系统总线及外围设备接口课件

1、系统总线及外围设备接口系统总线及外围设备接口 本章介绍了微机主板的各种标准系统本章介绍了微机主板的各种标准系统总线和通用、专用接口的技术规格特点，总线和通用、专用接口的技术规格特点，也介绍了它们的使用方法等。也介绍了它们的使用方法等。 第6章 系统总线及外围设备接口系统总线及外围设备接口第6章 系统总线及外围设备接口6.1 主板上的系统总线主板上的系统总线6.2 系统总线的标准6.3 外围设备接口系统总线及外围设备接口6.1 6.1 主板上的系统总线主板上的系统总线总线原理总线原理 主板上的系统总线是传输数据的通道，就主板上的系统总线是传输数据的通道，就物理特性而言就是一些并行的印刷电路导线，

2、物理特性而言就是一些并行的印刷电路导线，通常根据传送信号的不同将它们分别称为地址通常根据传送信号的不同将它们分别称为地址(address bus)(address bus)、数据、数据(data bus)(data bus)和控制和控制(Control bus)(Control bus)三大总线。三大总线。系统总线及外围设备接口 系统处理各种信息，实际上就是处理一组组二进制系统处理各种信息，实际上就是处理一组组二进制数，进一步说，就是在总线上不断传送高、低电平信号。数，进一步说，就是在总线上不断传送高、低电平信号。 由于元器件性能所限，电路的工作速度也是有限的，由于元器件性能所限，电路的工作速

3、度也是有限的，即不可能在一秒钟内开关任意多次。我们把即不可能在一秒钟内开关任意多次。我们把系统总线电系统总线电路每秒钟电平转换的最高次数，称为总线频率路每秒钟电平转换的最高次数，称为总线频率f f，单位为，单位为MHzMHz。频率。频率f f的倒数的倒数1/f1/f称为总线时钟周期。称为总线时钟周期。总线原理总线原理 ( (续续) )系统总线及外围设备接口 1 1片内总线片内总线: :片内总线也称为片内总线也称为CPUCPU总线。它总线。它位于位于CPUCPU处理器内部，是处理器内部，是CPUCPU内部各功能单元之内部各功能单元之间的连线，片内总线通过间的连线，片内总线通过CPUCPU的引脚延

4、伸到外的引脚延伸到外部与系统相连。部与系统相连。 2 2片间总线片间总线: :片间总线也称为局部总线片间总线也称为局部总线（Local BUSLocal BUS）。它是主板上）。它是主板上CPUCPU与其它一些部与其它一些部件间直接连接的总线。件间直接连接的总线。总线分类总线分类 系统总线及外围设备接口 3 3系统总线：系统总线：系统总线也称为系统系统总线也称为系统I/OI/O总线总线（System I/O BusSystem I/O Bus）。它是系统各个部件连接的）。它是系统各个部件连接的主要通道，它还具有不同标准的总线扩展插槽对主要通道，它还具有不同标准的总线扩展插槽对外部开放，以便各种

5、系统功能扩展卡插入相应的外部开放，以便各种系统功能扩展卡插入相应的总线插槽与系统连接。总线插槽与系统连接。 4 4外部总线外部总线: :外部总线也称为通信总线。它外部总线也称为通信总线。它是电脑与电脑之间数据通信的连线，如是电脑与电脑之间数据通信的连线，如RS-232CRS-232C、IE1364IE1364标准等。标准等。总线分类总线分类 ( (续续) )系统总线及外围设备接口系统系统I/OI/O总线是数据、地址和控制总线的总称。总线是数据、地址和控制总线的总称。n 数据总线传送的是数据信号，双向。系统总线的数据总线传送的是数据信号，双向。系统总线的宽度是指其数据线的位数。宽度是指其数据线的

6、位数。n 地址总线传送的是内存（或地址总线传送的是内存（或I/OI/O接口）的地址信接口）的地址信号，单向。它的线数与系统采用的号，单向。它的线数与系统采用的CPUCPU的地址线宽的地址线宽度一致，它决定了度一致，它决定了CPUCPU直接寻址的内存容量。直接寻址的内存容量。n控制总线传送的是控制总线传送的是CPUCPU和其它控制芯片发出的各种和其它控制芯片发出的各种控制信号。控制信号。 系统总线构成：系统总线构成：系统总线及外围设备接口系统中的各个局部电路均需通过这三大总线互系统中的各个局部电路均需通过这三大总线互相连接，实现了全系统电路的互连。在主板上，系统相连接，实现了全系统电路的互连。在

