微机原理汇编语言与接口技术韩晓茹ch11微型计算机总线技术.ppt

11.1.1 总线的性能指标 性能指标可以区分不同总线的特点。 总线宽度：总线中数据信号线的数量，如8位、16位、32位和64位等。总线宽度越大，能够同时传送的二进制信息位数也就越多。 总线频率：总线时钟信号的频率，单位为Hz（赫兹）。 最大数据传输率：每秒钟能够传输的最大信息量，单位为B/s或者bit/s 。 信号线数：总线中信号线的总数，反映总线的复杂程度。 负载能力：也称驱动能力 ，可由总线所能连接的最大设备数直观地反映。 总线宽度、总线频率和数据传输率的关系 例题：某种总线的总线宽度为32bit，总线频率为33MHz，在每个时钟信号的上升沿都可以完成一次数据传输，试计算该总线的数据传输速率。 解：数据传输速率 = 32×33×106÷8=132×106（B/s） 思考：如果总线宽度提高为64bit，总线频率不变，在每个时钟信号的上升沿和下降沿都可以完成一次数据传输，重新计算总线的数据传输率。 几种典型总线的性能比较 11.1.2 总线的分类 总线技术在现代计算机系统中有着举足轻重的作用，种类繁多，可按不同的角度归类如下： 按照信息传送方式 并行总线和串行总线 按照信号定时方式 同步总线、异步总线和准同步总线 按照在计算机系统中所处的层次和地位 片内总线：用于连接集成电路芯片各个主要组成部分； 局部总线：CPU引脚的延伸线路 ； 系统总线：连接计算机系统中CPU、主存、I/O设备等各大功能模块； 外总线：计算机系统之间或者与其它系统间的总线。 11.2 ISA总线 最初是IBM公司为推出基于Intel 80286中央处理器的计算机系统而采用的总线标准。用它将CPU、主存、各种I/O接口电路等通过一组ISA总线连接在一块，采用了单总线结构形式。 ISA总线不是一种开放型的总线，它与CPU的引脚有着较密切的联系，属于与硬件有关的总线。 ISA总线信号分为4组，A、B组各包含31个信号，C、D组各包含18个信号，因此ISA总线中共有98个信号。 ISA总线中的主要信号 A23～A0：24根地址线,访问主存空间为16MB; D15～D0：16根数据线,依次总线操作最多传送16bits。 ：I/O读取命令； ：I/O写入命令； ：主存储器读取命令； ：主存储器写入命令； IRQ3～IRQ7、IRQ9～IRQ12、IRQ14～IRQ15：16个外部可屏蔽中断请求输入信号； DRQ0～DRQ3、DRQ5～DRQ7：7个DMA请求信号； 　　　～　　　、 ～　　　　：7个DMA应答信号。 AEN：地址锁存允许信号，由DMA控制器发出。 11.3 PCI总线 PCI的产生与20世纪90年代以来高性能图形处理技术、多媒体技术以及Pentium处理器的面世和新一代视窗操作系统的诞生密切有关。 这些都对总线的性能提出了更高的要求。 自 20世纪90年代中期开始的十多年间，作为一种先进的局部总线，PCI在计算机局部总线结构中占据了统治地位。 11.3.1 PCI总线的主要特点 是一种开放的，不依赖于任何微处理器的局部总线标准，具有高度兼容性； 可工作在“32位@33MHz”和“64位@66MHz”两种模式，最高数据传输率分别为132MB/s和528MB/s； 采用同步时序控制，支持猝发式数据传输； 多主能力，支持任何PCI主设备和从设备之间点对点的访问； 采用隐式集中仲裁方式，每个主设备都通过一对单独的信号线向总线仲裁逻辑提交总线请求和接收总线允许信号。隐式仲裁的含义是在总线进行数据传送时进行总线仲裁，因此不会浪费总线周期； 具有即插即用PnP（Plug and Play）特性，支持设备自动配置，扩展灵活； 提供地址和数据信息的奇偶校验功能，保证信息的准确性； 采用地址/数据信号多路复用技术，减少了信号线的数量，降低部件制造成本。 11.3.2 PCI总线信号 PCI总线共定义了120个信号，其中主控设备40条，从设备47条，以及若干电源、地和时钟信号等，PCI总线宽度可以扩展为64位。图中左边一列信号是PCI总线设备所必需的信号。 11.3.3 PCI总线命令 总线命令说明当前传输事务的类型，由主设备通过C/BE[3:0]信号线传送给从设备。 特殊周期：1种特殊的写操作，PCI 主设备可以将其信息通过特殊周期广播至PCI 总线上所有设备。 中断确认周期：1种特殊的读操作，主设备为HOS-PCI 桥，目标设备为含有中断控制器的PCI 总线设备，主要用于获取中断向量。 配置读/写周期：HOST-PCI桥通过配置读/写周期完成对PCI设备的配置功能，实现配置数据的读出或写入操作。 11.3.4 PCI总线数据传输过程 PCI总线采用