计算机维护与维修教程第六章.ppt

1、第6章系统总线接口。本章介绍了各种标准系统总线以及微机主板通用接口和专用接口的技术规格和特点，并介绍了它们的使用方法。6.1主板上的系统总线6.2系统输入/输出总线标准6.3系统设备接口，出口，6.1主板上的系统总线，6.1.1总线原理主板上的系统总线是传输数据的通道，就物理特性而言，它是并行的印刷线路。根据传输信号的不同，通常被称为地址总线、数据总线和控制总线。在数字电路中，逻辑信号1和0用电平表示。如果高电平表示1，低电平表示0，0被抽象为二进制数1和0，各种代码由数字二进制数组成，以表示各种信息，例如，具有7位二进制数的ASCII码表示英语字符。该系统处理各种信息，事实上，它处理二进制数

2、组，而且，它在总线上连续传输高电平和低电平信号。由于元件的性能有限，电路的工作速度也是有限的，也就是说，不可能在一秒钟内开关任何次数。我们称每秒系统总线电路总线频率的最高电平转换次数为f，其单位为MHz。频率f的倒数1/f称为总线时钟周期。总线分类总线可以大致分为四类：1片上总线片上总线也叫中央处理器总线。它位于中央处理器内部，是中央处理器内部各功能单元之间的连接。片上总线通过中央处理器的引脚延伸到外部，并与系统相连。2芯片间总线芯片间总线也称为本地总线。它是一条总线，直接连接在中央处理器和主板上的其他组件之间。系统总线：系统总线也称为系统输入输出总线。它是连接系统各种组件的主通道，它还具有不

3、同标准的总线扩展槽，这些扩展槽对外开放，以便各种系统功能扩展卡可以插入相应的总线插槽中与系统连接。4外部总线外部总线也称为通信总线。它是计算机之间数据通信的连接，如网络线路和电话线。外部总线通常借用其他电子行业的现有标准，如RS-232C和IE1364标准。总线6.1.3的组成本文主要介绍系统总线，即主板的系统输入输出总线和总线扩展槽。系统输入输出总线是数据总线、地址总线和控制总线的总称。数据总线传输可以双向传输的数据信号。行数，即总线宽度，取决于系统采用的中央处理器的字长索引。系统总线的宽度是指其数据线的位数。地址总线在一个方向上传输存储器(或输入输出接口)的地址信号。其行号与系统中使用的中

4、央处理器的地址线宽一致，这决定了中央处理器直接寻址的存储容量。控制总线传输由中央处理器和其它控制芯片发出的各种控制信号，如读/写周期读写、指令/代码传输数模、存储器或输入输出端口存取、系统复位等。系统中所有的本地电路都需要通过这三条总线相互连接，从而实现整个系统电路的互联。在主板上，系统输入/输出总线还连接到一些特定的插槽，向外界开放，以便各种外部扩展电路板可以连接到系统。这些插槽称为系统输入/输出总线扩展插槽。系统输入输出总线示意图如图6-1所示。图6-1微机系统输入输出总线，6.2系统输入输出总线标准。在计算机主板上使用最广泛的系统输入输出总线标准有ISA、VESA、PCI和AGP等。主板

5、上的系统总线插槽如图6-2所示。图6-2主板上的系统输入/输出总线插槽，6.2.1以前的总线标准1PC总线和ISA总线PC总线最初用于IBM PC/XT机器主板，并将继续用于未来的PC/AT和各种286和386兼容机器主板，以保留旧的PC扩展卡。它在ISA总线标准中被称为8位ISA总线，目前已被淘汰。PC总线与英特尔8088处理器兼容，因此它是一条8位总线，具有8位数据线和20位地址线，其直接内存寻址能力为220，即1MB。它的扩展槽是黑色的，有62个触点，每侧31个。电脑总线扩展槽的引脚配置如图6-3所示。图6-3个人计算机总线的扩展槽引脚配置ISA总线标准来自系统输入/输出总线和IBM个人

6、计算机/自动测试机主板使用的扩展槽，因此也称为自动测试总线。1987年，它成为国际通用总线标准ISA(工业标准体系结构)，即工业标准结构总线。ISA是为英特尔80286处理器设计的，因此它是一条16位总线，具有16位数据线和24位地址线，即直接内存寻址为16MB。其工作时钟为8.33兆赫兹，数据传输速率为8.33兆字节/秒。16位ISA总线在8位ISA总线插槽的延伸方向增加了一个具有36个触点的双排插槽，新增加的插槽引脚将8位数据和20位地址扩展为16位数据线和24位地址线。因此，16位ISA插槽与8位ISA插槽保持互换性，即16位ISA插槽也可以使用8位ISA卡。低速ISA标准与高速32位3