7、主板上，系统I/OI/O总线还连接到一些特定的插槽上去对外开放，以便总线还连接到一些特定的插槽上去对外开放，以便于外部的各种扩展电路板连入系统。插座被称为系统于外部的各种扩展电路板连入系统。插座被称为系统I/OI/O总线扩展插槽（总线扩展插槽（System Input/Output Bus System Input/Output Bus Expanded SlotExpanded Slot）。系统）。系统I/OI/O总线的示意图如图总线的示意图如图6-16-1。系统总线构成：系统总线构成：（续）（续）系统总线及外围设备接口图图6-1 6-1 微机的系统微机的系统I/OI/O总线总线系统总线及外

8、围设备接口第6章 系统总线及外围设备接口6.1 主板上的系统总线6.2 系统总线的标准系统总线的标准6.3 外围设备接口系统总线及外围设备接口6.2 系统I/O总线的标准以往的总线标准以往的总线标准目前主流总线标准目前主流总线标准 前总线前总线 系统总线及外围设备接口6.2 系统I/O总线的标准主板上的系统主板上的系统I/OI/O总线总线 PCPC机主板上采用最多的系统机主板上采用最多的系统I/OI/O总线标准有总线标准有ISAISA、VESAVESA、PCIPCI和和AGPAGP等，稍早的主板仍保留着等，稍早的主板仍保留着ISAISA，但目前，但目前主要是使用主要是使用PCIPCI和和AGP

9、AGP。主板上的系统总线插槽如图。主板上的系统总线插槽如图6-26-2所示。所示。系统总线及外围设备接口n图图6-2 6-2 主板上的系统主板上的系统I/OI/O总线插槽总线插槽主板上的系统主板上的系统I/O总线插槽总线插槽系统总线及外围设备接口最初用于最初用于IBM PC/XTIBM PC/XT主板，在以后的主板，在以后的PC/ATPC/AT和各种和各种286286、386386兼容机主板上继续使用。目前已被淘汰。兼容机主板上继续使用。目前已被淘汰。 PCPC总线是配合总线是配合Intel 8088Intel 8088处理器的，因此是处理器的，因此是8 8位总线，位总线，具有具有8 8位数据

10、线和位数据线和2020位地址线，直接内存寻址能力为位地址线，直接内存寻址能力为2 22020即即1MB1MB。它的扩展插槽是黑色的，有。它的扩展插槽是黑色的，有6262个触点，分列两边，每个触点，分列两边，每边边3131个。个。PCPC总线扩展插槽的引脚配置如图总线扩展插槽的引脚配置如图6-36-3所示。所示。系统总线及外围设备接口 PCPC总线是配合总线是配合Intel 8088Intel 8088处理器的，因此是处理器的，因此是8 8位位总线，具有总线，具有8 8位数据线和位数据线和2020位地址线，直接内存寻址能位地址线，直接内存寻址能力为力为2 22020即即1MB1MB。它的扩展插槽

11、是黑色的，有。它的扩展插槽是黑色的，有6262个触点，个触点，分列两边，每边分列两边，每边3131个。个。PCPC总线扩展插槽的引脚配置如总线扩展插槽的引脚配置如图图6-36-3所示。所示。n图图6-3 PC6-3 PC总线扩展插槽的引脚配置总线扩展插槽的引脚配置系统总线及外围设备接口 来源于来源于IBM PC/ATIBM PC/AT机主板，称为机主板，称为ATAT总线（总线（AT BusAT Bus），），8787年年成为国际通用总线标准成为国际通用总线标准ISAISA（Industry Standard Industry Standard ArchitectureArchitecture）

12、即工业标准结构总线。）即工业标准结构总线。 ISAISA是针对是针对8028680286设计的，设计的，8/168/16位总线，地址线位总线，地址线2424位，即位，即直接寻址直接寻址16MB16MB。时钟是。时钟是8.33MHz8.33MHz。 1616位位ISAISA总线在总线在8 8位位ISAISA总线插槽的沿伸方向上增加了一个总线插槽的沿伸方向上增加了一个双排共双排共3636触点的插槽，因此触点的插槽，因此1616位位ISAISA插槽同插槽同8 8位位ISAISA插槽保持了插槽保持了互换性，即互换性，即1616位位ISAISA槽也可以使用槽也可以使用8 8位位ISAISA卡。卡。系统总

