文件类型：PPT/Microsoft Powerpoint 文件大小：字节
第1章
总线技术
本章内容
总线概述
ISA总线
PCI总线
SCSI总线
IDE总线
RS-232C总线
新型总线介绍
总线概述
总线出现的背景(总线的概念)
计算机部件要具有通用性,适应不同系统与不同用户的需求,设计必须模块化.
计算机部件产品(模块)供应出现多元化.
模块之间的联接关系要标准化,使模块具有通用性.
模块设计必须基于一种大多数厂商认可的模块联接关系,即一种总线标准.
总线概念
总线
是一组信号线的集合,是一种在各模块间传输信息的公共通路.通过它,计算机各部件间可进行各种数据和命令的传送.
总线规范的基本内容
机械结构规范
功能结构规范
各种线的定义
中断机制
总线主控仲裁
应用逻辑,如联络方式等
电气规范
采用标准总线的优点
简化系统设计
简化系统结构,提高系统可靠性
便于系统的扩充和更新
总线的分类
按在系统中的层次位置分
片内总线
在板局部总线
系统总线
通信总线
总线的性能指标
总线宽度:一次操作可以传输的数据位数,如S100为8位,ISA为16位,EISA为32位,PCI-2可达64位.总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度.
总数工作频率:总线信号中有一个CLK时钟,CLK越高每秒钟传输的数据量越大.ISA,EISA为8MHz,PCI为33.3MHz, PCI-2可达达66.6MHz.
总线的性能指标
单个数据传输周期:不同的传输方式,每个数据传输所用CLK周期数不同.ISA要2个,PCI用1个CLK周期.这决定总线最高数据传输率.
总线数据传输过程
一次传输4阶段
申请占用总线阶段
寻址阶段
数据传输阶段
结束阶段
总线传输方式
总线上的主从模块采用三种方式实现传输的控制
同步传输:采用精确稳定的系统时钟,作为各模块动作的基准时间.主从模块必须按严格的时间规定完成相应的动作
异步传输:为了能用不同速度的模块组成系统采用异步传输控制数据传输,它通过请求,响应信号线完成握手联络,实现异步传输
半同步传输:综合两种方式的优点设计的混合式传输.(例:等待状态Tw)
总线的发展趋势
速率提高
功耗降低
功能结构不断调整
总线仲裁
菊花链式分布串行总线仲裁:每个主模块包含有总线控制逻辑,多个主模块分享总线.
所有主模块总线请求"线或"在一起,CPU响应信号级联传播,占用总线的模块发出忙信号.此方法优先级排定,灵活性差.
集中式并行总线仲裁
有一个集中的总线仲裁逻辑,各主模块的请求及响应信号独立.仲裁逻辑进行优先级判断,可有不同的仲裁策略.
菊花链式总线仲裁
总线应答
主设备1
主设备2
总线请求
忙信号
应答 应答
CPU
集中式并行总线仲裁
总线应答
主设备1
主设备2
总线请求
忙
CPU
总线请求1
忙信号
总线请求1
总线应答1
总线应答2
总
线
仲
裁
逻
辑
电
路
:
ISA
ISA概述
ISA总线来源于IBM-PC微计算机.开始时PC机面向个人及办公室,定义了8位的ISA总线结构,对外公开,成为标准(ISO ISA标准).第三方开发出许多ISA扩充板卡,推动了PC机的发展.1984年推出IBM-PC/AT系统,ISA从8位扩充到16位,地址线从20条扩充到24条.
ISA总线插槽示意图
62芯8位基本ISA插槽
36芯16位扩充ISA插槽
ISA总线引线示意图
总线
基本
信号
BACK
OSC
RESET
总线
访问
信号
SA19~SA0
BALE
AEN
SMEMR#
SMEMW#
IOR#
IOW#
总线控
制信号
总线
访问
信号
LA23~LA17
SBHE#
MEMR#
MEME#
DACK3#~DACK1#
T/C
总线控
制信号
DACK7#~DACK5#
DACK0#
MASTER
总线
访问
信号
SD7~SD0
I/O CHRDY
I/OCHCK#
NOWS#
IRQ7~IRQ3
DRQ3~DRQ1
SD15~SD8
MEMCS16#
IOCS16#
IRQ15,IRQ14, DRQ12~DRQ9
DRQ7~DRQ5 DRQ0
总线控
制信号
总线访
问信号
总线控
制信号
ISA总线引线定义:主要信号说明
RESET,BCLK:复位及总线基本时钟,BLCK=8MHz.
