第4章總線技術(shù)

1、COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 1第第4章章 總線技術(shù)總線技術(shù) 總線是一組信號(hào)線的集合，是一種在各模塊間傳送信息的公共通路。在微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，利用總線實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部、印刷電路板各部件之間、機(jī)箱內(nèi)各插件板之間、主機(jī)與外部設(shè)備之間或系統(tǒng)與系統(tǒng)之間的連接與通信。總線是構(gòu)成微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的重要技術(shù)，總線設(shè)計(jì)好壞會(huì)直接影響整個(gè)微機(jī)系統(tǒng)的性能、可靠性、可擴(kuò)展性和可升級(jí)性。由于總線在系統(tǒng)中的重要地位，微機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開發(fā)人員，先后推出許多種總線標(biāo)準(zhǔn)。總線標(biāo)準(zhǔn)一般以兩種方式推出：一種是某公司在開發(fā)自己的微機(jī)系統(tǒng)時(shí)所采用的一種總線，而其它兼容機(jī)廠商都按其公布的總線規(guī)范開發(fā)相配

2、套的產(chǎn)品并進(jìn)入市場(chǎng)。這種總線被國(guó)際工業(yè)界廣泛支持，有的還被國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織加以承認(rèn)并授予標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)。另一種是由國(guó)際權(quán)威機(jī)構(gòu)或多家大公司聯(lián)合制訂的總線標(biāo)準(zhǔn)。前一種先有產(chǎn)品后有標(biāo)準(zhǔn)。如IBM PC/AT機(jī)上使用的ISA總線。后者先有標(biāo)準(zhǔn)后有產(chǎn)品。隨著微機(jī)系統(tǒng)的更新?lián)Q代，有的總線仍在發(fā)展完善如STD SUB、MULTI BUS等。而有的就逐漸衰亡甚至被淘汰。本章將簡(jiǎn)要介紹幾種流行的標(biāo)準(zhǔn)總線。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 24.1 總線的基本概念總線的基本概念 4.1.1 總線分類 總線按系統(tǒng)傳輸信息的不同可分為三類：數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線。數(shù)據(jù)總線用來在各功能部

3、件之間傳輸數(shù)據(jù)信息，它是雙向的傳輸總線，其位數(shù)與機(jī)器字長(zhǎng)、存儲(chǔ)字長(zhǎng)有關(guān)，一般為8位、16位、32位、64位。數(shù)據(jù)總線的條數(shù)稱為數(shù)據(jù)總線的寬度。地址總線主要用來指出數(shù)據(jù)總線上源數(shù)據(jù)或目的數(shù)據(jù)在主存儲(chǔ)單元或I/O端口的地址。地址總線為單向傳輸，其寬度一般為16位、20位、24位、32位、64位?？刂瓶偩€是用來傳輸各種控制信號(hào)的傳輸線。通常一條控制信號(hào)線的信號(hào)傳輸是單方向的，當(dāng)然也有雙向的?？刂瓶偩€還可以起到監(jiān)視各部件狀態(tài)的作用，例如查詢某個(gè)設(shè)備是否處于“忙”或“閑”的狀態(tài)。常見的控制信號(hào)有：時(shí)鐘、復(fù)位、總線請(qǐng)求、總線允許、中斷請(qǐng)求、中斷確認(rèn)、存儲(chǔ)器寫、存儲(chǔ)器讀、I/O寫、I/O讀、數(shù)據(jù)確認(rèn)等。大多

4、數(shù)微機(jī)采用了分層次的多總線結(jié)構(gòu)?？偩€按在系統(tǒng)的不同層次位置上分類，可分為片內(nèi)總線、微處理器總線、系統(tǒng)總線、外部總線4類。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 31片內(nèi)總線片內(nèi)總線 片內(nèi)總線是指一些大規(guī)模集成電路內(nèi)部的總線，是用來連結(jié)各功能部件的信息通路。例如CPU芯片中的內(nèi)部總線，它是ALU寄存器和控制器之間的信息通路。片內(nèi)總線根據(jù)其功能又被分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。這種總線是由微處理機(jī)芯片生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)的。對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者和用戶來說關(guān)系不大。但是隨著微電子學(xué)的發(fā)展，出現(xiàn)了ASIC（專用集成電路）技術(shù)，用戶可以按自己的要求借助CAD技術(shù)，設(shè)計(jì)自己的專用芯片，在這

5、種情況下，用戶就必須掌握片內(nèi)總線技術(shù)。 由于片內(nèi)總線所連接的部件都在1個(gè)硅片上，追求高速度是它的主要目標(biāo)，所以器件級(jí)的總線都采用并行總線。同樣為了提高速度，克服1組總線上同一時(shí)刻只能有2個(gè)部件通信所造成的限制，還采取了多總線的措施。使芯片中可以有1個(gè)以上的通信同時(shí)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)片內(nèi)幾個(gè)部件并行工作，大大地提高了芯片的工作速率。比如，Pentium CPU內(nèi)11個(gè)大部件就可以同時(shí)操作，使它對(duì)指令的處理速度得到極大的提高。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 42微處理器總線微處理器總線 微處理器總線或稱處理器總線、主板局部總線、元件級(jí)總線，它是指在印刷電路板上連接各芯片的

6、公共通路。它可能是一臺(tái)單板計(jì)算機(jī)或是一塊CPU主板上用于芯片一級(jí)的連接總線。它是微型機(jī)系統(tǒng)的重要總線。它一般是CPU芯片引腳的延伸，與CPU的關(guān)系密切。但當(dāng)板內(nèi)芯片較多時(shí)，往往需增加鎖存、驅(qū)動(dòng)等電路，以提高驅(qū)動(dòng)能力。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 53系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 系統(tǒng)總線又稱為內(nèi)總線、板級(jí)總線，它用于微型機(jī)系統(tǒng)各插件板之間的連接，是微型機(jī)系統(tǒng)最重要的一種總線。 一般談到微型機(jī)總線，指的就是這一種總線。有的系統(tǒng)總線是局部總線經(jīng)過重新驅(qū)動(dòng)和擴(kuò)展而成，其性能與某種CPU有關(guān)。 但有不少系統(tǒng)總線并不依賴于某種型號(hào)的CPU，可為多種型號(hào)CPU及其配套芯片所使用，在