7、86、486和奔腾CPU是矛盾的，但是为了允许保留旧的ISA卡，主板仍然保留至少一个ISA插槽。ISA总线扩展槽的引脚配置如图6-4所示，槽的接触信号定义如表6-1所示。图6-4 ISA总线扩展槽，表6-1 ISA总线插槽信号定义，2MCA和EISA总线由于特定原因很少在电脑中使用。微通道体系结构，即微通道体系结构总线，起源于IBM PS/2计算机，是为32位英特尔80386处理器设计的。MCA是一条32位总线，具有32位数据线、32位地址线和4GB直接内存寻址。其工作时钟为33兆赫兹，数据传输速率提高到20兆字节/秒，可连接16个外设。由于多计算机分析技术是不开放的，并且与ISA不兼容，所以

8、将来很少在微型计算机上使用。EISA(extend industrial standard architecture)是扩展的ISA总线，由康柏和其他兼容机器制造商推出，旨在对抗IBM的32位MCA总线并保持与ISA总线的兼容性。EISA支持386中央处理器，是一个32位总线。它的32位地址也可以直接寻址4GB的内存。EISA的工作时钟为8.33兆赫，数据传输速率为33MB/秒。EISA的插槽形状与ISA相同，但在插槽底部添加了一行触点，以扩展32位数据、32位地址和控制信号。这样，EISA既可以用于32位扩展卡，也可以用于旧的8位和16位ISA扩展卡。在EISA插槽上，EISA卡可以更深地插

9、入，以便与下一排触点连接，从而支持32位。EISA的结构是由当时的技术制造的，所以非常昂贵，通常用于服务器和工作站。EISA总线扩展槽的引脚配置如图6-5所示。图6-5 EISA总线扩展槽，3VESA总线VESA(视频电子标准协会)总线以视频电子标准协会命名，也称为VL总线(VESA Local Bus)，即VESA本地总线。它是专为英特尔80486中央处理器系统的高速视频信号处理而设计的。VESA是一种32位高速总线，也可以扩展到64位。其工作时钟为33兆赫兹，最大允许值为66兆赫兹，数据传输速率高达133兆字节/秒。它有116个双排触点，分别提供32位数据线和32位地址线。因此，32位VE

10、SA总线插槽可以与16位ISA总线插槽互换，也就是说，ISA扩展卡也可以插入VESA扩展槽，但VESA扩展卡相对较长。只有使用VL总线扩展卡，它才能利用其32位高速总线。最典型的VESA显示卡是ET-4000 VGA和三叉戟9440 VL总线图形适配器。VL总线还允许50针插槽扩展到64位VESA总线。32位VESA总线扩展槽的引脚配置如图6-6所示。图6-6 VESA总线扩展槽，6.2.2目前，主流总线标准6.2.2.1 PCI总线PCI(外围组件互连)是外部设备互连总线。顾名思义，它的初衷是使外围主芯片能够快速接入系统。PCI是专为英特尔奔腾处理器设计的，也是一种高性能的个人电脑本地总线。

11、PCI是一条32位总线，工作时钟为33兆赫兹，数据传输速率为133兆字节/秒.PCI的高速性能使其能够支持各种高速设备，尤其是3D图形加速器卡。目前，PCI扩展卡已经成为微机高速扩展卡的主流，包括显示卡、声卡、调制解调器卡、网卡和显卡。目前，一些高端计算机上有64位的PCI总线，工作时钟提高到66兆赫，数据传输速率可达528兆字节/秒。PCI还具有以下优点：1PCI支持即插即用功能。2PCI总线支持突发数据传输模式，大大提高了总线的数据传输速率。3PCI支持总线主控和同步操作。4PCI采用复用技术，可以在有限的空间内增加总线宽度，提高总线利用率。PCI总线通过本地总线控制器与中央处理器相连，因

12、此PCI可以独立于中央处理器的主频和类型，并且被访问的PCI设备不影响中央处理器。PCI桥嵌入在主板的芯片组中，六个PCI扩展槽可以通过这个缓冲控制器同时工作。PCI ISA白色插槽独立结构，与ISA扩展卡不兼容。它的槽每边有62条线，总共124条线。64位PCI总线扩展槽在32位PCI插槽上扩展，每侧增加32条线路。PCI总线插槽分为5V电源和3.3V电源。为了避免这两个扩展卡的错误插入，3.3V插槽的定位止动键的位置被更改为针脚12和针脚13。电源为3.3V和5V的32位PCI总线扩展槽的引脚配置见图6-7。槽的接触信号见表6-2。图6-7 5v和3.3V电源的PCI扩展槽引脚配置6.2.