SA19-SA0:存储器及I/O空间20位地址,带锁存.
LA23-LA17:存储器及I/O空间20位地址,不带锁存.
BALE:总线地址锁存,外部锁存器的选通.
ISA总线引线定义:主要信号说明
AEN:地址允许,表明CPU让出总线,DMA开始.
SMEMR#,SMEMW#:8位ISA存储器读写控制.
MEMR#,MEMW#:16位ISA存储器读写控制.
SD15-SD0:数据总线,访问8位ISA卡时高8位自动传送到SD7-SD0.
SBHE#:高字节允许,打开SD15-SD8数据通路.
ISA总线引线定义:主要信号说明
MEMCS16#,IOCS16#:ISA卡发出此信号确认可以进行16位传送.
I/OCHRDY:ISA卡准备好,可控制插入等待周期.
NOWS#:不需等待状态,快速ISA发出不同插入等待.
I/OCHCK#:ISA卡奇偶校验错.
IRQ15,IRQ14,IRQ12-IRQ9,IRQ7-IRQ3:中断请求.
ISA总线引线定义:主要信号说明
DRQ7-DRQ5 ,DRQ3-DRQ0: ISA卡DMA请求.
DACK7#-DACK5#,DACK3#-DACK0#:DMA请求响应.
MASTER#:ISA主模块确立信号,ISA发出此信号,与主机内DMAC配合使ISA卡成为主模块,全部控制总线.
PCI
PCI总线概述
是一种局部总线
PCI(Peripheral Component Interconnect)外围元件互联
支持33MHz时钟频率,数据宽度32位,可扩展到64位
开放性好,具有广泛兼容性
PCI总线概述
中央集中式总线仲裁
全自动配置,资源分配,PCI卡内有设备信息寄存器组为系统提供卡的信息,可实现即插即用(PNP).
总线操作与处理器-存储器子系统操作并行.
PCI总线规范独立于微处理器,通用性好.
PCI设备可以完全作为主控设备控制总线.
PCI总线引线示意图
地址和
数据
AD31~AD0
C/BE#3~BE#0
接口控制
FRAME#
TRDY#
IRTY#
STOP#
DEVSEL#
IDSEL
REQ#
GNT#
PERR#
SERR#
CLK
RST#
64位扩充
PAR64
REQ64#
ACK64#
INTA#
INTB#
INTC#
INTD#
TD1
TD0
TCK
TMS
TRST#
出错
仲裁
系统
AD63~AD32
C/BE#7~BE#4
LOCK#
接口控制
中断
JTAG
PAR
PCI卡
PCI配置空间
PCI设备内有一个256B的配置存储器,为系统提供本设备的信息及申请系统存储空间所必需的参数.
PCI主要设备信息:
制造商标识(Vendor ID):PCI组织分配给厂家.
设备标识(Device ID):按产品分类给本卡的编号.
分类码(Class Code):本卡功能的分类码,如图卡,显示卡,解压卡等.
PCI配置空间
申请存储器空间:PCI卡内有存储器,以存储器编址的寄存器和I/O空间,为使驱动程序和应用程序能访问它们,需申请一段存储区域将它们定位.配置空间的基地址寄存器是专门用于申请存储器空间的.
申请I/O空间:配置空间的基地址寄存器也用来进行系统I/O空间的申请.
中断资源申请:配置空间中的中断引脚和中断线用来向系统申请中断资源.