7、用各種插件板來組成或擴(kuò)充微型機(jī)系統(tǒng)時(shí)，就要選用恰當(dāng)?shù)南到y(tǒng)總線，并按總線的規(guī)定來制作這些插件板。 系統(tǒng)總線一般都做成多個(gè)插槽的形式，各插槽相同的引腳都連到一起，總線就連到這些引腳上。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 64外部總線外部總線 外部總線又稱為通信總線，它用于微機(jī)系統(tǒng)之間，微機(jī)系統(tǒng)與儀器或其他設(shè)備之間的通信通道。這種總線數(shù)據(jù)傳輸方式可以是并行（如打印機(jī)）或串行。數(shù)據(jù)傳輸速率比內(nèi)總線低。不同的應(yīng)用場(chǎng)合有不同的總線標(biāo)準(zhǔn)。 例如，串行通信的RS-232-C總線，用于硬磁盤接口的IDE、SCSI，用于連接儀器儀表的IEEE-488等總線。這種總線并非微機(jī)專有，一般

8、是利用工業(yè)領(lǐng)域已有的標(biāo)準(zhǔn)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 74.1.2 總線標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容總線標(biāo)準(zhǔn)的基本內(nèi)容 1物理特性物理特性指的是總線物理連接的方式。包括總線的插頭、插座的尺寸及形狀，總線的根數(shù)和引腳是如何排列的等。2功能特性功能特性是確定引腳名稱與功能，以及其相互作用的協(xié)議。從功能上看，總線分為：地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線、備用線、電源和地線。地址總線的寬度指明了總線能夠直接訪問存儲(chǔ)器或外部設(shè)備的地址范圍。數(shù)據(jù)總線的寬度指明了訪問一次存儲(chǔ)器或外部設(shè)備最多能夠交換數(shù)據(jù)的位數(shù)。控制總線一般包括CPU與外界聯(lián)系的各種控制命令，如讀/寫控制邏輯線、時(shí)鐘線和電源

9、線等；中斷機(jī)制；總線主控仲裁；應(yīng)用邏輯，如握手聯(lián)絡(luò)線，復(fù)位、自啟動(dòng)、休眠維護(hù)等。3電氣特性電氣特性規(guī)定每一根線上信號(hào)的傳輸速率的設(shè)定、驅(qū)動(dòng)能力的限制、信號(hào)電平的規(guī)定、時(shí)序的安排以及信息格式的約定等等。一般規(guī)定送入CPU的信號(hào)叫輸入信號(hào)，從CPU送出的信號(hào)叫輸出信號(hào)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 84.1.3 總線的操作過程總線的操作過程 為完成一次總線操作周期，一般要分成4個(gè)階段。1申請(qǐng)階段當(dāng)系統(tǒng)總線上有多個(gè)主控模塊時(shí)，由需要使用總線的主控模塊向總線仲裁機(jī)構(gòu)提出使用總線的申請(qǐng)。經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)判別確定，把下一個(gè)總線傳輸周期的總線控制權(quán)授給哪個(gè)申請(qǐng)者。2尋址階段

10、取得總線使用權(quán)的主控模塊通過總線發(fā)出本次訪問的從屬模塊的地址及有關(guān)命令，以啟動(dòng)參與本次操作的從屬模塊。3傳數(shù)階段主控模塊和從屬模塊之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)由源模塊發(fā)出經(jīng)數(shù)據(jù)總線流入目的模塊。在進(jìn)行讀操作時(shí)，源模塊就是存儲(chǔ)器或輸入/輸出接口，而目的模塊則是總線主控模塊。在進(jìn)行寫操作時(shí)，源模塊就是總線主控模塊，而目的模塊則是存儲(chǔ)器或輸入/輸出接口。4結(jié)束階段主從模塊的有關(guān)信息均從系統(tǒng)總線上撤除，讓出總線，以便其它模塊能繼續(xù)使用。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 94.1.4 總線的數(shù)據(jù)傳輸方式總線的數(shù)據(jù)傳輸方式 主控模塊和從屬模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸方式，可分為同步傳送、異

11、步傳送、半同步傳送三種，它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 101同步傳送同步傳送 同步傳送時(shí)采用一個(gè)“系統(tǒng)時(shí)鐘”作為各模塊動(dòng)作的基準(zhǔn)時(shí)間。模塊間通過總線進(jìn)行一次傳送所需的時(shí)間是固定的，其中每一步驟的起止時(shí)刻，也都有嚴(yán)格的規(guī)定，都以系統(tǒng)時(shí)鐘來統(tǒng)一步伐。很多微機(jī)系統(tǒng)的基本傳送方式都是同步式傳送。 同步傳送的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳送由單一信號(hào)控制。由于采用了公共時(shí)鐘，每個(gè)功能模塊什么時(shí)候發(fā)送或接收信息都由統(tǒng)一時(shí)鐘規(guī)定，因此，同步傳送具有較高的傳輸頻率。同步傳送適用于總線長(zhǎng)度較短、各功能模塊存取時(shí)間比較接近的情況。這是因?yàn)橥椒绞綄?duì)任何兩個(gè)功能模塊的通信

12、都給予同樣的時(shí)間安排。由于同步總線必須按最慢的模塊來設(shè)計(jì)公共時(shí)鐘，當(dāng)各功能模塊存取時(shí)間相差很大時(shí)，會(huì)大大降低總線效率。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 112異步傳送異步傳送 同步傳送要求總線上的各主從模塊操作速度要嚴(yán)格匹配，對(duì)于具有不同存取時(shí)間的各種模塊，是不適宜采用同步傳送方式的。為了對(duì)高速模塊能具有高速操作，而對(duì)低速模塊能具有低速操作，從而對(duì)不同的模塊具有不同的操作時(shí)間，就可采用異步傳送方式。 異步式傳送方式采取“應(yīng)答式”傳輸技術(shù)；用“請(qǐng)求“和“應(yīng)答”信號(hào)線來協(xié)調(diào)傳送過程，而不依賴于公共時(shí)鐘信號(hào)。它可以根據(jù)模塊的速度自動(dòng)調(diào)整響應(yīng)的時(shí)間，任何類型的模塊都不需

