总线与总线标准课件.ppt

1、第四章第四章 总线与总线标准总线与总线标准4.1 4.1 有关总线的基本概念有关总线的基本概念q总线和总线操作总线和总线操作q总线分组及功能总线分组及功能q总线周期与指令周期、总线周期与指令周期、时钟周期的关系时钟周期的关系q总线时序总线时序3总线总线 在收、发模块在收、发模块/设备间传送信息的一组设备间传送信息的一组 公用信号线。公用信号线。总线的特点在于其公用性，即它同时挂总线的特点在于其公用性，即它同时挂接多个模块或设备。接多个模块或设备。总线操作总线操作 在主控器（如在主控器（如CPUCPU、DMACDMAC等）控制下通过等）控制下通过各级总线进行的信息传送（数据读写）操作。各级总线进

2、行的信息传送（数据读写）操作。微机系统中的各种操作大都是总线操作。微机系统中的各种操作大都是总线操作。4.1 4.1 有关总线的基本概念有关总线的基本概念4.1.1 4.1.1 总线和总线操作总线和总线操作4 同一时刻，一套总线上只能允许在一个同一时刻，一套总线上只能允许在一个主控模块或设备控制下进行信息传送。主控模块或设备控制下进行信息传送。当有多个主控模块当有多个主控模块/设备都要求使用总设备都要求使用总线传输信息时，一方面要线传输信息时，一方面要分时占用分时占用，另一方，另一方面则要进行面则要进行总线仲裁总线仲裁。4.1.1 4.1.1 总线和总线操作总线和总线操作总线操作周期总线操作周

3、期 完成一次总线操作所需的时间。完成一次总线操作所需的时间。总线操作是按总线周期一个节拍一个节拍总线操作是按总线周期一个节拍一个节拍进行的。进行的。5 总线请求与获准总线请求与获准寻址寻址传数传数结束（撤出总线）结束（撤出总线）总线总线操作操作四阶四阶段段总线操作四阶段及控制总线操作四阶段及控制 为了确保这为了确保这4 4个阶段正确推进，必须施加个阶段正确推进，必须施加总线操作控制总线操作控制。总线握手总线握手总线仲裁总线仲裁4.1.1 4.1.1 总线和总线操作总线和总线操作6用于把数据送入或送出用于把数据送入或送出MPU，为，为双向总线双向总线。用于指定数据送往或来自何处，为用于指定数据送

4、往或来自何处，为MPU发发出的出的单向总线单向总线。读写控制线读写控制线数据传输握手线数据传输握手线总线判决线总线判决线中断控制线中断控制线DMA控制线控制线因因MPU型号的不同而型号的不同而不同，正是不同，正是CB的不同的不同特性决定了各种特性决定了各种MPU不同的接口特点。不同的接口特点。控制总线控制总线CB：地址总线地址总线AB：数据总线数据总线DB：4.1.2 4.1.2 总线分组及功能总线分组及功能4.1.2 4.1.2 总线分组及功能总线分组及功能74.1.3 4.1.3 总线周期与指令周期、时钟周期的关系总线周期与指令周期、时钟周期的关系 三种周期关系：三种周期关系：时钟周期时钟

5、周期 总线周期总线周期 指令周期指令周期时钟周期时钟周期计算机定时工作的最小时间单位，主计算机定时工作的最小时间单位，主 频的倒数。通常称之为一个频的倒数。通常称之为一个T T状态。状态。总线周期总线周期主控器对存储器或主控器对存储器或I/OI/O端口完成一次读端口完成一次读/写写 操作所需的时间操作所需的时间 ，是微机中完成一步完，是微机中完成一步完 整操作的最小时间单位。整操作的最小时间单位。也叫也叫机器周期机器周期。指令周期指令周期一条指令从取指开始至执行完毕所需的时间。一条指令从取指开始至执行完毕所需的时间。三种周期内涵三种周期内涵84.1.4 4.1.4 总线时序总线时序 指与完成总

