微機原理總線及其接口

第7章總線及總線接口第一頁，共21頁。第7章總線及總線接口教學(xué)重點總線的類型第二頁，共21頁。7.1總線概述定義所謂總線〔Bus〕，是指可以由多個信息處理單元〔設(shè)備〕所共享的信息通道。形式印制電路板導(dǎo)線，總線接口接口形式：插槽和插卡，插頭和插座第三頁，共21頁。微機系統(tǒng)采用總線構(gòu)造。系統(tǒng)中主要部件通過系統(tǒng)總線互相連接、實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，并使微機系統(tǒng)具有組態(tài)靈敏、易于擴展等諸多優(yōu)點廣泛應(yīng)用的總線都實現(xiàn)了標準化，便于互連各個部件時遵循共同的總線標準。接口的任一方只需要根據(jù)總線標準的要求來實現(xiàn)和完成接口的功能，而不必理解對方的工作方式第四頁，共21頁。總線上的設(shè)備與使用特點主設(shè)備〔MasterDevice〕能控制總線完成數(shù)據(jù)傳送的設(shè)備，如微處理器、DMAC、DRAM刷新電路從設(shè)備〔SlaveDevice〕在主設(shè)備控制下被動完成數(shù)據(jù)傳送的設(shè)備，如M，I/O等。使用特點：⑴在某一時刻，只能由一個主設(shè)備控制總線，其他主設(shè)備此時可作為從設(shè)備出現(xiàn)⑵在某一時刻，只能有一個設(shè)備向總線上發(fā)送數(shù)據(jù)，但可以有多個設(shè)備從總線上接收數(shù)據(jù)第五頁，共21頁。總線的分類按傳輸特點分類： 并行總線、串行總線〔都有同步和異步兩種傳輸方式P174〕按使用范圍分類： 片內(nèi)總線芯片級總線：SPI〔SerialPeripheralInterface〕I2C〔InterIC〕1-Wire總線板級總線：PC總線、ISA、PCI、工業(yè)用STD 設(shè)備總線：負責(zé)主機和外設(shè)通信，如USB、RS232、RS485互連總線：計算機系統(tǒng)之間，如CAN〔ControllerAreaNetwork〕，屬于現(xiàn)場總線〔Fieldbus〕范疇 第六頁，共21頁。系統(tǒng)〔全局〕總線：System〔Global〕Bus：溝通所有設(shè)備部分總線：LocalBusISA總線在80286時代是全局總線，但在80486之后，只支持低速設(shè)備，成為部分總線按信號屬性分類： 數(shù)據(jù)總線、地址總線、控制總線第七頁，共21頁。總線操作、總線周期和總線時序總線設(shè)備通過總線這個公共的信息通道完成一些特定的操作，這些操作統(tǒng)稱為總線操作?？偩€操作所需的時間稱為總線周期?？偩€周期中各總線信號的定時和關(guān)聯(lián)構(gòu)成總線時序第八頁，共21頁?？偩€的技術(shù)指標總線數(shù)據(jù)寬度工作時鐘傳輸速率：最為關(guān)鍵，通過帶寬〔Bandwidth〕來描繪，單位是B/s或bps負載才能支持工作形式SDRAM，每周期一次；DDRSDRAM，每周期兩次，成組傳送形式〔BurstModel〕只在第一周期費時。傳送速率與總線數(shù)據(jù)寬度、工作時鐘和工作形式等都有關(guān)系，總線寬度的計算公式為：

帶寬(B/s)=總線寬度/8×單位時間平均傳送次數(shù)第九頁，共21頁?？偩€的標準化標準：某一組織制定、推薦業(yè)界遵照執(zhí)行的標準總線標準內(nèi)容：機械構(gòu)造、引腳功能定義、電氣標準、通信協(xié)議等好處：系統(tǒng)配置靈敏，有利于組織大規(guī)模專業(yè)化消費〔P177〕重要的標準化組織〔P177〕第十頁，共21頁。IEC/國際電工協(xié)會

InternationalElectrotechnicalCommission

CE/歐洲標準委員會

CEmarking

ITU/國際電信聯(lián)盟

InternationalTelecommunicationUnion

IEEE/美國電子電機工程師協(xié)會

InstituteofElectricalandElectronicsEngineersISO/國際標準化組織

InternationalOrganizationforStandardization第十一頁，共21頁。ANSI/美國標準協(xié)會

AmericanNationalStandardsInstituteCNS/中國國家標準目錄CNLA/中國國家實驗室認證體系第十二頁，共21頁。PC機上的總線PCI總線ISA總線USB總線第十三頁，共21頁。第十四頁，共21頁。內(nèi)存總線(內(nèi)存插槽〕，早期沒有，后來CPU速度提升很快，內(nèi)存〔DRAM〕的控制由存儲器控制器負責(zé)。目前常用，240線DDR2-SDRAM，數(shù)據(jù)帶寬到達1066MB/s；已有DDR3，數(shù)據(jù)帶寬到達1800MB/s金士頓2GDDR2800〔240pins〕115元第十五頁，共21頁。AGP〔AcceleratedGraphicsPort〕總線，Intel1996推出，是擴展的PCI總線，專門連接顯卡，可明顯加快三維圖形和游戲軟件的顯示速度。工作頻率66.6MHz，傳輸速率達2133MB/s。第十六頁，共21頁。7.4微機系統(tǒng)的外部總線和接口PS/2接口，連接鼠標和鍵盤傳統(tǒng)的串行接口COM、并行打印機接口LPT硬盤設(shè)備標準接口ATA〔AdvancedTechnologyAttachment/IDE:IntergratedDriveElectronics)接口第十七頁，共21頁。第十八頁，共21頁。SCSI〔SmallComputerSmallInterface〕總線，占用資源少，智能化程度高，價格高，用于效勞器、工作站等場合。通用串行總線USB(UniversalSerialBus〕接口IEEE1394串行總線接口，兩個IEEE1394設(shè)備可以點對點連接，無須計算機參與，多用于家電行業(yè)IEEE488總線，并