13、要考慮速度問題，從而避免同步傳送方式的上述缺點(diǎn)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 123半同步傳送半同步傳送 此種方式是前兩種方式的折中。從總體上看，它是個(gè)同步系統(tǒng)，它仍用系統(tǒng)時(shí)鐘來定時(shí)，利用某一脈沖的前沿或后沿判斷某一信號(hào)的狀態(tài)，或控制某一信號(hào)的產(chǎn)生或消失。使傳送操作與時(shí)鐘同步。 但是，它又不像同步傳送那樣傳送周期固定，對(duì)于慢速的從模塊，其傳送周期可延長(zhǎng)時(shí)鐘脈沖周期的整數(shù)倍。其方法是增加一條“等待（WAIT）”或“準(zhǔn)備就緒(REDAY)”信號(hào)線。WAIT信號(hào)線有效（或REDAY無效）時(shí)，反映選中的從模塊未準(zhǔn)備好，系統(tǒng)就自動(dòng)地將傳送周期延長(zhǎng)一個(gè)時(shí)鐘周期（強(qiáng)制主模

14、塊等待），此狀態(tài)時(shí)鐘后每個(gè)時(shí)鐘均進(jìn)行檢測(cè)，直至檢測(cè)到WAIT信號(hào)線無效，才不再延長(zhǎng)傳送周期。這又像異步傳送那樣傳送周期視從模塊的速度而異。允許不同速度的模塊和諧地一起工作，但這個(gè)WAIT信號(hào)不是互鎖的，只是單方向的狀態(tài)傳遞，這又是不同之處。 現(xiàn)在采用半同步傳送方式的微機(jī)系統(tǒng)較多。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 134.2 IBM PC總線總線 IBM PC的I/O通道是系統(tǒng)總線的擴(kuò)充，IBM PC/XT個(gè)人計(jì)算機(jī)上采用的微型計(jì)算機(jī)總線，亦稱XT總線。IBM對(duì)I/O通道上的信號(hào)名稱性質(zhì)、方向時(shí)序、引腳排列都有明確的要求，以便廠家和用戶制作與之匹配的插件板，這一規(guī)

15、范亦被稱為IBM PC總線標(biāo)準(zhǔn)。 與擴(kuò)展槽相連的62根線組成IBM PC/XT系統(tǒng)總線。62根總線中包括8位雙向數(shù)據(jù)總線、20位地址總線、6根中斷請(qǐng)求信號(hào)線、3組DMA通道控制線、存儲(chǔ)器和I/O讀寫控制線、存儲(chǔ)器刷新控制和時(shí)鐘信號(hào)線、通道檢驗(yàn)線、四種電源線以及地線。這些引線均接在62插腳的插座上，雙列插腳分別為A1-A31（A面）和B1-B31（B面）。插座的引腳間距為100mil（密爾）。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 144.3 ISA總線總線 ISA（Industry Standard Architecture：工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線）總線是PC機(jī)中最基本的總線，

16、是在8位的PC機(jī)總線的基礎(chǔ)上擴(kuò)展而成的16位的總線體系結(jié)構(gòu)，其數(shù)據(jù)寬度為16位，地址寬度為24位，工作頻率為8MHz，最大數(shù)據(jù)傳輸率為5MB/s。它適用于對(duì)速度需求不太高的板卡和外設(shè)，如串行口、并行口、聲音卡等。在PC機(jī)中，ISA總線插槽是由兩組插座組成，其中長(zhǎng)的一組用于插8位的與ISA相兼容的板卡。ISA插槽通常為黑色。 ISA總線是在PC/XT總線基礎(chǔ)上增加了1個(gè)36線插座形成的。實(shí)際上，與PC/XT總線相比，ISA總線不僅增加了數(shù)據(jù)線寬度和尋址空間，還加強(qiáng)了中斷處理（新增了7個(gè)中斷級(jí)別）和DMA（新增了3個(gè)DMA）傳輸能力，并且具備了一定的多主功能。故ISA（AT）總線特別適合于控制外設(shè)

17、和進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的功能模塊。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 154.4 PCI總線總線 隨著微型計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用和不斷發(fā)展，無論是辦公自動(dòng)化還是工業(yè)應(yīng)用，對(duì)微型計(jì)算機(jī)性能的要求都越來越高。在CPU從80286發(fā)展到386、486及目前的Pentium水平的情況下，其數(shù)據(jù)寬度及工作頻率也在不斷提高。 可是，傳統(tǒng)的ISA總線、EISA總線及VESA總線嚴(yán)重地限制了新型芯片水平的發(fā)揮和利用，這就促使微型計(jì)算機(jī)總線技術(shù)也要日趨完善，不斷推出新標(biāo)準(zhǔn)。而PCI局部總線既符合當(dāng)今的技術(shù)要求，又能滿足未來的需要，是一種較好的局部總線標(biāo)準(zhǔn)。 PCI高性能、高效率、與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)

18、大的兼容性和充裕的開發(fā)潛力，是其他總線所不及的，因而成為開發(fā)當(dāng)今和未來微型計(jì)算機(jī)的重要基礎(chǔ)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 164.4.1 PCI總線的特點(diǎn)總線的特點(diǎn) 1高性能 2猝發(fā)傳輸模式 3不受微處理器限制 4采用總線主控和同步操作 5. 減少存取延遲 6適用于各種機(jī)型 7兼容性強(qiáng) 8低成本、高效益 PCI的芯片采用超大規(guī)模集成電路，節(jié)省布線空間，為微機(jī)的小型化和多功能化提供了良好的條件。PCI部件采用地址/數(shù)據(jù)線復(fù)用，使PCI部件連接其他部件的引腳數(shù)減至50以下。PCI總線引腳線的每2個(gè)信號(hào)之間都安排了一個(gè)地線，以減少信號(hào)間的相互干擾以及音頻信號(hào)的散射

19、問題。PCI到ISA/EISA的轉(zhuǎn)換由芯片廠提供，減少了用戶的開發(fā)成本。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 17PCI總線主要性能指標(biāo)總線主要性能指標(biāo) （1）PCI總線時(shí)鐘頻率為33.3MHz或66.6MHz（可達(dá)133MHz及更高）。 （2）總線數(shù)據(jù)寬度32位或64位。 （3）傳輸速率為133MB/s（32位）或266MB/s（64位）。 （4）支持64位尋址。 （5）適應(yīng)于5V和3.3V兩種電源環(huán)境。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 184.4.2 PCI總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) PCI總線是一種位于微處理器總線與系統(tǒng)總線之