6、线操作有关的地址线、指与完成总线操作有关的地址线、数据线、读写控制线和时钟线等总线信号相数据线、读写控制线和时钟线等总线信号相互之间的互之间的定时关系定时关系。一般用一般用时序图时序图(波形图波形图)表示。表示。了解了解CPUCPU总线的操作时序对于理解和掌握指总线的操作时序对于理解和掌握指令的执行过程十分必要，对于自行设计和开发微令的执行过程十分必要，对于自行设计和开发微机应用系统更是必不可少的。机应用系统更是必不可少的。（因为任何硬件的设计不仅要保证逻辑功能的（因为任何硬件的设计不仅要保证逻辑功能的正确，还必须正确，还必须保证各总线信号之间时序上是相配保证各总线信号之间时序上是相配的，的，

7、保证定时关系完全正确，否则它们仍将不能正常工保证定时关系完全正确，否则它们仍将不能正常工作。）作。）4.1.4 4.1.4 总线时序总线时序 读命令(1)同步式数据输入T1总线传输周期T2T3T4 时钟 地址 数据 数据(2)同步式数据输出T1总线传输周期T2T3T4 时钟 地址 写命令总线评价指标 总线带宽（BW）总线的带宽指的是单位时间内总线上可传送的数据量，即我们常说的每秒钟传送多少字节。单位是字节/秒（B/s）或兆字节/秒（MB/s）。与总线带宽密切相关的两个概念是总线宽度和总线的工作频率。总线宽度（W）总线的宽度指的是总线能同时传送的数据位数，即我们常说的16位、32位、64位等总线

8、宽度的概念。在工作频率固定的条件下，总线的带宽与总线的宽度成正比。总线工作频率（f）总线的工作频率即总线的时钟频率，以MHz为单位。它是指用于协调总线上的各种操作的时钟信号的频率。工作频率越高则总线工作速度越快。总线带宽、总线宽度、总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上的车流量、车道数和车速的关系。车流量取决于车道数和车速，车道数越多、车速越快则车流量越大。同样，总线带宽取决于总线宽度和工作频率，总线宽度越宽，工作频率越高，则总线带宽越大。单方面提高总线的宽度或工作频率都只能部分提高总线的带宽，并容易达到各自的极限。只有两者配合才能使总线的带宽得到更大的提升。总线评价指标总线评价指标 总线带

9、宽的计算公式如下：BW=（W/8）f/每个存取周期的时钟数【例】总线时钟频率为100MHz的32位总线，若每两个时钟周期完成一次总线存取操作，则：总线带宽=32/8100/2=200MB/s。8088/8086总线性能 8088为为8位数据总线；位数据总线；8086为为16位数据总线；位数据总线；假设假设CPU的主时钟为的主时钟为10MHz，则一个时钟周期为，则一个时钟周期为 T=1/f=1/(10 x106)=100ns所以，一个总线周期至少为所以，一个总线周期至少为4x100ns=400ns；则则8086计算机的计算机的 总线宽度为：总线宽度为：W=16位；位；总线频率为：总线频率为：f=

10、10MHz；总线带宽：总线带宽：BW=（16/8）*10MHz/4=5MHz;4.2 4.2 总线操作控制总线操作控制q总线仲裁总线仲裁q总线握手总线握手164.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁 在多个总线控制器同时提出总线请求时，以一在多个总线控制器同时提出总线请求时，以一定的优先算法确定哪个应获得对总线的控制权。定的优先算法确定哪个应获得对总线的控制权。如果没有总线仲裁，很容易产生总线冲突。如果没有总线仲裁，很容易产生总线冲突。总线冲突：在总线上同时又两个或两个以上的模总线冲突：在总线上同时又两个或两个以上的模块要传送相互矛盾的信息时引起的冲突。块要传送相互矛盾的信息时引起的冲突。4.

11、2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁 目的是确保任何时刻总线上最多只有一个主控器控目的是确保任何时刻总线上最多只有一个主控器控制总线，而决不出现多个主控器同时占用总线的现象。制总线，而决不出现多个主控器同时占用总线的现象。所以换句话说，总线仲裁的目的也就是要防止总线冲突。所以换句话说，总线仲裁的目的也就是要防止总线冲突。17常见的总线仲裁协定：常见的总线仲裁协定：菊花链菊花链仲裁仲裁(串行仲裁串行仲裁)并行仲裁并行仲裁 并串行二维仲裁并串行二维仲裁4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁下节下节18 这种仲裁法又有二线菊花链、三线菊花链、四这种仲裁法又有二线菊花链、三线菊花链、四线菊花链之分。

