n nPCI总线的每个设备都有自己的地址译码逻辑n n支持正向、负向两种地址译码方式n n正向译码：每个设备都监视地址总线上的访问地址是否落在它的地址范围内n n负向译码：未被其他设备在正向译码中接受的所有译码要等总线上其他所有设备都拒绝之后才能确定，总线上只能有一个
44、设备采用(ciyng)此种方式。如标准扩展总线第77页/共96页第七十七页，共96页。1）I/O地址地址(dzh)空间空间n n采用全部译码n n在I/O访问(fngwn)中，ADl:0一方面用来产生DEVSEL信号，另一方面说明传输的有效字节AD1AD1AD0AD0C/BE3#C/BE3#C/BE2#C/BE2#C/BE1#C/BE1#C/BE0#C/BE0#0 00 0X XX XX X0 00 01 1X XX X0 01 11 10 0X X0 01 11 11 11 10 01 11 11 1第78页/共96页第七十八页，共96页。2）内存地址空间）内存地址空间(kngjin)n n
45、AD31:02译码得到双字边界(binji)对齐的起始地址，每个数据周期过后地址加4，直到传输过程结束n nADl:000时，突发传输顺序为地址递增方式n nADl:001时，为Cache行切换方式n nADl:01X时，保留第79页/共96页第七十九页，共96页。3）配置）配置(pizh)地址空间地址空间n nIDSELIDSEL信号有效且信号有效且AD1AD1：0 00000，则该设备被选为访问的从设备，则该设备被选为访问的从设备n nADl:0ADl:00101，且且译译码码符符合合某某桥桥电电路路的的编编号号，则则说说明明配配置置访访问问是是针针对对该该桥桥电电路路后面的设备后面的设备
46、n nAD7:2AD7:2用于选择每个设备配置空间用于选择每个设备配置空间(kngjin)(kngjin)的双字寄存器的双字寄存器(共共6464个个)n nAD10:8AD10:8用于选择某个功能设备用于选择某个功能设备n nAD31:11AD31:11无意义无意义第80页/共96页第八十页，共96页。3、字节、字节(z ji)对齐对齐n n字字节节使使能能信信号号说说明明哪哪些些字字节节有有效效。PCIPCI总总线线上上不不能能进进行行字字节节的的交交换换，但但6464位位总线的主设备可交换双字总线的主设备可交换双字(shun(shun z)z)n n数据来源于可缓冲的存储器时，无论使能是否
47、有效，须传送所有字节数据来源于可缓冲的存储器时，无论使能是否有效，须传送所有字节n n不不支支持持高高速速缓缓存存但但支支持持预预取取的的从从设设备备，也也可可回回送送全全部部字字节节而而不不受受字字节节使使能能信信号的控制号的控制n n字节使能可相邻或不相邻地组合字节使能可相邻或不相邻地组合n n从设备必须通过发送从设备必须通过发送TRDYTRDY使数据传输完成使数据传输完成第81页/共96页第八十一页，共96页。4、PCI总线总线(zn xin)的驱动与的驱动与过渡过渡n n交换周期：为避免多个设备同时驱动一个PCI信号而产生(chnshng)竞争，信号由一个设备驱动转换到另一个设备驱动时
48、，中间插入的时钟周期。用双箭头表示n n不同信号的交换周期出现的时刻不同n n所有AD信号在每个地址相位和数据相位期间，都必须是稳定状态(即使未用)第82页/共96页第八十二页，共96页。三、三、PCI总线总线(zn xin)数据传数据传输过程输过程n nPCI总线(zn xin)操作时序，介绍各信号之间的约束关系。n n当某信号以虚线画出时，则表示没有设备驱动它。第83页/共96页第八十三页，共96页。lPCI总线总线(zn xin)上的读操上的读操作作第84页/共96页第八十四页，共96页。2、PCI总线总线(zn xin)上的写操作上的写操作第85页/共96页第八十五页，共96页。四、四
49、、PCI总线仲裁总线仲裁(zhngci)机机制制n nPCI的仲裁机制是基于访问的，而不是基于时间。采用集中仲裁方式n n总线管理必须(bx)为每次访问进行仲裁，主设备要访问总线，必须(bx)提出仲裁请求n n集中仲裁机构通常采用轮转优先级等仲裁算法 第86页/共96页第八十六页，共96页。五、五、PCI总线其他总线其他(qt)操作操作n n1 1、PCIPCI设备的选择设备的选择n nDEVSELDEVSEL指指示示PCIPCI设设备备是是否否被被选选中中，并并由由目目标标设设备备驱动驱动n nDEVSELDEVSEL可可在在地地址址(dzh(dzh)后后1 1、2 2或或3 3个个时时钟钟
50、处处被被驱驱动动，但但不不能能迟迟后后于于TRDYTRDY、STOPSTOP或或读读数数据据的的时时钟沿钟沿n n若若FRAMEFRAME有有效效后后的的3 3个个周周期期内内没没有有DEVSELDEVSEL，则负向译码设备可置则负向译码设备可置DEVSELDEVSEL有效而占用总线有效而占用总线n n在在非非配配置置命命令令中中，设设备备先先用用FRAMEFRAME认认可可ADAD线线上上的信息，后才能设置的信息，后才能设置DEVSELDEVSEL信号信号n n在在配配置置命命令令中中，设设备备用用FRAMEFRAME和和ADl:0ADl:0认认可可IDSELIDSEL后再设置后再设置DEV