20、間的一種夾層總線。這就意味著PCI總線的控制器（或稱橋、橋接器）位于CPU和系統(tǒng)總線之間。也就是說，任何一種CPU都可以使用PCI總線。對(duì)總線連線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，可以使CPU總線免受各種約束。擴(kuò)展總線橋(或稱標(biāo)準(zhǔn)總線橋)的設(shè)置是為了能在PCI總線上接出一條系統(tǒng)總線，如ISA、E1SA等總線，從而可繼續(xù)使用現(xiàn)有的I/O設(shè)備，以增加PCI總線的兼容性和選擇范圍。橋也叫橋連器，是一個(gè)總線轉(zhuǎn)換部件，其功能是連接兩條計(jì)算機(jī)總線，使總線間相互通訊。它可以把一條總線的地址空間映射到另一條總線的地址空間，可以使系統(tǒng)中每一臺(tái)總線主設(shè)備（Master）能看到同樣的一份地址表。在PCI規(guī)范中，提出了三種橋的設(shè)計(jì)：（

21、1）主橋，就是CPU至PCI的橋。（2）標(biāo)準(zhǔn)總線橋，即PCI至標(biāo)準(zhǔn)總線如ISA、EISA、微通道之間的橋。例如INTEL設(shè)計(jì)的SATUNG芯片組具有ISA標(biāo)準(zhǔn)總線橋路，而為奔騰設(shè)計(jì)的MERCURY芯片組可選擇ISA標(biāo)準(zhǔn)總線橋路，也可選擇EISA標(biāo)準(zhǔn)總線橋路。（3）PCI橋，在PCI與PCI之間的橋。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 19PCI總線示意圖總線示意圖 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 204.4.3 PCI總線信號(hào)總線信號(hào) PCI標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了三種適配卡配置，分別對(duì)應(yīng)不同的電源要求：為傳統(tǒng)5V系統(tǒng)規(guī)定的5V標(biāo)準(zhǔn)、為3.3V供

22、電的移動(dòng)系統(tǒng)規(guī)定的3.3V標(biāo)準(zhǔn)以及為采用兩種電源工作的通用標(biāo)準(zhǔn)。 對(duì)于5V PCI標(biāo)準(zhǔn)連接器而言，如果PCI適配卡僅支持32位操作，則只用到管腳B1/Al到B62/A62，管腳B63/A63到B94/A94只用于64位PCI適配卡。 PCI局部總線的信號(hào)線共有100根，在一個(gè)PCI應(yīng)用系統(tǒng)中，有主設(shè)備和從設(shè)備。從設(shè)備至少需要47根信號(hào)線，主設(shè)備則需要49根信號(hào)線。利用這些信號(hào)線可以處理數(shù)據(jù)、地址，實(shí)現(xiàn)接口控制、仲裁及系統(tǒng)功能。下面按功能分組說明5V PCI標(biāo)準(zhǔn)連接器的引腳意義。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 214.5 STD總線總線 STD總線（Standa

23、rd bus）是美國(guó)PROLOG公司于1978年宣布的一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)微機(jī)總線，它是一種56線的小底板總線。實(shí)踐證明，STD總線是最可靠的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線。 1STD總線的特點(diǎn) （1）高可靠性 （2）小板結(jié)構(gòu)，開放式組態(tài) （3）兼容式的總線結(jié)構(gòu) （4）產(chǎn)品配套、功能齊全 STD總線產(chǎn)品擁有各種工業(yè)控制所需的功能模板。如鍵盤接口、高分辨率圖形板、光電隔離脈沖計(jì)數(shù)板、多路A/D轉(zhuǎn)換板、光隔開關(guān)量輸入輸出板、串行通訊板、調(diào)制解調(diào)器板等?？膳c現(xiàn)場(chǎng)的各種機(jī)動(dòng)設(shè)備直接連接，如驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)、交直流電機(jī)等。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 222STD總線規(guī)范總線規(guī)范 STD總線連接器

24、和引出腳可裝在一塊母板上，該母板允許任何一種模板插在某一插槽上，構(gòu)成不同的工業(yè)控制機(jī)。STD的母板用來溝通各模板的數(shù)據(jù)線、地址線等信息，母板會(huì)產(chǎn)生時(shí)間延遲和地線環(huán)路，也容易造成線間阻抗不匹配，增大并行信號(hào)的串?dāng)_噪聲。為此，STD總線設(shè)計(jì)了一種高性能母板，一般采用4層印刷板結(jié)構(gòu)，將電源線和地線做在中間兩層，使原來信號(hào)線的特性阻抗降為60，接近總線驅(qū)動(dòng)阻抗。 STD總線接口緩沖模塊靠近STD總線母板，I/O接口靠近用戶聯(lián)接器，功能模塊在中間。對(duì)于沒有用戶聯(lián)接器的模板，如CPU板、存儲(chǔ)器板等，I/O模塊這部分也用作功能模塊。 STD總線規(guī)范對(duì)模板的尺寸、總線連接器和插腳分配、信號(hào)定義和電氣標(biāo)準(zhǔn)等都做

25、了規(guī)定。下面介紹STD總線引腳的分配和電氣標(biāo)準(zhǔn)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 23（1）總線引腳分配）總線引腳分配 STD總線一共有56根，可分為5個(gè)功能組： 邏輯電源線 6根，引腳16； 數(shù)據(jù)總線 8根，引腳714； 地址總線 16根，引腳1530； 控制總線 22根，引腳3152； 輔助電源線 4根，引腳5356。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 24（2）電氣規(guī)范）電氣規(guī)范 邏輯信號(hào)特性：STD總線被設(shè)計(jì)為同工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TTL或高速CMOS邏輯電平相兼容。TTL總線模板的VOH和VIH的最小值分別不能低于2.4V和2.0V，

26、VOL和VIL的最大值分別不能高于0.5V和0.8V。 CMOS總線模板的VOH和VIH的最小值分別不能低于3.76V和3.85V，VOL和VIL的最大值分別不能高于0.37V和0.9V。 總線驅(qū)動(dòng)和負(fù)載特性：在模板上每個(gè)總線信號(hào)只能有一個(gè)負(fù)載，總線驅(qū)動(dòng)必須滿足IOL=24mA（TTL總線模板）或IOL=6mA（CMOS模板）電流吸收器的要求。 最大額定電壓：為+Vcc=+0.5V。超過此值就會(huì)損壞板上的元件。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 254.6 主要外設(shè)總線介紹主要外設(shè)總線介紹 系統(tǒng)開發(fā)時(shí)，經(jīng)常要與外部總線打交道，外部總線常常以專用的接插件形式提供給用