13、线及外围设备接口 低速低速ISAISA标准与高速的标准与高速的3232位位386386、486486和和Pentium CPUPentium CPU形成了一定的矛盾，但为了允许保留形成了一定的矛盾，但为了允许保留使用老的使用老的ISAISA卡，主板仍保留至少一个卡，主板仍保留至少一个ISAISA插槽。插槽。ISAISA总线扩展插槽的引脚配置如图总线扩展插槽的引脚配置如图6-46-4所示。所示。图图6-4 ISA6-4 ISA总线扩展插槽总线扩展插槽系统总线及外围设备接口 MCAMCA（Micro Channel ArchitectureMicro Channel Architecture）即微

14、通道）即微通道结构总线来源于结构总线来源于IBM PS/2IBM PS/2机，是为机，是为80386 80386 设计的。是设计的。是3232位总线，地址线位总线，地址线3232位，直接内存寻址为位，直接内存寻址为4GB4GB。时钟。时钟为为33MHz33MHz，可以接，可以接1616个外设。个外设。 由于由于MCAMCA技术不开放，且与技术不开放，且与ISAISA不兼容，以后在微不兼容，以后在微机上很少使用。机上很少使用。系统总线及外围设备接口 EISA总线总线是一种反垄断的产物，由是一种反垄断的产物，由Compaq等等9家公司于家公司于1988年联合开发。借鉴了年联合开发。借鉴了MCA的优

15、势，的优势，即包含所有即包含所有MCA的功能，同时又兼容的功能，同时又兼容ISA的产品。的产品。总线传输率可达总线传输率可达33MB/SEISA-2总线传输率理论上可达总线传输率理论上可达132MB/S 和和MCA一样，由于受专利权的保护，使用起一样，由于受专利权的保护，使用起来代价比较高，因此也没有广泛流行起来。来代价比较高，因此也没有广泛流行起来。系统总线及外围设备接口nEISAEISA既可用于既可用于3232位扩展卡，又可兼容老的位扩展卡，又可兼容老的8 8位、位、1616位位ISAISA扩展卡。在扩展卡。在EISAEISA插槽上，插槽上，EISAEISA卡可以更深地卡可以更深地插入，以

16、便与下一排触点连接，取得插入，以便与下一排触点连接，取得3232位支持。位支持。 nEISAEISA的结构用当时的工艺技术制做是比较复杂的，的结构用当时的工艺技术制做是比较复杂的，因而成本很高，通常用于服务器和工作站。因而成本很高，通常用于服务器和工作站。EISAEISA总线扩展插槽的引脚配置如图总线扩展插槽的引脚配置如图6-56-5所示。所示。系统总线及外围设备接口图图6-5 EISA6-5 EISA总线扩展插槽总线扩展插槽系统总线及外围设备接口5. 5. VESAVESA总线（总线（ VLB VLB总线）总线） 随着计算机速度的提高，总线速度已经满随着计算机速度的提高，总线速度已经满足不了

17、系统的要求，成为总线速度的瓶颈现象足不了系统的要求，成为总线速度的瓶颈现象，首先内存移到了自己的专用总线上。，首先内存移到了自己的专用总线上。 同样为了提高视频特征，将视频适配器从同样为了提高视频特征，将视频适配器从ISA总线移到内存总线上。总线移到内存总线上。 VESAVESA 对对32位微处理位微处理器直接访问，最大总线速度可达器直接访问，最大总线速度可达50MHz，大大，大大提高了许多扩展卡，尤其是显卡的速度提高了许多扩展卡，尤其是显卡的速度。系统总线及外围设备接口 VESAVESA是在是在ISAISA总线的黑色插槽的延伸方向上总线的黑色插槽的延伸方向上增加了一个新的浅色插槽，它有双排共

