微机原理与接口技术(徐惠民)第5章课件.ppt

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1、微机原理与接口技术第五章微型计算机总线微型计算机结构上的特点就是总线结构。CPU、存储器、I/O接口和外部设备都是通过总线互相连接。采用总线结构,可以降低微型计算机的成本,是微型计算机可以迅速推广和普遍使用的一个重要因素。本章主要内容:5.1总线概述5.28088/8086最大模式下总线信号的形成5.3总线仲裁和握手技术5.4常用微机总线介绍(ISA、EISA、PCI等)5.1总线概述微型计算机系统中,总线可以说是无所不在。总线的层次包括:片内总线;片总线;系统总线;外部总线(通信总线)。5.1总线概述5.1总线概述系统总线的主

2、要性能指标:总线宽度:总线的数据线的数目。总线宽度越宽,同时传输的数据就越多,吞吐量就越大。现在都是32位、64位。总线时钟频率:时钟频率的单位为MHz。有的书上以总线传输率作为指标,单位是Mbit/s,数值上和时钟频率相同。总线带宽:是总线的所有数据线每秒可以传输的数据量,也就是最大传输率。单位为MB/s。这三个指标之间的关系是:总线带宽=总线宽度×总线时钟频率/8总线电源电压5.1总线概述微型计算机系统总线的发展微型计算机系统总线的发展,基本上是围绕着总线带宽来进行的。PC总线最早的微型计算机标准总线是以8088为CPU的I

3、MBPC/XT机所使用的总线,称为“PC”总线。也称为“PC/XT”总线。PC总线的数据线只有8条,是一种8位宽度的总线。5.1总线概述ISA总线为了便于开发与PC机兼容的外部设备,IEEE委员会和Intel等公司,开始研究在PC总线基础上的新的总线标准,到1987年IEEE正式制订ISA(IndustryStandardArchitecture)总线标准。ISA总线采用8位和16位模式,它的最大数据传输率为8MB/s和16MB/s。ISA总线在Intel286和Intel386SX时代得到了普遍的使用。直到今天,一些外部设备的

4、接口还是使用ISA标准。5.1总线概述EISA总线EISA(ExtendedIndustryStandardArchitecture,扩展工业标准架构)是一种32位总线标准。EISA可以完全兼容之前的8/16位ISA总线。EISA总线的工作频率是8MHz,由于总线宽度增加到32位,它的总线带宽提升到32MB/s。EISA总线在个人计算机中使用了很长的时间,2000年以后就很少使用了。5.1总线概述PCI总线1992年英特尔公司提出32位PCI总线的概念,并迅速获得认可成为新的工业标准。PCI总线是一种连接外部设备的局部总线。显卡

5、、声卡、网卡、硬盘控制器等外部设备或者外部设备的接口直接连接到PCI总线,再和CPU连接。PCI总线的工作频率是33MHz,总线带宽达到133MB/s,在20世纪90年代是相当好的性能。5.1总线概述在PCI标准发布一年之后,Intel公司又发布了64位的PCI总线,它的总线带宽达到了266MB/s。64位PCI主要使用于服务器和工作站,为它们提供高性能的总线传输。后来,用于服务器的PCI总线的工作频率又提高到66MHz。5.1总线概述PCI-X总线是九十年代末提出的总线标准。PCI-X总线仍然使用64位并行总线和共享架构,但将

6、工作频率提升到133MHz,由此获得高达1.06GB/s的总带宽。使用533MHz工作频率的PCI-X533标准则更是达到4.2GB/s的高水平。5.1总线概述PCIExpress总线它是2001年以后提出的。它采用串行方式传输数据,而依靠高频率来获得高性能,因此PCIExpress也被人称为“串行PCI”。由于串行传输信号干扰比较小,总线频率提升比较容易。其次,PCIExpress采用全双工运作模式,发送数据和接收数据可以同时进行。第三,PCIExpress没有沿用传统的共享式结构,它采用点对点工作模式,可以避免多个设备争抢带

7、宽的情形发生。由于工作频率高达2.5GHz,单通道双工的PCIExpress总线总带宽可达到500MB/s。5.1总线概述单总线和多总线除了总线标准在不断变化和发展,总线的体系结构也在变化:从单总线发展到多总线。5.1总线概述5.1总线概述双总线结构:5.1总线概述多总线结构5.1总线概述总线结构的优缺点简化结构,降低成本统一标准,便于制造扩充灵活,方便使用不允许同时有几个部件互相传输信息总线传输看起来简单,其实是相当复杂的。需要妥善解决总线握手和总线仲裁问题。5.28086最大模式总线信号的形成8088最大模式下的总线信号是P

8、C总线的主要组成部分。PC总线是最简单的总线标准。它也是ISA总线的主要组成部分。了解PC总线可以了解最基本的总线信号有哪些。5.28086最大模式总线信号的形成5.28086最大模式总线信号的形成PC总线地址线:20条,A0~A19,寻址空间是1MB。数据线:

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