12、实际中以线菊花链之分。实际中以三线菊花链三线菊花链应用最广。应用最广。1)1)三线菊花链仲裁原理三线菊花链仲裁原理4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁1.1.菊花链菊花链 仲裁仲裁(串行仲裁串行仲裁)总线总线总线总线仲裁仲裁 器器BG BGIN1BRBBC1BGOUT1BGIN2C2CnBGOUT2BGINnBCLK(总线时钟总线时钟)BB -总线忙总线忙BR-总线请求总线请求BG-总线允许总线允许192)2)仲裁定时图仲裁定时图三线菊花链仲裁协定典型定时图三线菊花链仲裁协定典型定时图4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁backBB -总线忙总线忙BR-总线请求总线请求BG-总线允许总

13、线允许203)3)总线时钟线总线时钟线(BCLK)(BCLK)的作用：的作用：q控制总线操作速度控制总线操作速度q限制了链路上允许串入的限制了链路上允许串入的C Ci i个数个数N N：N N T TBCLKBCLKttT TBCLK BCLK 为总线时钟周期为总线时钟周期tt 为每个主控模块为每个主控模块C Ci i的平均传输延时的平均传输延时4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁back214)4)菊花链仲裁的优缺点菊花链仲裁的优缺点q简单。无论多少个主控器，均只需简单。无论多少个主控器，均只需3 3根控制线。根控制线。q易于扩充。增加主控设备时，只需挂到总线上易于扩充。增加主控设备时，

14、只需挂到总线上 即可。即可。优点优点：q链路上任一环节发生故障，将阻止其后面的设链路上任一环节发生故障，将阻止其后面的设 备获得总线控制权。备获得总线控制权。q链路连好后，优先级结构不能改变，容易出现链路连好后，优先级结构不能改变，容易出现 饱饿饱饿 不均。不均。q响应速度较慢，系统中能容纳的主控设备数受响应速度较慢，系统中能容纳的主控设备数受 时钟频率限制。时钟频率限制。缺点：缺点：4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁back22针对上述缺点，出现了针对上述缺点，出现了改进型改进型-循环菊花链判优循环菊花链判优：突出优点：突出优点：优先权随每个周期动态改变，优先权随每个周期动态改变，各各

15、CiCi地位平等，机会均等。地位平等，机会均等。4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁back循环菊花链仲裁示意图循环菊花链仲裁示意图总线总线局部总线局部总线仲裁器仲裁器LBA1LBA2LBAnC1C2CnBGBRBBBCLKBG232.2.并行仲裁并行仲裁(独立请求仲裁独立请求仲裁)1)1)特点：特点：每个每个CiCi均有自己独立的均有自己独立的BRBR、BGBG线与总线仲裁器相连。线与总线仲裁器相连。4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁back总线总线总总线线仲仲裁裁器器BR1BG1BR2BG2BRnBGnBBBCLKC1C2Cn242)2)仲裁原理仲裁原理 仲裁器直接识别各仲裁器直

16、接识别各CiCi请求，仲裁后直接向选中的请求，仲裁后直接向选中的CiCi发发BGiBGi；CiCi撤消撤消BRiBRi，升起，升起BBiBBi，使，使BBBB有效；有效；CiCi用完后，用完后，撤消撤消BBiBBi，仲裁器撤消，仲裁器撤消BGiBGi，为下次仲裁作准备。，为下次仲裁作准备。3)3)仲裁器仲裁算法仲裁器仲裁算法4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁back固定优先级算法固定优先级算法循环优先级算法循环优先级算法软硬件均可实现，但多用硬件实现软硬件均可实现，但多用硬件实现254)4)优缺点优缺点优点：优点：响应速度快，适于实时性要求高的多处理机系统使用；响应速度快，适于实时性要求

17、高的多处理机系统使用；主控器故障只影响自己，不影响全局。主控器故障只影响自己，不影响全局。缺点：缺点：控制线多，逻辑复杂，故主控器较多时不适用；控制线多，逻辑复杂，故主控器较多时不适用；仲裁器设计好后，不易扩充。仲裁器设计好后，不易扩充。263.3.并串行二维仲裁并串行二维仲裁总总线线仲仲裁裁器器BR1BG1BR2BG2INOUTINC1C2C3C4去下一去下一台设备台设备去下一去下一台设备台设备OUTOUTININOUTBCLKBB4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁back1）特点特点 将所有主控器分成若干组，组内串行，组间并行。将所有主控器分成若干组，组内串行，组间并行。272 2）