18、增加了一个新的浅色插槽，它有双排共116116个触个触点，单独提供点，单独提供3232位数据线和位数据线和3232位地址线。因此位地址线。因此3232位的位的VESAVESA总线槽同总线槽同1616位的位的ISAISA总线槽保持了互换总线槽保持了互换性，即在性，即在VESAVESA扩展槽上也可以插扩展槽上也可以插ISAISA扩展卡，只扩展卡，只是是VESAVESA扩展卡比较长。如图扩展卡比较长。如图6-66-6所示。所示。系统总线及外围设备接口图图6-6 VESA6-6 VESA总线扩展插槽总线扩展插槽系统总线及外围设备接口 PCIPCI（Peripheral Component Interc

19、onnectPeripheral Component Interconnect）即外部）即外部设备互联总线，顾名思义，它的初衷就是使外设主芯片能设备互联总线，顾名思义，它的初衷就是使外设主芯片能快捷地连入系统。快捷地连入系统。PCIPCI是专门为是专门为Intel PentiumIntel Pentium处理器设计处理器设计的，它也是一种高性能的的，它也是一种高性能的PCPC机局部总线（机局部总线（Local BusLocal Bus）。）。 PCI总线于总线于1992年发布，目前使用的标准是年发布，目前使用的标准是PCI2.2版，版，有有5种类型。最常使用的是种类型。最常使用的是32位位/3

20、3M的的PCI总线总线系统总线及外围设备接口PCIPCI总线类型：总线类型：PCI总线类型总线宽度（bit）总线速度（MHz）数据周期/时钟周期带宽（MB/sec）PCI32331133PCI 66MHz32661266PCI 64位64331266PCI 66MHz/64位64661533PCI-X6413311066 系统总线及外围设备接口 PCIPCI总线在系统中的地位：总线在系统中的地位：系统总线及外围设备接口PCIPCI还有如下优点：还有如下优点： 1 1PCIPCI支持支持PnPPnP（Plug and PlayPlug and Play）即插即用功能。）即插即用功能。 2 2PC

21、IPCI总线支持猝发传送，大大提高了总线的数据传总线支持猝发传送，大大提高了总线的数据传输率。输率。 3 3PCIPCI支持总线主控和同步操作。支持总线主控和同步操作。 4 4PCIPCI采用多路复用技术，可以在有限的空间里加大采用多路复用技术，可以在有限的空间里加大总线宽度，提高总线利用率。总线宽度，提高总线利用率。 5 5PCIPCI可以不依赖于可以不依赖于CPUCPU的主频和种类，接入的的主频和种类，接入的PCIPCI设设备也不影响备也不影响CPUCPU。 系统总线及外围设备接口PCIPCI总线识别：总线识别：64位、位、33M的的PCI64位、64M的PCI32位、33M的PCI1、6

22、4位的位的PCI主要主要用在服务器用在服务器2、还有一种、还有一种PCI也也经常用户于服务器：经常用户于服务器：32位位/66M，台式一，台式一般用般用32位位/33M的的PCI 系统总线及外围设备接口 64 64位的位的PCIPCI总线扩展槽是在总线扩展槽是在3232位位PCIPCI插槽上延长，插槽上延长，每边增加每边增加3232线而成。线而成。 PCIPCI总线插槽分为总线插槽分为5V5V供电电源和供电电源和3.3V3.3V供电电源两供电电源两种，为避免这两种不同的扩展卡插错，种，为避免这两种不同的扩展卡插错，3.3V3.3V的插槽的的插槽的定位挡片定位挡片KeyKey的位置改设在的位置改

23、设在1212、1313引脚处。电源为引脚处。电源为3.3V3.3V和和5V5V的的3232位位PCIPCI总线扩展插槽的引脚配置如图总线扩展插槽的引脚配置如图6-76-7所示。所示。插槽的触点信号定义如表插槽的触点信号定义如表6-26-2。PCIPCI插槽：（续）插槽：（续） 系统总线及外围设备接口n图图6-7 5V6-7 5V和和3.3V3.3V电源的电源的PCIPCI扩展槽的引脚配置扩展槽的引脚配置 系统总线及外围设备接口表 6-2 PCI 总线插槽的信号定义5V 电源 PCI3.3V 电源 PCI触点号A 行B 行A 行B 行1-TRST-12V-TRST-12V2+12VTCK+12V

