微机课件第7章

1、第7章 总 线,7.2 总线与总线标准,7.1 32位微处理器的外部引脚,总线是微型计算机中模块到模块之间传输信息的通道，是各种公共信息线的集合，采用总线结构便于部件和设备的扩充。 对微机而言，总线可以分为以下四类：,CPU 片内总线,M,I/O,片间总线,I/O接口板,外部设备,内总线,外总线,片内总线这种总线是微处理器的内总线，在微处理器内用来连接ALU、 CU和寄存器组等逻辑功能单元。这种总线没有具体标准，由 芯片生产厂家自己确定。 片间总线微处理器、存储器芯片、I/O接口芯片等之间的连接总线。片 间总线通常包括数据总线、地址总线和控制总线。 内总线 内总线是微型计算机系统内连接各插件板的总线(系统总线） 内总线有不同的总线标准，如 S-100总线(IEEE-696标), STD总线,IBM-PC总线，ISA总线、EI总线、 SAPCI总线标准等，采用不同总线标准的功能板无法连接在一起。 外总线 用于微型计算机系统之间或者微型计算机与外部设备之间的 通信。外总线技术已经很成熟，各种应用要求皆有标准可遵 循。如并行总线IEEE-488标准，串行总线RS-232标准等。 IEEE13

2、94，USE（通用串行总线）。,7.1 32位微处理器的外部引脚 （教材P.27),1.数据线及控制信号 数据线：D63D0共64位 奇偶校验信号： DP7DP0 ,每个字节产生1个校验位 读校验错： PCHK,Pentium 处理器的外部引脚,2.地址线及控制信号,A31A3：高29位地址线,BE7#BE0#：字节允许信号（存储体选中信号） 外围电路对BE7#BE0#译码以产生A2A0信号,3.系统控制信号,1.时钟输入CLK 2. 可屏蔽中断请求 INTR 3. 非屏蔽中断请求 NMI 4. 系统复位信号 RESET 系统复位后，程序运行的地址为: FFFFFFF0H 实模式 CS: F000H, IP: 0FFF0H,Pentium 处理器的外部引脚,系统时钟,是微处理器内部与外部操作的同步时基信号，由时钟（CLK）输入信号来提供。,CLK,时钟周期： T状态：就是指时钟周期,T,Pentium 处理器的外部引脚,M/IO：=1,表明该总线周期,CPU与存储器交换信息 =0,表明该总线周期,CPU与I/O接口交换信息 W/R： =1,表明该总线周期,CPU进行写操作 =0,表明该

3、总线周期,CPU进行读操作 D/C ：=1,表明该总线周期,传输的是数据 =0,表明该总线周期,传输的是指令代码 这三个信号的组合，决定当前总线周期所完成的操作,4.总线周期定义信号(输出) “周期”是一段时间 CPU通过总线与存储器、I/O交换一个数据所需要的时间称为总线周期,Pentium 处理器的外部引脚,8086总线周期,Pentium 处理器的外部引脚,总线周期定义的操作,M/IO D/C W/R 操作 0 0 0 中断 0 0 1 中止/专用周期 0 1 0 I/O读 0 1 1 I/O写 1 0 0 微代码读 1 0 1 保留 1 1 0 存储器读 1 1 1 存储器写,Pentium 处理器的外部引脚,5.总线控制信号(ADS,RDY)与32位微处理器典型时序(教材 P.36) ADS：地址选通信号(输出) 该信号由1 0，表明地址线和总线定义信号(M/IO,W/R,D/C)均为有效可用。,LOCK：总线锁定信号 LOCK=0，通知外围电路，不允许外部信号打断当前的总线周期。当一条指令有.LOCK前缀时，该引脚输出为0。,Pentium 处理器的外部引脚,RDY：准备就

4、绪信号(输入) 该信号由外部电路产生 X86 RDY=0，表明外部电路(存储器、I/O接口)已经做好数据W/R的准备，能在规定时间内完成数据的读写。 RDY=1，表明存储器或I/O不能在规定时间内完成数据的读/写，请CPU延长总线周期。,以下为X86的基本总线周期时序图（以pentium为例),Pentium 处理器的外部引脚,CLK,ADS,BE0BE3,A2A31,M/IO、D/C,W/R,RDY,D0D31,有等待状态总线周期,T1,T2,TW,T1,T2,TW,T1,6.总线仲裁信号 (1)HOLD：总线保持请求（输入） (2)HLDA：总线保持响应（输出）,Pentium 处理器的外部引脚,7.2 总线与总线标准,CPU 片内总线,M,I/O,片间总线,I/O接口板,外部设备,内总线,外总线,PC系列微机系统采用开放式的多总线结构,CPU与连接到系统板上的外设打交道须经过芯片级总线、局部总线、（系统总线）和外部总线这样三到四级总线。,总线插槽是主板和 I/O 接口之间的连接器, 为了连接众 多类型的接口电路, 主机一般都配有几 种类型的总线。,PC系列机主板上的总线标准有：