18、优点）优点 兼具有串行法和并行法的优越性，既兼具有串行法和并行法的优越性，既有较好的灵活性、可扩展性，又可容纳较有较好的灵活性、可扩展性，又可容纳较多的设备而不使结构过于复杂，还有较快多的设备而不使结构过于复杂，还有较快的响应速度。的响应速度。4.2.1 4.2.1 总线仲裁总线仲裁284.2.2 4.2.2 总线握手总线握手 旨在解决主模块取得总线控制权后，如何旨在解决主模块取得总线控制权后，如何控制每个总线操作周期中数据传送的开始和结束，控制每个总线操作周期中数据传送的开始和结束，以实现主从模块间可靠的寻址和数据传输问题。以实现主从模块间可靠的寻址和数据传输问题。常见的总线握手方法：常见的

19、总线握手方法：同步总线协定同步总线协定异步总线协定异步总线协定半同步总线协定半同步总线协定周期分裂式总线协定周期分裂式总线协定下节下节4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手294.2.2 4.2.2 总线握手总线握手1.1.同步总线协定同步总线协定-最简单、最易实现的一种总线握手技术最简单、最易实现的一种总线握手技术1)1)特点特点 总线系统中只用一个时钟信号源作为同步总线系统中只用一个时钟信号源作为同步控制源，其前、后沿分别指明一个总线操作周控制源，其前、后沿分别指明一个总线操作周期的开始和结束，主、从模块都受它统一控制。期的开始和结束，主、从模块都受它统一控制。2)2)信号定时关系信号定

20、时关系 back30同步总线的信号定时关系同步总线的信号定时关系同步总线的操作周期应为：同步总线的操作周期应为：TbusTsetup+Thold+Taccess4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back 地址、数据地址、数据信号和一些读写信号和一些读写命令信号相对于命令信号相对于CPCP信号的前沿和信号的前沿和后沿分别要有一后沿分别要有一定的定的建立时间建立时间和和保持时间保持时间。313)3)优缺点优缺点为解决这一矛盾，较好的办法是采用总线异步握手技术。为解决这一矛盾，较好的办法是采用总线异步握手技术。q简单、易实现简单、易实现;q速度快，适于高速运行需要。速度快，适于高速运行需要。（

21、完成一次总线操作只需一个来回行程（完成一次总线操作只需一个来回行程(读读)或一个单程或一个单程(写写)。）。）优点：优点：q适应性较差。适应性较差。缺点：缺点：4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back（时钟频率只能按最慢的模块要求来确定，所有快（时钟频率只能按最慢的模块要求来确定，所有快速设备都只能迁就最低速设备来运行；而一旦设计速设备都只能迁就最低速设备来运行；而一旦设计好后，总线上不能再接更低速的设备。）好后，总线上不能再接更低速的设备。）322.2.异步总线协定异步总线协定常用的是全互锁异步协定。常用的是全互锁异步协定。1)1)特点：特点：主控器和受控器采用一问一答的方式主控器和

22、受控器采用一问一答的方式工作。因此要求主、受控器分别要发出至工作。因此要求主、受控器分别要发出至少一个控制信号，通过两者互为因果的交少一个控制信号，通过两者互为因果的交替变化、一问一答来保证可靠传输。替变化、一问一答来保证可靠传输。4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back332)2)信号定时图信号定时图4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back343)3)优缺点优缺点q适应性好，多种速度的设备都能在系统适应性好，多种速度的设备都能在系统 中协调工作，且以各自的最佳速度运行。中协调工作，且以各自的最佳速度运行。q数据传输高度可靠数据传输高度可靠优点：优点：q每次总线操作要经每次总线

23、操作要经2 2个来回行程，传输个来回行程，传输 延迟是同步协定的延迟是同步协定的2 2倍。倍。4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back缺点：缺点：35*3.3.半同步总线协定半同步总线协定 -综合同步、异步协定两者的优点而产生的综合同步、异步协定两者的优点而产生的 一种混合式总线握手协定。一种混合式总线握手协定。1 1）典型的半同步总线定时图典型的半同步总线定时图4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back36 2 2）特点特点 从宏观上看与异步协定十分相似，靠从宏观上看与异步协定十分相似，靠“时钟时钟”和和“等待等待”这两个一主一从信号的互锁来控制总线这两个一主一从信号的互锁来控