24、TCK3TMSGNDTMSGND4TDITDOTDITDO5+5V+5V+5V+5V6-INTA+5V-INTA+5V7-INTC-INTB-INTC-INTB8+5V-INTD+5V-INTD9RESERVED-PRSNT1RESERVED-PRSNT1 系统总线及外围设备接口10+5V（I/O）RESERVED+3.3V（I/O）RESERVED11RESERVED-PRSNT2RESERVED-PRSNT212GNDGNDKEY（GND）KEY（GND）13GNDGNDKEY（GND）KEY（GND）14RESERVEDRESERVEDRESERVEDRESERVED15-RSTGND-

25、RSTGND16+5V（I/O）CLK+3.3V（I/O）CLK17-GNTGND-GNTGND18GND-REQGND-REQ19RESERVED+5V（I/O）RESERVED+3.3V（I/O）20A/D30A/D31A/D30A/D3121+3.3VA/D29A/D30A/D2922A/D28GNDA/D28GND23A/D26A/D27A/D26A/D27 系统总线及外围设备接口24GNDA/D25GNDA/D2525A/D24+3.3VA/D24+3.3V26IDSEL-C/BE3IDSEL-C/BE327+3.3VA/D23+3.3VA/D2328A/D22GNDA/D22GND

26、29A/D20A/D21A/D20A/D2130GNDA/D19GNDA/D1931A/D18+3.3VA/D18+3.3V32A/D16A/D17A/D16A/D1733+3.3V-C/BE2+3.3V-C/BE234-FRAMEGND-FRAMEGND35GND-IRDYGND-IRDY36-TRDY+3.3V-TRDY+3.3V37GND-DEVSELGND-DEVSEL38-STOPGND-STOPGND 系统总线及外围设备接口39+3.3V-LOCK+3.3V-LOCK40SDONE-PERRSDONE-PERR41-SBO+3.3V-SBO+3.3V42GND-SERRGND-SE

27、RR43PAR+3.3VPAR+3.3V44A/D15-C/BE1A/D15-C/BE145+3.3VA/D14+3.3VA/D1446A/D13GNDA/D13GND47A/D11A/D12A/D11A/D1248GNDA/D10GNDA/D1049A/D09GNDA/D09GND50KEY（GND）KEY（GND）GNDGND51KEY（GND）KEY（GND）GNDGND 系统总线及外围设备接口52-C/BE0A/D08-C/BE0A/D0853+3.3VA/D07+3.3VA/D0754A/D06+3.3VA/D06+3.3V55A/D04A/D05A/D04A/D0556GNDA/D

28、03GNDA/D0357A/D02GNDA/D02GND58A/D00A/D01A/D00A/D0159+5V（I/O）+5V（I/O）+3.3V（I/O）+3.3V（I/O）60-REQ64-ACK64-REQ64-ACK6461+5V+5V+5V+5V62+5V+5V+5V+5V 系统总线及外围设备接口 AGPAGP（Accelerate Graphic PortAccelerate Graphic Port）即加速）即加速图形接口，它是图形接口，它是IntelIntel专门为专门为Pentium Pentium 系统的系统的图形控制器设计的系统总线结构，它十分默契地图形控制器设计的系统总

29、线结构，它十分默契地配合着配合着Pentium Pentium 的高速浮点运算能力和的高速浮点运算能力和MMXMMX技技术，目前几乎垄断了术，目前几乎垄断了3D3D图形加速卡的接口。图形加速卡的接口。 系统总线及外围设备接口AGPAGP端口类型：端口类型： 定义了定义了66MHz66MHz时钟速度及时钟速度及1x1x或或2x2x使用使用3.3V3.3V的信号。的信号。AGPAGP规范规范2.02.0发布于发布于19981998年年5 5月，增加了月，增加了4x4x信号及信号及1.5V1.5V的工作能的工作能力。力。AGPAGP规范最近版本是于规范最近版本是于 20002000年年8 8月发布的

30、月发布的AGP 8xAGP 8x。AGP总线类型总线宽度（Bit）总线速度（MHz）数据周期/时钟周期带宽（MB/sec）AGP32661266AGP 2x32662533AGP 4x326641066AGP 8x326682133 系统总线及外围设备接口AGPAGP槽识别槽识别 系统总线及外围设备接口 AGP总线将显示卡与主板的芯片组直接相连，进行点对点传输，所以它不是那种通用性的总线，它只用于支持AGP图形加速卡。Intel公司推出了支持AGP的440LX和BX等芯片组。Pentium II CPU、440BX和AGP的系统结构如图6-8。AGPAGP总线的系统结构：总线的系统结构： 系统