PCI配置空间分配
31
16
15
0
00H
04H
08H
0CH
10H
14H
18H
1CH
20H
24H
28H
2CH
30H
34H
38H
3CH
设备标识
制造商标识
状态
命令
修正标志
分类码
BIST
头类型
延迟定时器
行大小
基地址寄存器
卡总线CIS指针
子系统标识
子系统制造商标识
扩展ROM基地址
保留 Reserved
容量指针
保留 Reserved
中断线
中断引脚
Max_Lat
Max_Gnt
SCSI
Small Computer System Interface
计算机与外存储器等外设的连接接口(较多的是应用于服务器硬盘接口)
有启动设备和目标设备之分,通过高级命令进行通信,兼容性好,是一种智能接口
网络资源
http://www.speedy.com.cn/cpjs/scsi.html
http://tech.163.com/tm/010111/010111_13301(1).html
http://www.hardwarecentral.com/hardwarecentral/tutorials/36/1/
IDE
现在最常见的PC机上的硬盘,CD-ROM接口
支持的速率越来越快
网络资源
http://tech.sina.com.cn/c/2001-10-09/6270.html
RS-232C
RS232C25针插头(图)
RS232C9针插头(图)
9 PIN D-SUB MALE at the Computer.
Note: Direction is DTE (Computer) relative DCE (Modem).
Pin
Name
Dir
Description
1
CD
___
Carrier Detect
2
RXD
___
Receive Data
3
TXD
___
Transmit Data
4
DTR
___
Data Terminal Ready
5
GND
___
System Ground
6
DSR
___
Data Set Ready
7
RTS
___
Request to Send
8
CTS
___
Clear to Send
9
RI
___
Ring Indicator
引脚说明
p265
基本数据传送引脚
TXD,RXD,GND
MODEM控制和状态引脚
DTR,RTS,DSR,CTS,DCD,RI
通信连接
常规连接(p193,fig.6.16)
DTE DCE …… DCE DTE
零调制解调器连接
永远准备好接收的DTE(p266,fig.7.21)
利用MODEM的控制信号线建立同步(p267,fig.7.22)
新型总线介绍
USB
AGP
总线技术
本章内容
总线概述
ISA总线
PCI总线
SCSI总线
IDE总线
RS-232C总线
新型总线介绍
总线概述
总线出现的背景(总线的概念)
计算机部件要具有通用性,适应不同系统与不同用户的需求,设计必须模块化.
计算机部件产品(模块)供应出现多元化.
模块之间的联接关系要标准化,使模块具有通用性.
模块设计必须基于一种大多数厂商认可的模块联接关系,即一种总线标准.
总线概念
总线
是一组信号线的集合,是一种在各模块间传输信息的公共通路.通过它,计算机各部件间可进行各种数据和命令的传送.
总线规范的基本内容
机械结构规范
功能结构规范
各种线的定义
中断机制
总线主控仲裁
应用逻辑,如联络方式等
电气规范
采用标准总线的优点
简化系统设计
简化系统结构,提高系统可靠性
便于系统的扩充和更新
总线的分类
按在系统中的层次位置分
片内总线
在板局部总线
系统总线
通信总线
总线的性能指标
总线宽度:一次操作可以传输的数据位数,如S100为8位,ISA为16位,EISA为32位,PCI-2可达64位.总线宽度不会超过微处理器外部数据总线的宽度.
总数工作频率:总线信号中有一个CLK时钟,CLK越高每秒钟传输的数据量越大.ISA,EISA为8MHz,PCI为33.3MHz, PCI-2可达达66.6MHz.
总线的性能指标
单个数据传输周期:不同的传输方式,每个数据传输所用CLK周期数不同.ISA要2个,PCI用1个CLK周期.这决定总线最高数据传输率.