24、制总线周期的长短；但从微观上看，又是按同步总线的方周期的长短；但从微观上看，又是按同步总线的方式工作，真正的总线操作过程只在时钟脉冲一个信式工作，真正的总线操作过程只在时钟脉冲一个信号控制下完成。号控制下完成。3 3）优点优点 兼具有同步总线的速度和异步总线的可靠性、适兼具有同步总线的速度和异步总线的可靠性、适应性：应性：对于快速设备就像同步总线一样，只由时钟对于快速设备就像同步总线一样，只由时钟信号单独控制，用一个来回行程即可实现主、从模块信号单独控制，用一个来回行程即可实现主、从模块之间的成功握手；而对于慢速设备，又像异步总线一之间的成功握手；而对于慢速设备，又像异步总线一样，利用样，利用

25、WAITWAIT控制信号可方便地改变总线的周期。控制信号可方便地改变总线的周期。4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back37*4.周期分裂式总线协定周期分裂式总线协定是从提高总线利用率出发提出的。是从提高总线利用率出发提出的。前三种协定的共同特点是：前三种协定的共同特点是：在整个总线读在整个总线读/写周期中，总线一直被发出读写周期中，总线一直被发出读/写命令写命令的主控器所控制、占用。的主控器所控制、占用。4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back 这部分时间的浪费在速度要求很高的多微机系统这部分时间的浪费在速度要求很高的多微机系统中是相当可惜的，为此，提出了周期分裂式协定。中是

26、相当可惜的，为此，提出了周期分裂式协定。而实际上，并非整个操作周期中都要使用总线，进而实际上，并非整个操作周期中都要使用总线，进行基本操作中的某些步骤时，总线处于空闲状态。行基本操作中的某些步骤时，总线处于空闲状态。381)1)基本思想：基本思想：将读周期分成两个独立的传输子周期，两将读周期分成两个独立的传输子周期，两者间的空闲时间将总线让给其它主控器。者间的空闲时间将总线让给其它主控器。2)2)总线定时图总线定时图(读周期）读周期）4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back393)3)特点特点每个子周期实质上就是一个单方向信息流的每个子周期实质上就是一个单方向信息流的 写写 周期。周期

27、。1 1个写周期个写周期=1=1个个MSMS的传输子周期的传输子周期1 1个读周期个读周期=2=2个分裂的写周期个分裂的写周期1 1个个MSMS1 1个个SMSM4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back404)优缺点优缺点 所以，这种协定在普通微机中很少用，一般只用在所以，这种协定在普通微机中很少用，一般只用在具有多处理器结构的一些高性能小型机和高档微机中。具有多处理器结构的一些高性能小型机和高档微机中。q 既能适应慢速设备又能保持快速同步协定的既能适应慢速设备又能保持快速同步协定的 优点；优点；q 在系统总线上有多个主控模块的情况下，可在系统总线上有多个主控模块的情况下，可 基本消除

28、总线的空闲等待时间，大大提高总基本消除总线的空闲等待时间，大大提高总 线利用率，增强系统整体性能。线利用率，增强系统整体性能。优点：优点：q 上述优点是以增加主控和受控模块的逻辑复上述优点是以增加主控和受控模块的逻辑复 杂性为代价的；杂性为代价的；q 每个子周期中传输的信息量比通常情况下有每个子周期中传输的信息量比通常情况下有 所增加，故对单个主控器或单个总线操作周所增加，故对单个主控器或单个总线操作周 期来说，不仅不能加速，反而可能减速。期来说，不仅不能加速，反而可能减速。缺点：缺点：4.2.2 4.2.2 总线握手总线握手back4.3 8086总线工作原理8086/8088的一个总线周期

29、至少由的一个总线周期至少由4个个T状态组成，即至少由状态组成，即至少由4个时钟周期构成。个时钟周期构成。每个每个T状态完成不同的任务。状态完成不同的任务。8086/8088的管脚图8086/8088的总线构成 8088CPU:地址线与数据线复用：地址线与数据线复用：AD0AD7；高地址线：高地址线：A8A19；8086CPU：地址线与数据线复用：地址线与数据线复用：AD0AD15；高地址线：高地址线：A16A19；控制线：控制线：BHE：高位数据线有效；：高位数据线有效；WR：写信号线；：写信号线；RD：读信号线；：读信号线；DT/R：发送：发送/接收，控制数据方向；接收，控制数据方向；DEN