27、戶使用，有時(shí)也稱（總線）接口標(biāo)準(zhǔn)。本節(jié)對(duì)常用的USB總線、IDE總線、SCSI總線、IEEE 1394總線、ATA總線、AGP總線、IEEE-488總線、CAN總線、Centronic總線等進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 264.6.1 USB總線總線 USB（Universal Serial Bus）通用串行總線是外部設(shè)備通用的接口標(biāo)準(zhǔn)，由Compaq、HP、Intel、Lucent、Microsoft、NEC和Philips七家公司聯(lián)合推出。USB總線是一種連接外圍設(shè)備的機(jī)外總線，最多可連接127個(gè)設(shè)備，為微機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)充和配置外部設(shè)備提供了方便

28、。 USB 1.0標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布于1996年，但直到1998年USB 1.1標(biāo)準(zhǔn)的頒布和支持USB功能的Windows 98的推出，USB才真正得到廣泛應(yīng)用。USB 1.0和USB 1.1標(biāo)準(zhǔn)的最大數(shù)據(jù)傳輸速率是12Mb/s，2000年公布了USB 2.0標(biāo)準(zhǔn)，將最大數(shù)據(jù)傳輸速率提高了40倍，達(dá)到480Mb/s。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 271USB的主要性能特點(diǎn)的主要性能特點(diǎn) （1）即插即用。即插即用（Plug and Play）是一種系統(tǒng)的設(shè)置方式。通常，指設(shè)備可以帶電插拔，自動(dòng)設(shè)置。連接外設(shè)不必關(guān)閉主機(jī)電源，USB可自動(dòng)識(shí)別USB上的外圍設(shè)備，具有自動(dòng)配

29、置和重新配置外設(shè)的能力。 （2）接口方便。USB最多可連接127個(gè)設(shè)備。每個(gè)USB系統(tǒng)中有一個(gè)主機(jī)，采用“級(jí)聯(lián)”方式，USB總線可連接多個(gè)外部設(shè)備。每個(gè)USB設(shè)備用一個(gè)USB插頭連接到上一個(gè)USB設(shè)備的USB插座上，而其本身又提供一或多個(gè)USB插座供下一個(gè)或多個(gè)USB設(shè)備連接使用。USB電纜長(zhǎng)度可達(dá)5m，線纜數(shù)目為4條（紅、黑、綠、白）。 （3）傳輸速度快。USB支持三種速度模式：低速1.5Mb/s，全速12Mb/s，高速480Mb/s。低速適合交互設(shè)備：如鍵盤、鼠標(biāo)、攝像頭、游戲設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)。全速適合音頻設(shè)備：如電話、聲頻、麥克風(fēng)。高速適合影像設(shè)備：如視頻、存儲(chǔ)器、圖像等設(shè)備。多個(gè)USB設(shè)

30、備可能分享同一速度的信道，所以，設(shè)備越多，傳輸率越低。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 282USB的物理接口的物理接口 USB總線的電纜有4根信號(hào)線：其中，D+（綠色）和D-（白色）是一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的雙絞信號(hào)線，Vbus（紅色）和GND（黑色）是一對(duì)標(biāo)準(zhǔn)尺寸的電源線。D+和D-每個(gè)時(shí)刻的信號(hào)狀態(tài)（電平）相互相反。USB總線采用半雙工傳輸方式。 USB設(shè)備的電源供給有兩種方式：總線供給方式和自給方式（設(shè)備自帶電源）。在總線供給方式中，每根USB電纜提供的電源功率是有限的，主機(jī)為直接連到它的USB設(shè)備提供電源，電壓為4.75V5.25V，最大電流值為500mA，并且

31、當(dāng)USB設(shè)備第一次被主機(jī)檢測(cè)到時(shí)，設(shè)備吸入的電流值應(yīng)小于100mA。完全依賴電纜供電的USB設(shè)備稱做總線供電設(shè)備，有后備電源的設(shè)備稱做自我供電設(shè)備。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 293USB系統(tǒng)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) USB系統(tǒng)包括USB主機(jī)、USB設(shè)備和USB互連。 USB主機(jī)就是一個(gè)帶有USB主控制器的PC機(jī)。在任一個(gè)USB系統(tǒng)中只有一個(gè)主機(jī)，到主計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的USB接口被稱做主控制器。主控制器可采用硬件、固件或軟件相結(jié)合的方式來實(shí)現(xiàn)。根Hub集成在主機(jī)系統(tǒng)內(nèi)，向上與主總線（如PCI總線）相連，向下可提供一或多個(gè)連接點(diǎn)。 USB設(shè)備分為Hub（集

32、線器）設(shè)備和Function（功能）設(shè)備兩大類。Hub提供到USB的附加連接點(diǎn)，為其他USB設(shè)備提供擴(kuò)展端口。功能設(shè)備就是一種插在USB Hub上的外設(shè)，是完成某種具體功能的硬件設(shè)備，如鍵盤、鼠標(biāo)等。USB設(shè)備應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的USB接口。 USB互連指的是USB設(shè)備與主機(jī)的連接和通信方式，它包括總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、內(nèi)層關(guān)系、數(shù)據(jù)流模型和USB調(diào)度表。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 304總線協(xié)議總線協(xié)議 USB是一種查詢總線，由主控制器啟動(dòng)所有的數(shù)據(jù)傳輸。USB上所連接的外設(shè)通過主機(jī)基于令牌的調(diào)度協(xié)議來共享USB帶寬。 大部分總線事務(wù)涉及3個(gè)包的傳輸。當(dāng)主控制器發(fā)出一個(gè)

33、描述事務(wù)類型和方向、USB設(shè)備地址和端點(diǎn)號(hào)的USB包時(shí)，就開始發(fā)起一個(gè)事務(wù)，這個(gè)包被稱做“令牌包”，它指示總線上要執(zhí)行什么事務(wù)，尋址的USB設(shè)備及數(shù)據(jù)傳送方向。然后，事務(wù)源發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)包，最后，目標(biāo)一般還要用一個(gè)指示傳輸是否成功的握手包來響應(yīng)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 315USB接口工作原理接口工作原理 USB設(shè)備最大的特點(diǎn)就是即插即用。USB協(xié)議在主機(jī)啟動(dòng)或是USB設(shè)備插入系統(tǒng)的時(shí)候都要對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置。所謂配置，就是按照USB協(xié)議，在USB主機(jī)與USB設(shè)備之間進(jìn)行的一系列“問答”過程。 一個(gè)問答過程是通過主機(jī)與USB設(shè)備的端點(diǎn)0進(jìn)行通訊來完成的。US