31、总线及外围设备接口图图6-8 6-8 Pentium Pentium 、440BX440BX和和AGPAGP系统系统结构结构AGPAGP总线的系统结构：总线的系统结构：（续续） 系统总线及外围设备接口 AGPAGP在在PCPC图形控制器和内存之间提供了高图形控制器和内存之间提供了高速通道，可使图形控制器直接从主内存执行纹速通道，可使图形控制器直接从主内存执行纹理映射，而不必局限于少量的显存中。理映射，而不必局限于少量的显存中。AGPAGP还还有助于加速从有助于加速从CPUCPU到图形控制器的解码视频流，到图形控制器的解码视频流，不需要将预取的纹理缓存到显存中，这使得不需要将预取的纹理缓存到显存

32、中，这使得3D3D程序运行更快。程序运行更快。 AGPAGP总线的系统结构：总线的系统结构：（续续） 系统总线及外围设备接口3. PCI Express3. PCI Express总线总线PCI总线技术面临的几个的问题：总线技术面临的几个的问题：最高带宽最高带宽133MB/s 工作频率只有工作频率只有33MHz IRQ共享问题共享问题 主板铜布线工艺主板铜布线工艺 设备数目限制设备数目限制 系统总线及外围设备接口PCI ExpressPCI Express总线总线: :2003年年7月发布月发布PCI ExpressPCI Express从名称上来看似乎同从名称上来看似乎同PCI有着很大的关有

33、着很大的关系，但实际上这并不是系，但实际上这并不是PCI技术的延续（不是新的具技术的延续（不是新的具有更高带宽的有更高带宽的PCI技术，也更不是一个驱动程序或者技术，也更不是一个驱动程序或者一个升级补丁）一个升级补丁） PCI Express不只要取代不只要取代PCI及及AGP的插槽，同时也的插槽，同时也将是一些电脑内部系统连接接口，如处理器、绘图、将是一些电脑内部系统连接接口，如处理器、绘图、网络及磁盘的网络及磁盘的I/O子系统芯片间的连接。子系统芯片间的连接。 系统总线及外围设备接口PCI Express主要技术特性和优势：主要技术特性和优势： 设备间点对点的串行连接设备间点对点的串行连接

34、 单针高带宽单针高带宽 弹性总线带宽弹性总线带宽 低功耗和电源管理功能低功耗和电源管理功能 支持热插拔、热交换支持热插拔、热交换 支持同步数据传输支持同步数据传输 通过中央通过中央I/O桥芯片进行主桥传送或者通过交换器进行对等传送桥芯片进行主桥传送或者通过交换器进行对等传送 分包和分层协议机制分包和分层协议机制 支持多虚拟通道每物理通道支持多虚拟通道每物理通道 端到端和连接层的数据集成端到端和连接层的数据集成 PCI层的错误处理和高级错误报告层的错误处理和高级错误报告 采用小尺寸接口，节省空间采用小尺寸接口，节省空间 软件层兼容软件层兼容PCI 系统总线及外围设备接口PCI ExpressPC

35、I Express总线识别：总线识别： PCI Express接口根据总线接口对位宽的接口根据总线接口对位宽的要求不同而有所差异，分为要求不同而有所差异，分为PCI Express1X、2X、4X、8X、16X甚至甚至32X ，下面是几种，下面是几种PCI Express接口插槽图：接口插槽图： 系统总线及外围设备接口PCI ExpressPCI Express总线识别：总线识别：（续）（续） 系统总线及外围设备接口 前总线（前总线（FSBFSB） 前总线前总线FSBFSB（Front Side Bus ）是）是CPUCPU和外和外界交换数据的最主要通道，界交换数据的最主要通道，CPUCPU就