5、XT总线、AT（ISA）总线、EISA总线、VESA总线和PCI总线 。,1. ISA(AT)总线 （P.171),ISA总线是16位总线, 始于286机型。 之 后在386 奔腾 机上都有ISA总线。 （实际上由8位发展到16位，甚至32位（EISA，后 来消失替代于VESA、PCI），当今的主板上都留 有插槽） ISA总线由62芯+36芯两个插槽组成,Industry standard architecture 工业标准结构,主要特性： 数据传输率最高为8MB/S 24根地址线，可寻址16MB存储空间 64KB个可寻址的I/O端口（16根地址线） 一次可进行16位或8位数据存取 15级中断控制 7个DMA通道 可产生I/O等待状态 支持多个主控器（XT总线中只有CPU是唯一的主 控设备，而ISA总线可使CPU释放总线由其它主控、 器（如DMAC、DRAM刷新控制器等）占用总线）,GND,RESET DRV,B1,B2,B3,B4,B5,B6,B7,B8,B9,B10,B11,B12,B13,B14,B15,B16,B17,B18,B19,B20,B21,B22,B23,B24,B2

6、5,B26,B27,B28,B29,B30,B31,A1,A2,A3,A4,A5,A6,A7,A8,A9,A10,A11,A12,A13,A14,A15,A16,A17,A18,A20,A19,A22,A21,A23,A24,A25,A26,A27,A28,A29,A30,A31,D1,D2,D3,D4,D5,D6,D7,D8,D9,D10,D11,D12,D13,D14,D15,D16,D17,D18,C1,C2,C3,C4,C5,C6,C7,C8,C9,C10,C11,C12,C13,C14,C15,C16,C17,C18,+5V,IRQ9,-5V,DRQ2,-12V,0WS,+12V,GND,SMEMW,AT总线插槽引脚分配,SMEMR,IOW,IOR,DACK3,DRQ3,DRQ1,DACK1,REFRESH,CLK,IRQ7,IRQ5,IRQ6,IRQ4,IRQ3,DACK2,T/C,BALE,+5V,OSC,I/O CH CK,GND,SD7,SD6,SD5,SD4,SD3,SD2,SD1,SD0,I/O CH RDY,AEN,SA19,SA18,SA17,SA16,SA1

7、5,SA14,SA13,SA12,SA11,SA10,SA9,SA8,SA7,SA6,SA5,SA4,SA3,SA2,SA1,SA0,MEM CS16,I/O CS16,IRQ10,IRQ11,IRQ12,IRQ15,IRQ14,DRQ0,MASTER,DRQ5,DRQ6,DRQ7,+5V,GND,SBHE,LA23,LA22,LA21,LA20,LA19,LA18,LA17,SD8,SD9,SD10,SD11,SD12,SD13,SD14,SD15,(1). 数据线:SD15 SD8 , SD7 SD0,(2). 地址线:SA19 SA0，LA17LA23,共同决定 16M地址空间的寻址,(3). 控制线: AEN: 地址允许信号。 AEN=0, 表明CPU控制系统 3总线。 AEN=1, 表明DMAC控制系统3总线。 应用: 用AEN=0参与端口地址译码。, IOR: I/O 读命令。 IOR=0, 把选中的端口寄存器内容 数据线。 应用: 用 IOR=0读取 I/O 端口。, IOW: I/O 写命令。 IOW=0, 把数据线上信息 选中的端口寄存器。 应用: 用IOW=0对端口

8、进行写操作。, 中断请求线。 IRQ3 7, IRQ9 12, IRQ14 15, DMA请求 / 应答。 DRQ0 DRQ3 / DACK0 DACK3, DRQ5 DRQ7 / DACK5 DACK7,使用ISA总线接口的以太网卡,PCI总线为高速的I/O子系统（图形显示适配器、网络接口控制器、磁盘控制器等）提供了更好的性能。 即插即用特性,Peripheral component interconnect 外围部件连接,(1) PCI总线,2.其他重要的总线,PCI是由Intel公司1991年推出的一种局部总线。从结构上看，PCI是在CPU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10种外设，并能在高时钟频率下保持高性能，它为显卡，声卡，网卡，MODEM等设备提供了连接接口，它的工作频率为33MHz/66MHz。32位数据宽度运行，最大传输速度 133MB/S；64位数据宽度运行，最大传输速度 528MB/S,主板上的 PCI插槽,(2)AGP（Accelerate Graphi

9、cs Port) 图形加速接口 P.189 AGP接口是一种显示卡专用的局部总线。严格的说，AGP不能称为总线，它与PCI总线不同，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显示卡，但在习惯上我们依然称其为AGP总线。 最初传输速度 266MB/S（AGP1X）,最高传输速度 2.1GB/S(AGP8X),主板上的AGP插槽,(3)USB总线(通用串行总线) P.181 USB1.1 传输速度最高 12MB/S USB2.0 传输速度最高 480MB/S USB用一个4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127个外部设备，并且不会损失带宽。USB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持USB功能的控制芯片组，USB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、扫描仪、摄像头、闪存盘等，几乎所有的外部设备。,USB接口,(4) 并行I/O接口(硬盘接口) P.180 IDE (Integrated Drive Electronics ) ATA（AT Attachment） IDE即“电子集成驱动器”，它的本意是指把“硬盘控制器”与“盘体”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

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