34、B設(shè)備在插入U(xiǎn)SB端點(diǎn)時(shí)，主機(jī)都通過默認(rèn)地址0與設(shè)備的端點(diǎn)0進(jìn)行通信。在這個(gè)過程中，主機(jī)發(fā)出一系列試圖得到描述符的標(biāo)準(zhǔn)請(qǐng)求，通過這些請(qǐng)求，主機(jī)得到所有感興趣的設(shè)備信息，從而知道了設(shè)備的情況以及該如何與設(shè)備通信。隨后主機(jī)通過發(fā)出Set Address請(qǐng)求為設(shè)備設(shè)置一個(gè)惟一的地址。這樣，配置過程就完成了，以后主機(jī)就通過為設(shè)備設(shè)定好的地址與設(shè)備通信，而不再使用默認(rèn)地址0。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 324.6.2 IDE總線總線 IDE（Integrated Drive Electronics）即集成驅(qū)動(dòng)電子裝置，是硬盤控制器的接口標(biāo)準(zhǔn)，使用40引腳線纜。而AT

35、A（AT Attachment，AT嵌入式）標(biāo)準(zhǔn)用于連接AT計(jì)算機(jī)上的硬盤驅(qū)動(dòng)器和控制器。各種存儲(chǔ)外設(shè)的接口都叫做AT Attachment，IDE接口最早成為存儲(chǔ)外設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，因此叫做ATA-1。IDE的40根信號(hào)線的定義基本上對(duì)應(yīng)于AT總線（ISA總線的子集）的信號(hào)，可見，對(duì)于AT機(jī)而言，IDE和ATA完成同一事務(wù)，兩個(gè)術(shù)語(yǔ)經(jīng)?；Q使用。 IDE和ATA的細(xì)微的區(qū)別是，IDE強(qiáng)調(diào)接口設(shè)備已經(jīng)將驅(qū)動(dòng)器和控制器集成在一起，側(cè)重“集成性”。ATA強(qiáng)調(diào)設(shè)備接口很容易直接連接到AT總線上，側(cè)重“AT上的附加裝置”。 IDE是非官方術(shù)語(yǔ)，ATA是官方術(shù)語(yǔ)。IDE術(shù)語(yǔ)覆蓋面較寬，ATA術(shù)語(yǔ)覆蓋面相對(duì)較窄。

36、COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 334.6.3 SCSI總線總線 SCSI（Small Computer System Interface）是小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口，具有應(yīng)用范圍廣、多任務(wù)、帶寬大、CPU占用率低，以及熱插拔等優(yōu)點(diǎn)，但較高的價(jià)格使得它很難像IDE硬盤一樣普及，因此SCSI硬盤主要應(yīng)用于中、高端服務(wù)器和高檔工作站中。 SCSI是一個(gè)高速智能接口。早期SCSI接口在小型機(jī)上使用，后多用于工作站、服務(wù)器等中高檔設(shè)備，由于個(gè)人計(jì)算機(jī)性能、擴(kuò)充需求均大增，使SCSI在普通PC的應(yīng)用也越來越多。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 3

37、41SCSI的特點(diǎn)的特點(diǎn) （1）SCSI可支持多個(gè)設(shè)備。SCSI-2最多可接7個(gè)SCSI設(shè)備，SCSI-3最多可接15個(gè)SCSI設(shè)備。也就是說，所有的設(shè)備只需占用一個(gè)IRQ，同時(shí)SCSI還支持不同類型的設(shè)備，如CD-ROM、DVD、數(shù)碼相機(jī)、打印機(jī)、硬盤、磁帶機(jī)、掃描儀等。（2）SCSI設(shè)備是對(duì)等關(guān)系。SCSI設(shè)備既可以是啟動(dòng)設(shè)備（發(fā)出命令的設(shè)備），也可以是目標(biāo)設(shè)備（接收命令的設(shè)備）。根據(jù)操作確定設(shè)備性質(zhì)。（3）SCSI允許在對(duì)一個(gè)設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)的同時(shí)，另一個(gè)設(shè)備對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)查找。這就可以在多任務(wù)操作系統(tǒng)如Linux、WindowsNT中獲得更高的性能。（4）SCSI占用CPU極低，在多任務(wù)系統(tǒng)

38、中占有優(yōu)勢(shì)。由于SCSI卡本身帶有CPU，可處理一切SCSI設(shè)備的事務(wù)，在工作時(shí)主機(jī)CPU只要向SCSI卡發(fā)出工作指令，SCSI卡就會(huì)自己進(jìn)行工作，工作結(jié)束后返回工作結(jié)果給CPU，在整個(gè)過程中，CPU均可以進(jìn)行自身工作。（5）SCSI有2種數(shù)據(jù)傳輸方式：同步方式和異步方式。同步方式是默認(rèn)方式。（6）SCSI設(shè)備具有智能化。SCSI卡自己可對(duì)CPU指令進(jìn)行排隊(duì)，這樣就提高了工作效率。在多任務(wù)時(shí)硬盤會(huì)在當(dāng)前磁頭位置，將鄰近的任務(wù)先完成，再逐一進(jìn)行處理。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 352SCSI的類型的類型 SCSI有以下幾種類型：SCSI-1、SCSI-2（F

39、ast SCSI、Wide SCSI）、SCSI-3（Ultra SCSI、Ultra Wide SCSI、Ultra 2 SCSI、Wide Ultra 2 SCSI、Ultra 160 SCSI、Ultra 320 SCSI）。比較流行的版本是SCSI-2。 （1）SCSI-1。SCSI-1是最早的版本，現(xiàn)在基本被淘汰，異步傳輸?shù)念l率為3MB/S，同步傳輸?shù)念l率為5MB/s。 （2）SCSI-2。早期的SCSI-2，稱為Fast SCSI，通過提高同步傳輸?shù)念l率使數(shù)據(jù)傳輸速率從原有的5MB/s提高為10MB/s，支持8位并行數(shù)據(jù)傳輸，可連7個(gè)外設(shè)。 （3）SCSI-3。SCSI-3又稱為U