30、：总线收发器将其作为输出允许信号；：总线收发器将其作为输出允许信号；ALE：地址：地址/数据选通；数据选通；HOLD：总线保持请求信号输入；：总线保持请求信号输入；HOLDA：总线保持响应信号输出；：总线保持响应信号输出；8086总线读时序8086总线读时序8086总线写时序8086总线写时序最小模式下的系统总线构成494.4 80X864.4 80X86系列微机系统的标准总线系列微机系统的标准总线总线按其在系统中的位置及功能不同，一般可分为三级：总线按其在系统中的位置及功能不同，一般可分为三级：q芯片级总线：芯片级总线：利用它把芯片连成模块利用它把芯片连成模块q模块级总线：模块级总线：利用它

31、把主板和主板上各模块连成微机利用它把主板和主板上各模块连成微机q系统级总线：系统级总线：利用它把多台微机或设备连成微机系统利用它把多台微机或设备连成微机系统 从微机应用角度看，最关心的是模块级和系统级总从微机应用角度看，最关心的是模块级和系统级总线。线。I/OI/O接口总线属模块级总线。接口总线属模块级总线。目前应用最广的目前应用最广的PCPC系列系列机的机的I/OI/O总线有局部总线和系统总线两种。总线有局部总线和系统总线两种。504.4 80X864.4 80X86系列微机系统的标准总线系列微机系统的标准总线 为了适应数据宽度的增加和系统性能的提高，为了适应数据宽度的增加和系统性能的提高，

32、围绕围绕PC系列机依次推出的总线标准主要有系列机依次推出的总线标准主要有XT总线、总线、AT总线总线(ISA总线总线)、MCA总线、总线、EISA总线、总线、VL总总线和线和PCI总线等。总线等。其中应用最多的是其中应用最多的是ISA系统总线系统总线和和VL，PCI两种局部总线。两种局部总线。各种标准总线从总体上看，其规范中都包各种标准总线从总体上看，其规范中都包含了信号系统、电气特性和机械物理规格等一系含了信号系统、电气特性和机械物理规格等一系列规定，而其信号系统的规定中又不外乎信号分列规定，而其信号系统的规定中又不外乎信号分类、数据宽度、地址空间、传输速率、总线仲裁、类、数据宽度、地址空间

33、、传输速率、总线仲裁、总线握手、信号定时和资源共享分配等内容。总线握手、信号定时和资源共享分配等内容。514.4.1 ISA4.4.1 ISA总线总线(AT(AT总线总线)ISA ISA总线是对总线是对XTXT总线的扩展，以适应总线的扩展，以适应8/168/16位数据总线的要求。常见的位数据总线的要求。常见的286286、386386、486486等等微机都采用了这种标准总线。微机都采用了这种标准总线。ISA总线的主要特点：总线的主要特点：1)1)具有比具有比XTXT总线更强的支持能力，它能支持：总线更强的支持能力，它能支持：q64K I/O64K I/O地址空间地址空间q16M16M存储器地

34、址空间存储器地址空间q8 8位或位或1616位数据存取位数据存取q1515级硬中断级硬中断q7 7级级DMADMA通道通道q产生产生I/OI/O等待状态等待状态2)2)是一种多主控总线是一种多主控总线4.4.1 ISA4.4.1 ISA总线总线(AT(AT总线总线)523)3)可支持可支持8 8种类型的总线周期：种类型的总线周期：q8 8位和位和1616位的存储器读周期位的存储器读周期q8 8位和位和1616位的位的I/OI/O读周期读周期q8 8位和位和1616位的存储器写周期位的存储器写周期q8 8位和位和1616位的位的I/OI/O写周期写周期q中断周期中断周期(包括中断请求周期和中断响

35、应周期包括中断请求周期和中断响应周期)qDMADMA周期周期q存储器刷新周期存储器刷新周期q总线仲裁周期总线仲裁周期4.4.1 ISA4.4.1 ISA总线总线(AT(AT总线总线)PC/AT(ISA)ISA总线（Industry Standard Architecture，工业标准架构）采用8位和16位模式，它的最大数据传输率为8MBps和16MBps今天来看这样的性能低得不可思议，但在当时8MBps的速率绰绰有余，完全可满足多个CPU共享系统资源的需要。ISA 是标准化的总线技术，基本不存在什么兼容性问题，后来的兼容PC也无一例外都采用ISA技术作为系统总线。ISA总线一直贯穿286和38