13、2.2 AGP总线AGP(加速图形端口)是英特尔为奔腾系统的图形控制器专门设计的系统总线结构，与奔腾的高速浮点计算能力非常匹配，而MMX技术AGP是一条32位数据总线，工作时钟为66兆赫，数据传输速率为264兆字节/秒，是PCI的两倍。第二代增强型AGP 2号的工作时钟为133兆赫兹，数据传输速率达到532兆字节/秒，是PCI的四倍。目前，奔腾三主板采用AGP 4，数据宽度扩展到64位，工作时钟133兆赫兹，数据传输速率高达1GB/秒.AGP总线直接将显示卡与主板的芯片组连接起来进行点对点传输，所以它不是通用总线，它只用于支持AGP图形加速卡。英特尔推出了支持AGP的440LX和BX芯片组。奔

14、腾二处理器、440BX和AGP的系统结构见图6-8。图6-8奔腾、440BX和AGP系统架构，AGP加速图形接口在个人电脑图形控制器和系统内存之间提供高速通道，使图形控制器能够直接从主内存执行纹理映射，而不受少量显示缓存的限制。AGP还有助于加速解码从中央处理器到图形控制器的视频流，而无需在视频内存中缓存预取的纹理，这使得3D程序运行更快。AGP插槽完全独立于原来的系统总线，与以前的图形控制芯片、PCI控制芯片和中央处理器不兼容。AGP槽是棕色的，两边有124个触点，上下两排，结构复杂。AGP扩展槽的引脚配置如图6-9所示。英特尔还推出了AGP专业插槽，以解决显卡的电源和散热问题。它比原来的A

15、GP插槽长，并占用了与其相邻的PCI插槽。图6-9主板上的AGP扩展槽、6.3系统设备接口和6.3.1设备接口前面已经充分说明了主机的重要性，但是作为一个有效的计算机系统，外部设备也是必不可少的。如果没有基本的外部存储设备和输入/输出设备，主机系统就不能运行并与用户交互。微型计算机的外部设备主要包括外部存储设备和输入输出设备。常用的外部存储器包括软盘和软盘驱动器、硬盘、光盘和光盘驱动器、磁带和磁带驱动器等。常用的输入设备包括键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、数码相机、摄像机和光笔，常用的输出设备包括监视器、打印机、功率放大器和绘图仪。安装新硬件时，通常会为其配置输入/输出端口地址。端口地址是中央处理

16、器访问和区分不同硬件设备的标志。任何设备占用不同的输入/输出端口地址，一个设备可能占用几个连续或不连续的输入/输出端口地址。例如，声卡可能占用16个连续的输入/输出端口地址0220-022FH。如果几个硬件被分配相同的输入输出端口地址，中央处理器就不能正确地访问它们，这些硬件就不能正常工作。此故障称为输入/输出端口地址冲突。由于外部设备各自的特点，主机和外围设备之间交换的信息载体形式(模拟、数字、电压、电流)以及数据传输速率和模式(串行和并行)会有所不同，因此需要在它们之间建立各种数据转换和缓冲接口，即各种规格的输入/输出接口端口。微型计算机采用的通信接口标准是计算机专用的，电气设备通用的，某些外围设备专用的，不同外部设备通用的。硬盘接口集成开发环境、键盘鼠标接口PS/2、显示接口(VGA端口)等特殊接口。通用输入输出通信接口根据不同的数据传输形式可分为串行接口和并行接口。串行接口使用一条线路按顺序逐位传输二进制数据，每个时钟传输一位，至少八个时钟可以传输一个字节的二进制数据。它的特点是电路简单但速度慢，适用于慢速和长距离的数据传输。例如，RS-232C串行接口用于鼠标、调制解调器和终端。并行接口使用8条线路同时传输8位1字节二进