总线数据传输过程
一次传输4阶段
申请占用总线阶段
寻址阶段
数据传输阶段
结束阶段
总线传输方式
总线上的主从模块采用三种方式实现传输的控制
同步传输:采用精确稳定的系统时钟,作为各模块动作的基准时间.主从模块必须按严格的时间规定完成相应的动作
异步传输:为了能用不同速度的模块组成系统采用异步传输控制数据传输,它通过请求,响应信号线完成握手联络,实现异步传输
半同步传输:综合两种方式的优点设计的混合式传输.(例:等待状态Tw)
总线的发展趋势
速率提高
功耗降低
功能结构不断调整
总线仲裁
菊花链式分布串行总线仲裁:每个主模块包含有总线控制逻辑,多个主模块分享总线.
所有主模块总线请求"线或"在一起,CPU响应信号级联传播,占用总线的模块发出忙信号.此方法优先级排定,灵活性差.
集中式并行总线仲裁
有一个集中的总线仲裁逻辑,各主模块的请求及响应信号独立.仲裁逻辑进行优先级判断,可有不同的仲裁策略.
菊花链式总线仲裁
总线应答
主设备1
主设备2
总线请求
忙信号
应答 应答
CPU
集中式并行总线仲裁
总线应答
主设备1
主设备2
总线请求
忙
CPU
总线请求1
忙信号
总线请求1
总线应答1
总线应答2
总
线
仲
裁
逻
辑
电
路
:
ISA
ISA概述
ISA总线来源于IBM-PC微计算机.开始时PC机面向个人及办公室,定义了8位的ISA总线结构,对外公开,成为标准(ISO ISA标准).第三方开发出许多ISA扩充板卡,推动了PC机的发展.1984年推出IBM-PC/AT系统,ISA从8位扩充到16位,地址线从20条扩充到24条.
ISA总线插槽示意图
62芯8位基本ISA插槽
36芯16位扩充ISA插槽
ISA总线引线示意图
总线
基本
信号
BACK
OSC
RESET
总线
访问
信号
SA19~SA0
BALE
AEN
SMEMR#
SMEMW#
IOR#
IOW#
总线控
制信号
总线
访问
信号
LA23~LA17
SBHE#
MEMR#
MEME#
DACK3#~DACK1#
T/C
总线控
制信号
DACK7#~DACK5#
DACK0#
MASTER
总线
访问
信号
SD7~SD0
I/O CHRDY
I/OCHCK#
NOWS#
IRQ7~IRQ3
DRQ3~DRQ1
SD15~SD8
MEMCS16#
IOCS16#
IRQ15,IRQ14, DRQ12~DRQ9
DRQ7~DRQ5 DRQ0
总线控
制信号
总线访
问信号
总线控
制信号
ISA总线引线定义:主要信号说明
RESET,BCLK:复位及总线基本时钟,BLCK=8MHz.
SA19-SA0:存储器及I/O空间20位地址,带锁存.
LA23-LA17:存储器及I/O空间20位地址,不带锁存.
BALE:总线地址锁存,外部锁存器的选通.
ISA总线引线定义:主要信号说明
AEN:地址允许,表明CPU让出总线,DMA开始.
SMEMR#,SMEMW#:8位ISA存储器读写控制.
MEMR#,MEMW#:16位ISA存储器读写控制.
SD15-SD0:数据总线,访问8位ISA卡时高8位自动传送到SD7-SD0.
SBHE#:高字节允许,打开SD15-SD8数据通路.
ISA总线引线定义:主要信号说明
MEMCS16#,IOCS16#:ISA卡发出此信号确认可以进行16位传送.
I/OCHRDY:ISA卡准备好,可控制插入等待周期.
NOWS#:不需等待状态,快速ISA发出不同插入等待.
I/OCHCK#:ISA卡奇偶校验错.
IRQ15,IRQ14,IRQ12-IRQ9,IRQ7-IRQ3:中断请求.
ISA总线引线定义:主要信号说明
DRQ7-DRQ5 ,DRQ3-DRQ0: ISA卡DMA请求.
DACK7#-DACK5#,DACK3#-DACK0#:DMA请求响应.
MASTER#:ISA主模块确立信号,ISA发出此信号,与主机内DMAC配合使ISA卡成为主模块,全部控制总线.