36、6SX时代。544.4.2 VL4.4.2 VL总线总线(VESA(VESA总线总线)VLVL总线是一个通用的全开放局部总线标准。总线是一个通用的全开放局部总线标准。VLVL总线是为解决总线是为解决I/OI/O总线传输瓶颈问题而推出的总线传输瓶颈问题而推出的一种高速局部总线一种高速局部总线，挂在他上面的外设可以以，挂在他上面的外设可以以CPUCPU速速度运行。度运行。VL VL总线作为一种局部总线，不是一个单独的总线总线作为一种局部总线，不是一个单独的总线体系结构，它是对体系结构，它是对ISAISA、EISAEISA等系统总线的补充，只和等系统总线的补充，只和系统总线共存于一个系统中，形成系统

37、总线共存于一个系统中，形成ISA/VLISA/VL或或EISA/VLEISA/VL等等总线体系结构。总线体系结构。4.4.2 VL4.4.2 VL总线总线(VESA(VESA总线总线)PCI（Peripheral Component Interconnect）是外设互连总线的简称，是为了满足现代微机中的外部设备与主机之间的高速数据传输的需求而由美国Intel公司开发的总线标准。其适应性强、速度快，在Pentium以上的微型计算机被广泛采用。4.4.3 PCI4.4.3 PCI总线总线564.4.3 PCI4.4.3 PCI总线总线 PCI PCI总线最初是作为一种高性能的总线最初是作为一种高性

38、能的3232位局部总位局部总线而推出的，与线而推出的，与ISAISA、EISAEISA、MCAMCA等系统总线共存等系统总线共存于于PCPC系统中。由于其显著优越性，目前已取代几系统中。由于其显著优越性，目前已取代几乎所有系统总线而在乎所有系统总线而在PCPC机总线中独领风骚。机总线中独领风骚。1)PCI1)PCI总线的主要特点总线的主要特点性能优良，比性能优良，比VLVL总线更快总线更快灵活性、兼容性好灵活性、兼容性好自动配置，有自动配置，有 即插即用即插即用 功能，使用方便功能，使用方便可同时支持多组外围设备，且不受制于微处理器。可同时支持多组外围设备，且不受制于微处理器。价格较低价格较低

39、4.4.3 PCI4.4.3 PCI总线总线572)PCI2)PCI总线信号总线信号PCIPCI总总线线设设备备可选的可选的6464位总位总线扩展线线扩展线接口接口控制线控制线中断线中断线CacheCache支持线支持线JTAG/JTAG/边界边界扫描信号线扫描信号线AD(63AD(6332)32)C/BE(7C/BE(74)4)PAR64PAR64REQ64REQ64LOCKLOCKINTAINTAINTBINTBINTCINTCINTDINTDSBOSBOSDONESDONETDITDITDOTDOTCKTCKTMSTMSTRSTTRSTACK64ACK64AD(31AD(310)0)C/

40、BE(3C/BE(30)0)PARPARFRAMEFRAMETRDYTRDYIRDYIRDYSTOPSTOPDEVSELDEVSELIDSELIDSELPERRPERRSERRSERRREQREQGNTGNTCLKCLKRSTRST必备的必备的地址与地址与数据线数据线接口接口控制线控制线错误错误报告线报告线仲裁线仲裁线(只有只有主设备有主设备有)系统系统信号线信号线4.4.3 PCI4.4.3 PCI总线总线583)PCI3)PCI总线系统结构总线系统结构PCIPCI总线总线5 5PCIPCI总线总线4 4PCIPCI总线总线3 3PCIPCI设备设备PCIPCI桥桥PCIPCI桥桥标准总标准总线桥路线桥路设备设备PCIPCI桥桥存储控制器存储控制器存存 储储 器器CPUCPUCPUCPU总线总线PCIPCI桥路桥路标准总线桥路标准总线桥路PCIPCI设备设备PCIPCI桥桥PCIPCI设备设备PCIPCI总线总线1 1PCIPCI总线总线2 2标准总线标准总线2 2(ISA(ISA、EISAEISA、)标准总线标准总线1 1(ISA(ISA、EISAEISA、)4.4.3 PCI4.4.3 PCI总线总线