40、ltra SCSI，數(shù)據(jù)傳輸率達(dá)到20MB/s，若使用16位傳輸?shù)腤ide模式，數(shù)據(jù)傳輸率可提高至40MB/s。使用68針的接口，主要應(yīng)用在硬盤上。SCSI-3的典型特點(diǎn)是將總線頻率大大提高，并降低信號(hào)的干擾，以此來增強(qiáng)其穩(wěn)定性。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 363SCSI接口信號(hào)接口信號(hào) 基本SCSI-2使用50芯線纜，其中定義了18個(gè)差分驅(qū)動(dòng)信號(hào)線，其余的線為電源、地、保留。 而68芯線纜將數(shù)據(jù)線擴(kuò)充到了16位。 18個(gè)信號(hào)線中，有8個(gè)數(shù)據(jù)線、1個(gè)奇偶校驗(yàn)線、9個(gè)控制/狀態(tài)線。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 374.6.

41、4 IEEE 1394總線總線 IEEE 1394是一種高性能串行總線標(biāo)準(zhǔn)（IEEE 1394 high performance serial bus standard），具有很高的數(shù)據(jù)傳輸速率，十分適合視頻影像的傳輸。作為一種數(shù)據(jù)傳輸?shù)拈_放式技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，IEEE 1394被應(yīng)用在眾多的領(lǐng)域，其應(yīng)用大致可分為三部分，一是數(shù)字錄像機(jī)、攝錄一體機(jī)等家電產(chǎn)品，二是打印機(jī)、掃描儀等計(jì)算機(jī)外設(shè)，三是硬盤、CD-ROM等微機(jī)內(nèi)部外設(shè)。 IEEE 1394接口技術(shù)由蘋果公司率先創(chuàng)立，蘋果公司稱之為Firewire，很多人習(xí)慣稱之為火線卡。IEEE協(xié)會(huì)在1995年正式把它接納為一個(gè)新的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為1394，

42、這就是IEEE 1394這個(gè)名字的由來。不同的公司根據(jù)注冊(cè)的商標(biāo)，對(duì)IEEE 1394接口有不同的叫法，例如Sony稱之為i.Link，Texas Instruments稱之為L(zhǎng)ynx等。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 381IEEE 1394特點(diǎn)特點(diǎn) （1）數(shù)據(jù)速率高。IEEE 1394中規(guī)定速率為100Mbit/s到400Mbit/s。IEEE 1394b中更高的速度是800Mbit/s到3.2Gbit/s。現(xiàn)在LSI（大規(guī)模集成電路）通?？赡苓_(dá)到的物理流速度是200Mbps，所以400Mbps就幾乎可以滿足所有的要求。（2）實(shí)時(shí)性好。接口設(shè)備對(duì)等，速度快

43、，保證了實(shí)時(shí)性。不分主、從設(shè)備，都是主導(dǎo)者和服務(wù)者。這樣可以不通過計(jì)算機(jī)而在兩臺(tái)攝像機(jī)之間直接傳遞數(shù)據(jù)，也可以讓多臺(tái)計(jì)算機(jī)共享一臺(tái)攝像機(jī)。IEEE 1394支持同步和異步兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。（3）即插即用。無需設(shè)定ID（識(shí)別符）或終端負(fù)載，主節(jié)點(diǎn)可以動(dòng)態(tài)確定。（4）熱插拔。系統(tǒng)在全速工作時(shí)，IEEE 1394設(shè)備也可以插入或拆除。（5）兼容性好。IEEE 1394總線可適應(yīng)臺(tái)式個(gè)人機(jī)用戶的全部IO要求，并可以與SCSI并口、RS232標(biāo)準(zhǔn)串口、Centronics接口等接口兼容。（6）直接提供電源。采用6芯電纜，其中4根信號(hào)線和2根電源線，安裝簡(jiǎn)單。設(shè)備之間線纜最長(zhǎng)4.5米，從主機(jī)到終節(jié)點(diǎn)線纜可

44、達(dá)72米。電源范圍840V直流，最大耗電1.5A。（7）連接設(shè)備多。IEEE1394接口可以同時(shí)連接63個(gè)不同設(shè)備。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 392USB和和IEEE 1394的比較的比較 USB和IEEE 1394有許多相似之處，也有一些不同。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，IEEE 1394與USB并列，作為計(jì)算機(jī)的總線和接口占有重要的地位。USB主要設(shè)計(jì)用于PC，面向低速PC外設(shè)，IEEE 1394則不僅用于計(jì)算機(jī)，還廣泛應(yīng)用于家電產(chǎn)品，尤其是面向中高端的數(shù)碼應(yīng)用。IEEE 1394有比USB更高的速度，在除鍵盤和鼠標(biāo)外的各種連接中都有可能使用。IEEE 1394支

45、持對(duì)等傳送方式，這點(diǎn)與USB總線不同。在對(duì)等總線中，任何一個(gè)總線上的設(shè)備都可以主動(dòng)地發(fā)出請(qǐng)求。而USB總線上的設(shè)備，則都是等待主機(jī)發(fā)送請(qǐng)求，然后做相應(yīng)的動(dòng)作。因而IEEE 1394設(shè)備更加智能化一些，當(dāng)然也變得復(fù)雜一些，成本高一些。這個(gè)特性決定了IEEE 1394可以脫離桌面主機(jī)，對(duì)數(shù)字化家電而言尤為重要。IEEE 1394總線的拓樸結(jié)構(gòu)與USB一樣，采用樹形結(jié)構(gòu)。樹形結(jié)構(gòu)就是所有連接在一起的設(shè)備不能形成一個(gè)環(huán)，否則就可能不能正常工作。不過IEEE 1394b提出了一個(gè)避免環(huán)狀結(jié)構(gòu)的方法，在設(shè)備連接形成一個(gè)圓圈時(shí)，也能保證正常工作。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOG

46、Y 404.6.5 AGP總線總線 AGP（Accelerated Graphics Port）是加速圖形端口，是英特爾開發(fā)的局部圖形總線技術(shù)。 早期的顯示接口卡通過ISA總線或者PCI總線與主板連接，但是ISA、PCI顯卡均不能滿足3D圖形/視頻技術(shù)的發(fā)展要求。PCI顯卡處理3D圖形有兩個(gè)主要缺點(diǎn)，一是PCI總線最高數(shù)據(jù)傳輸速度僅為133MB/s，不能滿足處理3D圖形對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率的要求。二是需要足夠多的顯存來進(jìn)行圖像運(yùn)算，這將導(dǎo)致顯示卡的成本很高。 AGP接口把顯示部分從PCI總線上拿掉，使其它設(shè)備可以得到更多的帶寬，并為顯示卡提供高達(dá)1066MB/s（AGP 4X）的數(shù)據(jù)傳輸速率。AGP以

47、系統(tǒng)內(nèi)存為幀緩沖，可將紋理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在其中，從而減少了顯存的消耗，實(shí)現(xiàn)了高速存取，有效地解決了3D圖形處理的瓶頸問題。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 411AGP的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) （1）AGP是一種局部圖形總線。AGP把顯示芯片直接同芯片組的內(nèi)存控制器電路相連，實(shí)現(xiàn)一種“點(diǎn)對(duì)點(diǎn)”的連接，一個(gè)系統(tǒng)只能有一個(gè)AGP，所以，AGP不會(huì)取代PCI總線。（2）可直接對(duì)系統(tǒng)主內(nèi)存中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行操作。AGP技術(shù)有兩個(gè)核心內(nèi)容，一是使用PC的主內(nèi)存作為顯存的擴(kuò)展延伸，增加了顯存的潛在容量。二是使用更高的總線頻率，比如66MHz、133Hz等，極大地提高了數(shù)據(jù)傳輸率。（3）

48、采用雙泵技術(shù)。AGP利用時(shí)鐘信號(hào)的兩個(gè)邊沿（即上升沿和下降沿）作數(shù)據(jù)傳輸，相當(dāng)于使工作頻率提高了兩倍。（4）兩種工作方式：DMA和DIME。DMA方式不使用PC機(jī)的主內(nèi)存作為顯存的擴(kuò)展，只是利用AGP總線的高速傳輸特性進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。DIME（Direct memory excute）方式將主內(nèi)存的空閑部分映射為顯存的擴(kuò)展（但是，并不能取代顯卡的顯存，而只是顯卡的顯存的一種擴(kuò)展和補(bǔ)充），使之與顯卡的顯存在操作上成為一體。DIME是AGP的核心技術(shù)。（5）AGP標(biāo)準(zhǔn)分為AGP1.0（AGP 1X和AGP 2X）、AGP2.0（AGP 4X）、AGP3.0（AGP 8X）。 COMPUTER SCI

49、ENCE AND TECHNOLOGY 422AGP與與PCI的比較的比較 AGP實(shí)質(zhì)上是PCI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充。這也是出于簡(jiǎn)化開發(fā)設(shè)計(jì)的考慮，使其類似于PCI總線。AGP與PCI總線不同，其地址線和數(shù)據(jù)線分離（PCI是49根信號(hào)，而AGP是65根信號(hào))。地址線和數(shù)據(jù)線分離，可實(shí)現(xiàn)“流水線”處理，提高實(shí)際數(shù)據(jù)傳輸速率，同時(shí)，由于沒有切換的“開銷”，也提高了隨機(jī)訪問主存時(shí)的性能。 PCI總線數(shù)據(jù)寬度一般為32位，以33MHz的速度運(yùn)行，這樣，它能提供的最大帶寬就是33MHz32位8=133MB/s。盡管PCI 64/66規(guī)范提供了64位的數(shù)據(jù)寬度和66MHz的工作頻率，帶寬相應(yīng)達(dá)到了533MB/s

50、，但它面向的是需要極高數(shù)據(jù)帶寬的I/O控制器，比如IEEE 1394或者千兆位的網(wǎng)卡。AGP同樣是32位的數(shù)據(jù)寬度，但它的工作頻率從66MHz開始，AGP 1X規(guī)范利用每個(gè)時(shí)鐘周期的下降沿傳輸數(shù)據(jù)，能提供266MB/s的帶寬，而AGP 2X同時(shí)利用時(shí)鐘周期的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)，可以達(dá)到533MB/s的帶寬，AGP 8X更是利用單邊4次觸發(fā)技術(shù)把帶寬提高到了2133MB/s。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 434.6.6 IEEE 488總線總線 在工業(yè)生產(chǎn)、科學(xué)研究和實(shí)驗(yàn)測(cè)量中，經(jīng)常需要同時(shí)使用各種各樣的儀器進(jìn)行測(cè)量并需要對(duì)其測(cè)量結(jié)果按照公式進(jìn)行計(jì)算和處理

51、。因此，就需要把許多儀器結(jié)合在一起形成一個(gè)自動(dòng)化測(cè)量計(jì)算系統(tǒng)。但各種儀器儀表的不兼容性給組成系統(tǒng)造成了困難。IEEE 488總線就是為了把原來互不兼容的設(shè)備連成測(cè)量計(jì)算系統(tǒng)的一種接口和總線標(biāo)準(zhǔn)。 IEEE 488總線是美國(guó)HP公司最先提出，到1975年形成標(biāo)準(zhǔn)。又稱HP HB，還稱GP-IB或IEC-IB。它們是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的通用接口總線。它是一種異步雙向總線。專門用于連接系統(tǒng)而不是連接部件或模塊的。例如計(jì)算機(jī)與電壓表、信號(hào)發(fā)生器、程控電源等測(cè)量?jī)x器以及各種儀表間的信息通訊。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 441IEEE 488的主要特點(diǎn)的主要特點(diǎn) （1）8位數(shù)據(jù)寬度。 （2）采用位并行、字節(jié)串行、三線異步傳送技術(shù)，允許不同速度的裝置工作在同一系統(tǒng)內(nèi)。 （3）連接的設(shè)備最多不超過15個(gè)，電纜最長(zhǎng)不超過20米，若超過時(shí)，需附加硬件或調(diào)制解調(diào)裝置。 （4）信號(hào)最大傳送速度為1MB/s。 （5）有16條信號(hào)線，采用負(fù)邏輯的TTL電平，低電平+0.8V為“1”，高電平+2.0V為“0”。 （6）地址容量為聽地址31個(gè)，講地址31個(gè)，地址可擴(kuò)展到961個(gè)。 COMPUTER SCIENCE AND TECHNOLOGY 452IEEE