第3章 总线(1)

1、第3章 总线第3章 总线 总线的基本概念 IBM PC 总线 ISA 总线 EISA 总线 PCI 总线 AGP总线 PCMICA 总线 *PCI-Express总线 习题总线的基本概念 总线的优点： 模块化结构设计方法，简化系统设计； 各厂商的产品互相兼容； 便于系统扩充和升级； 便于故障诊断和维修。总线的基本概念总线的分类：片内总线，元件级总线(内总线），插件板级总线（系统总线），设备级总线（外总线）。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线，用于芯片一级的互连；而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线，用于插件板一级的互连；外部总线则是微机和外部设备之间的总线，微机作为一种设备

2、，通过该总线和其他设备进行信息与数据交换，它用于设备一级的互连。 *前端总线（FSB）：是将CPU连接到北桥芯片的总线。通常指外频(以前指系统总线的频率），如266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz、1066MHz、1333MHz几种，代表着CPU与内存之间的数据传输量（*数据位/8）。 *FSB=外频*4（Intel）/外频*2（AMD） 总线的基本概念 总线的组成：数据总线DB，地址总线AB，控制总线CB。（电源线和地线）。 总线的规范 机械规范：模板尺寸、总线插头、边沿连接器规格、位置 功能规范：引脚信号的名称与功能，相互作用的协议说明 电气规范：信号工作时的

3、高低电平、动态转换时间、负载能力及最大额定值总线的基本概念 总线的性能指标： 总线的定时协议 同步，异步，半同步 总线频宽 总线本身所能达到的最高数据传输速率。 总线传输率 系统在一定方式下总线所能达到的数据传输速率。 单位时间（如1秒）内所产生的脉冲个数称为频率（单位是Hz） CPU的主频，即CPU内核工作的时钟频率，时钟周期的倒数。 指令周期：取指周期和执行周期。IBM PC总线82848088808782828286828882598237A1916AD70A190D70PC BUSIRQ70DRQ30DACK30IOR/IOWMEMR/MEMWCLKAEN I/O CHCK I/OCH

4、 RDY 为什么有多个地线和电源线？ISA总线 PC总线：8位DB，20位AB，62Pin，适用于8086/8088。 ISA总线：16位DB，24位AB，98Pin，适用于80286，在80386及以后的CPU的主板上应用了很长时间，目前正逐渐被淘汰。向下兼容，即PC总线上的设备也可以用在ISA总线上。A1A31B1B31C1D1C18D18PC 总线ISA 总线接口插板布线图C、DA、BEISA总线 EISA总线：32位DB，32位AB，188Pin，适用于 8086/80486，同样也向下兼容，即原AT机上的各种插板也可以插在EISA总线上。A1A31B1B31C1D1C18D18EFH

5、GA、BE、FG、HC、D接口插板布线图PCI总线 局部总线：速度更快，介于CPU和ISA之间。适用于80486以上的CPU的主板。如VL总线，PCI总线。与其它总线不兼容。CPUMEMISA总线控制器硬盘适配器CRT适配器ISA总线局部总线控制器ISA总线控制器CPUMEM网络适配器CRT适配器FAX适配器打印机适配器ISA总线PCI总线PCI总线的特点 支持一种线性突发数据传输模式，即由一个地址顺序读写大量数据。 总线主控，任何一个有处理能力的外设都可暂时接管总线。 同步操作功能，确保CPU与总线同步操作。 PCI芯片将大量系统功能高度集成，而且AB和DB多路复用。 PCI总线与CPU时钟

6、频率无关，以其独特的中间缓冲器，独立于CPU ，不必担心外设在不同时钟频率下引起性能冲突。 自动设置参数（I/O端口，中断号等），即PnP。PCI总线的系统结构Processor桥/RAM控制器DRAMCache扩展总线桥 网卡显卡. 声卡IDE卡. PCI总线的接口信号 在PCI应用系统中，有主设备和从设备，主设备需要49根信号线，从设备至少需要47根 系统接口信号:CLK、RST。 地址数据接口信号：AD031/3263、C/BE03/47、PAR。 接口控制信号：FRAME、IRDY、TRDY、STOP、LOCK、IDSEL、DEVSREL 仲裁信号：REQ、GNT。 错误报告信号：PE

7、RR、SERR、 中断接口信号：INTA、INTB、INTC、INTD 其它接口信号：SBO、SDONEPCI总线的配置空间 00H01H:厂商标识，R/W，从扩展ROM装入。 02H03H：设备标识，R，从扩展ROM装入。 04H05H：PCI命令，W/R，未用。 06H07H：PCI状态，R，未用。 08H：版本标识，R，从扩展ROM装入。 09H0BH：设备类别码，R，从扩展ROM装入。设备ID厂商ID状态命令类别代码版本IDBIST头部类型延时定时器Cache行大小基地址寄存器卡总线CIS指针子系统ID子系统厂商ID扩展ROM基地址寄存器保留保留中断引脚中断请求线Max_LatMin_

8、Gnt015163100H04H08H0CH10H24H28H2CH30H34H38H3CH性能指针PCI总线的配置空间 0CH：高速缓存行大小，R，未用。 0DH：延时定时器，W/R，从扩展ROM装入。 0EH：首区类型，R，从扩展ROM装入。 0FH：内建自测区，R，从扩展ROM装入。 10H27H:基地址寄存器，高位R/W，低位R，从扩展ROM装入。 28H2FH：保留。设备ID厂商ID状态命令类别代码版本IDBIST头部类型延时定时器Cache行大小基地址寄存器卡总线CIS指针子系统ID子系统厂商ID扩展ROM基地址寄存器保留保留中断引脚中断请求线Max_LatMin_Gnt01516

