微机原理与接口技术徐惠民第5章.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 5.2 8088/8086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,系统总线的主要性能指标 : 总
2、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IMBPC/XT机所使用的总线,称为“PC”总线。也称为“P
3、C/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(Industry Standard Architecture)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,一些外部设备的接口还是使用ISA标准。,5.1 总线概述,EISA总线 EISA(Extended Industry Sta
4、ndard Architecture,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、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/
5、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-X 533标准则更是达到4.2GB/s的高水平。,5.1 总线概述,PCI Express 总线
6、 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PCI Express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,PCI Express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,PCI Express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宽的情形发生。由于工作频率高达2.5GHz,单通道双工的PCI Express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
7、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。,5.2 8086最大模式总线信号的形成,8088最大模式下的总线信号是PC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。,5.2 8086最大模式总线信号的形成,5.2 8086最大模式总线信号的形成,PC总线 地址线:20条,A0A19,寻址空间
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