36、是通过前端总就是通过前端总线（线（FSBFSB）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片）连接到北桥芯片，进而通过北桥芯片和内存、显卡交换数据。因此前端总线的数据和内存、显卡交换数据。因此前端总线的数据传输能力对计算机整体性能作用很大传输能力对计算机整体性能作用很大 。系统总线及外围设备接口第6章 系统总线及外围设备接口6.1 主板上的系统总线6.2 系统总线的标准6.3 外围设备接口外围设备接口系统总线及外围设备接口6.3 6.3 外围设备接口外围设备接口 主板上的设备接口主板上的设备接口 主机的重要性前面已经充分说明了，但是作为一主机的重要性前面已经充分说明了，但是作为一个有效的计算机系统，外部设

37、备也是不可或缺的。如个有效的计算机系统，外部设备也是不可或缺的。如果没有最基本的外存设备和输入输出设备，计算机主果没有最基本的外存设备和输入输出设备，计算机主机系统就无法运行和与用户交互。机系统就无法运行和与用户交互。 微型计算机的外部设备主要包括外存设备和输入微型计算机的外部设备主要包括外存设备和输入输出设备（输出设备（I/OI/O设备），常用的外部存储器有软盘和软设备），常用的外部存储器有软盘和软盘驱动器、硬盘、光盘和光盘驱动器、磁带和磁带机盘驱动器、硬盘、光盘和光盘驱动器、磁带和磁带机等，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、等，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、数码相机

38、、摄像机和光笔等，常用的输出设备有显示数码相机、摄像机和光笔等，常用的输出设备有显示器、打印机、功放扬声器和绘图仪等。器、打印机、功放扬声器和绘图仪等。系统总线及外围设备接口 由于外部设备各自的特点，主机与外设间由于外部设备各自的特点，主机与外设间交换的信息载体形式（模拟、数字、电压、电交换的信息载体形式（模拟、数字、电压、电流）、数据传送的速率和方式（串行、并行）流）、数据传送的速率和方式（串行、并行）等都会有所不同，因此必须在它们之间建立多等都会有所不同，因此必须在它们之间建立多种数据转换和缓冲的界面，这就是各种规格的种数据转换和缓冲的界面，这就是各种规格的输入输出接口（输入输出接口（In

39、put/Output Interface Input/Output Interface PortPort），简称），简称I/OI/O接口。接口。6.3 6.3 外围设备接口外围设备接口系统总线及外围设备接口 微机采用的通信接口标准有计算机专用的也微机采用的通信接口标准有计算机专用的也有电器设备领域通用的，有某一类外设专用的也有电器设备领域通用的，有某一类外设专用的也有不同外部设备通用的。专用接口如硬盘接口有不同外部设备通用的。专用接口如硬盘接口IDEIDE、键盘鼠标接口、键盘鼠标接口PS/2PS/2和显示器接口（和显示器接口（VGAVGA口）口）等。通用等。通用I/OI/O通信接口按其数据传送

40、的形式不同通信接口按其数据传送的形式不同可以分为串行接口和并行接口两大类。可以分为串行接口和并行接口两大类。 6.3 6.3 外围设备接口外围设备接口系统总线及外围设备接口1. 串行端口串行端口RS232C： 串行是指发送一个字节字符的八位二进制串行是指发送一个字节字符的八位二进制位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是位时是按顺序一位一位的发送了，而接收也是一位一位地接收，而不是八位同时传送。一位一位地接收，而不是八位同时传送。 计算机系统一般都有一个或两个串行端口，计算机系统一般都有一个或两个串行端口，通常位于系统的后部。这些内置的串口可以通通常位于系统的后部。这些内置的串口可以通过主板上

41、的过主板上的Super I/OSuper I/O芯片控制芯片控制 串行端口串行端口系统总线及外围设备接口 PC PC机通常配置有两个机通常配置有两个RS-232CRS-232C异步串行通信接口。异步串行通信接口。串口一的逻辑名为串口一的逻辑名为COM1/COM3COM1/COM3，9 9针针D D型插座，通常用来型插座，通常用来接鼠标。串口二的逻辑名为接鼠标。串口二的逻辑名为COM2/COM4COM2/COM4，2525针针D D型插座，型插座，连接连接ModemModem、数码相机和磁卡机等外设。串行接口的、数码相机和磁卡机等外设。串行接口的9 9针和针和2525针插座针孔配置见图针插座针孔