9、3100H04H08H0CH10H24H28H2CH30H34H38H3CH性能指针PCI总线的配置空间30H：扩展ROM基地址，从扩展ROM装入。34H3BH：保留。3CH：中断线寄存器，R/W，从扩展ROM装入。3DH：中断引脚寄存器，R，从扩展ROM装入。3EH：最小允许，R，从扩展ROM装入。3FH：最大延时，R，从扩展ROM装入。40HFFH ：保留。设备ID厂商ID状态命令类别代码版本IDBIST头部类型延时定时器Cache行大小基地址寄存器卡总线CIS指针子系统ID子系统厂商ID扩展ROM基地址寄存器保留保留中断引脚中断请求线Max_LatMin_Gnt015163100H04H

10、08H0CH10H24H28H2CH30H34H38H3CH性能指针PCI接口基本结构AGP总线 AGP（Accelerated Graphics Port）加速图形端口是在PCI图形接口的基础上发展而来的。随着3 D游戏做得越来越复杂，使用了大量的3 D特效和纹理，使原来传输速率为133MB/S的PCI总线越来越不堪重负，因此高带宽的AGP才得以浮出水面。这是一种与PCI总线迥然不同的图形接口，它完全独立于PCI总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一起，使得3D图形数据省略了越过PCI总线的过程，从而很好地解决了低带宽PCI接口造成的系统瓶颈问题。可以说，AGP代替PCI成为新的图形端口是

11、技术发展的必然。AGP总线 主要目的是配合DIB双重独立总线技术和MMX多媒体技术，提高图形尤其是3D图形的显示能力。 图（A）表示用软件对MPEG2影像数据解压，然后通过PCI总线将数据传送到显卡。 图（B）表示将数据通过AGP传送到显卡。CPU芯片组内存显卡IDE CPU芯片组内存显卡IDE（A）（B）PCIPCIAGPAGP总线 最初的显示设备是采用PCI总线，工作频率为33MHz，数据模式为32bit，传输带宽为133MB/s。随着AGP 1.0规范的推出，AGP 1x和2x显示设备成为主流。1X模式的工作频率达到PCI总线的两倍66MHz，传输带宽理论上可达到266MB/s。2X工作

12、频率同样为66MHz，但是它使用正负沿（一个时钟周期的上升沿和下降沿）触发方式，在一个时钟周期的上下沿各传送一次数据，使传输带宽增加1倍，而这种触发信号的工作频率为133MHz，这样AGP 2X的传输带宽为266MB/s2（触发次数）532MB/s的高度。4X仍使用这种信号触发方式，只是利用两个触发信号在每个时钟周期分别引起两次触发，从而在一个时钟周期触发4次，这样在理论上就可以达到266MB/s2（单信号触发次数）2（信号个数）1064MB/s。AGP总线 AGP 8X作为新一代AGP并行接口总线，在数据传输频宽上和它的先辈AGP 4X一样都是32bit，但总线速度将达到史无前例的66MHz

13、8=533MHz，在数据传输带宽上也会达到2.1GB/s的高度，这些都是原来的AGP并行接口无法企及的。它的推出正好适应了现今CPU和GPU（图形工作站）的飞速发展。随着CPU主频的逐步提升以及GPU的性能的日新月异，系统单位时间内所要处理的3D图形和纹理越来越多，大量的数据要在极短的时间内频繁地在CPU和GPU之间反复交换，这使原来运行频率为66MHz的AGP接口已越来越跟不上它们交换的速度，系统的性能因此而大受影响，正像当年AGP取代PCI总线一样，AGP 8X终于走上了时代的舞台。AGP总线 在AGP 8X规范中，这种触发模式仍将使用，只是触发信号的工作频率变成266MHz，两个信号触发

14、点也变成每个时钟周期的上升沿，单信号触发次数为4次，这样它在一个时钟周期所能传输的数据就从AGP4X的4倍变成了8倍，理论传输带宽将可达到266MB/s4（单信号触发次数）2（信号个数）2128MB/s。 这是一种传输带宽高达2.1GB/S的新的显示接口规范，但是这只能算是AGP接口规范的绝唱，因为Intel已明确表示AGP 8x将会是最后一代的并行接口，接下来上场的将会是3GIO也就是正式命名为PCI Express的串行总线标准。PCMCIA扩展总线适用于笔记本电脑，可连接存储器、FAX/MODEM、网络适配器和硬盘驱动器等扩展设备。 支持三种类型的PC卡，长86mm，宽54mm，I类卡厚

15、3.3mm, 主要是存储器卡; II类卡厚5.5mm, 通常是modem卡或fax modem卡；III类卡厚10.5mm, 用作磁盘设备。 PCMCIA插槽也有三种规格: I型插一个I类卡; II型插一个II类卡或两个I类卡; III型插一个III类卡或一个II类卡和一个I类卡。 PCMCIA插槽在PC端为插针, 在卡端为插孔。PCMCIA总线有64个信号线, 16位数据线, 26位地址线, 其它一些控制线和电源线、地线。 PCMCIA插槽服务接口程序，相当于BIOS。其上是卡服务程序。应用程序必须通过卡服务程序的中断调用来访问PC卡。PCI-Express总线习题 1.解释下列名词：ISA EISA PCI AGP PCMCIA 。 2.总线分为那些类？总线的参数有哪些？