PCI
PCI总线概述
是一种局部总线
PCI(Peripheral Component Interconnect)外围元件互联
支持33MHz时钟频率,数据宽度32位,可扩展到64位
开放性好,具有广泛兼容性
PCI总线概述
中央集中式总线仲裁
全自动配置,资源分配,PCI卡内有设备信息寄存器组为系统提供卡的信息,可实现即插即用(PNP).
总线操作与处理器-存储器子系统操作并行.
PCI总线规范独立于微处理器,通用性好.
PCI设备可以完全作为主控设备控制总线.
PCI总线引线示意图
地址和
数据
AD31~AD0
C/BE#3~BE#0
接口控制
FRAME#
TRDY#
IRTY#
STOP#
DEVSEL#
IDSEL
REQ#
GNT#
PERR#
SERR#
CLK
RST#
64位扩充
PAR64
REQ64#
ACK64#
INTA#
INTB#
INTC#
INTD#
TD1
TD0
TCK
TMS
TRST#
出错
仲裁
系统
AD63~AD32
C/BE#7~BE#4
LOCK#
接口控制
中断
JTAG
PAR
PCI卡
PCI配置空间
PCI设备内有一个256B的配置存储器,为系统提供本设备的信息及申请系统存储空间所必需的参数.
PCI主要设备信息:
制造商标识(Vendor ID):PCI组织分配给厂家.
设备标识(Device ID):按产品分类给本卡的编号.
分类码(Class Code):本卡功能的分类码,如图卡,显示卡,解压卡等.
PCI配置空间
申请存储器空间:PCI卡内有存储器,以存储器编址的寄存器和I/O空间,为使驱动程序和应用程序能访问它们,需申请一段存储区域将它们定位.配置空间的基地址寄存器是专门用于申请存储器空间的.
申请I/O空间:配置空间的基地址寄存器也用来进行系统I/O空间的申请.
中断资源申请:配置空间中的中断引脚和中断线用来向系统申请中断资源.
PCI配置空间分配
31
16
15
0
00H
04H
08H
0CH
10H
14H
18H
1CH
20H
24H
28H
2CH
30H
34H
38H
3CH
设备标识
制造商标识
状态
命令
修正标志
分类码
BIST
头类型
延迟定时器
行大小
基地址寄存器
卡总线CIS指针
子系统标识
子系统制造商标识
扩展ROM基地址
保留 Reserved
容量指针
保留 Reserved
中断线
中断引脚
Max_Lat
Max_Gnt
SCSI
Small Computer System Interface
计算机与外存储器等外设的连接接口(较多的是应用于服务器硬盘接口)
有启动设备和目标设备之分,通过高级命令进行通信,兼容性好,是一种智能接口
网络资源
http://www.speedy.com.cn/cpjs/scsi.html
http://tech.163.com/tm/010111/010111_13301(1).html
http://www.hardwarecentral.com/hardwarecentral/tutorials/36/1/
IDE
现在最常见的PC机上的硬盘,CD-ROM接口
支持的速率越来越快
网络资源
http://tech.sina.com.cn/c/2001-10-09/6270.html
RS-232C
RS232C25针插头(图)
RS232C9针插头(图)
9 PIN D-SUB MALE at the Computer.
Note: Direction is DTE (Computer) relative DCE (Modem).
Pin
Name
Dir
Description
1
CD
___
Carrier Detect
2
RXD
___
Receive Data
3
TXD
___
Transmit Data
4
DTR
___
Data Terminal Ready
5
GND
___
System Ground
6
DSR
___
Data Set Ready
7
RTS
___
Request to Send
8
CTS
___
Clear to Send
9
RI
___
Ring Indicator
引脚说明
p265
基本数据传送引脚
TXD,RXD,GND
MODEM控制和状态引脚
DTR,RTS,DSR,CTS,DCD,RI
通信连接
常规连接(p193,fig.6.16)
DTE DCE …… DCE DTE
零调制解调器连接
永远准备好接收的DTE(p266,fig.7.21)
利用MODEM的控制信号线建立同步(p267,fig.7.22)
新型总线介绍
USB
AGP
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