42、配置见图6-106-10，各针孔的信号定义，各针孔的信号定义如表如表6-36-3。串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口n图图6-10 6-10 串口插座针孔配置串口插座针孔配置串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口表 6-3 RS-232C 串口信号定义9 针串口25 针串口信号功能方向32TXD发送数据O23RXD接收数据I74RTS请求发送O85CTS允许发送I66DSR数据装置就绪I57GND信号地18DCD数据载波检测I420DTR数据终端就绪O922R响铃指示I串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口串口的配置：串口的配置： n在

43、在PC机中，一般可为机中，一般可为com1/com2两个串口进行两个串口进行参数配置。参数配置。BIOS生产商从来没有将支持生产商从来没有将支持COM3和和COM4的信息写入的信息写入BIOS，Dos不能配置串口不能配置串口 n想增加除标准的想增加除标准的COM1和和COM2之外的串口，那之外的串口，那么必须确保这些串口使用了惟一和不冲突的中断。么必须确保这些串口使用了惟一和不冲突的中断。如果购买子串口适配卡，并想通过使用该卡来获如果购买子串口适配卡，并想通过使用该卡来获得除标准的得除标准的COM1和和COM2外的端口，那么要确外的端口，那么要确保这些端口没有使用保这些端口没有使用IRQ3和和

44、IRQ4。最新的。最新的PCI串口卡具有共享串口卡具有共享IRQ的特性，允许的特性，允许COM3以上的以上的串口使用单独的串口使用单独的IRQ而不会发生冲突。而不会发生冲突。 串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口2. USB2. USB通用串行总线通用串行总线 nUSB（通用串行总线）是一种外部设备总线标准，它（通用串行总线）是一种外部设备总线标准，它的设计为的设计为PC的外部连接设备带来了即插即用功能。的外部连接设备带来了即插即用功能。 nUSB在同一台计算机上最多可以同时支持在同一台计算机上最多可以同时支持127台设备台设备的运行，并且还支持将外设为插入的点，使用简单的

45、运行，并且还支持将外设为插入的点，使用简单这个标志用来表示这个标志用来表示USB的电缆、连接器、集线器和外部设备的电缆、连接器、集线器和外部设备 串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口USBUSB技术技术: : nUSB 1.1版被定义为通过简单的版被定义为通过简单的4线连接以线连接以12Mbit/秒（或秒（或1.5Mbit/秒）的速率运行。秒）的速率运行。该总线支持多达该总线支持多达127台设备并且使用了级联台设备并且使用了级联-星形的拓扑结构，该结构由星形的拓扑结构，该结构由PC内的扩展集线内的扩展集线器、所有的器、所有的USB外设，甚至是独立的集线器盒外设，甚至是独立的

46、集线器盒所构成。所构成。 nUSB 2.0比比USB 1.1要快要快40倍，可以支持的传倍，可以支持的传输速率达输速率达480Mbit/sec或或60MB/sec nUSB也带有一个慢一些的也带有一个慢一些的1.5Mbit/秒的子通秒的子通道。该子通道的连接机构可以用于慢速接口设道。该子通道的连接机构可以用于慢速接口设备，例如键盘和鼠标。备，例如键盘和鼠标。 串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口USBUSB连接器连接器: :nUSB规定了两种不规定了两种不同的连接器，称为同的连接器，称为A系列和系列和B系列。系列。A系系列连接器是为那些电列连接器是为那些电缆要永久连接的设备

47、缆要永久连接的设备设计的设计的 , B系列连接系列连接器是为需要可分离电器是为需要可分离电缆的设备设计的缆的设备设计的 A系列和B系列的USB插头和插座 串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口USBUSB连接器：连接器：( (续续) )n产品标签标明那些设备支持1.1和2.0USB-IF符合USB1.1的新标签（左）和USBIF符合USB2.0的新标签（右） 串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围设备接口USBUSB的特点：的特点：速度快、双向、同步、低成本、可动态加入速度快、双向、同步、低成本、可动态加入（热拔插）（热拔插）使用方便、连接单一、自动识别。使用方便、连接单一、自动识别。适用范围宽、连接灵活：适用范围宽、连接灵活：独立供电。独立供电。USBUSB接口提供内置电源，接口提供内置电源，USBUSB电源电源能向低压设备提供能向低压设备提供5 5伏的电源。伏的电源。串行端口串行端口 ( (续续) )系统总线及外围