第11章總線技術(shù)第11章總線技術(shù)第11章總線技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：◆掌握總線的概念，包括總線的定義、分類和使用總線的優(yōu)點(diǎn)；◆掌握各類系統(tǒng)總線的適用場(chǎng)合、主要特點(diǎn)，了解其技術(shù)規(guī)范；◆掌握各類外部總線的適用場(chǎng)合、主要特點(diǎn)，了解其技術(shù)規(guī)范；◆了解IDE總線的相關(guān)知識(shí)。第11章總線技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：第11章總線技術(shù)本章目錄：

11.1概述

11.2系統(tǒng)總線

11.3外部總線

11.4I2C和SPI總線

習(xí)題與思考題第11章總線技術(shù)本章目錄：11.1概述

11.1.1總線的概念

11.1.2總線的分類

11.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)返回上一級(jí)11.1概述 返回上一級(jí)11.1.1總線的概念 所謂總線，就是指計(jì)算機(jī)中多個(gè)部件之間公用的一組連線，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。返回上一級(jí)11.1.1總線的概念返回上一級(jí)11.1.2總線的分類（1）按總線所在位置分類：片內(nèi)總線：連接集成電路芯片內(nèi)部各功能單元的信息通路。內(nèi)部總線：又稱系統(tǒng)總線或微型計(jì)算機(jī)總線。用于微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間的通信。常見的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)有ISA、EISA、FUTUREBUS總線等。外部總線：又稱通信總線，它是微機(jī)與微機(jī)、微機(jī)與其它儀器儀表或設(shè)備之間的連線。常見的外部總線標(biāo)準(zhǔn)有RS-232、IEEE-488、SCSI、Centronics總線等。返回上一級(jí)11.1.2總線的分類（1）按總線所在位置分類：返回上一級(jí)（2）按信息傳送形式分類：并行總線：計(jì)算機(jī)中的信息一般都是由多位二進(jìn)制碼表示的，傳輸這些信息時(shí)，用多條線同時(shí)傳送所有二進(jìn)制位。信息的快速傳輸，被大量地用在計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件連接中。串行總線：以多位二進(jìn)制信息共用一條線進(jìn)行傳輸?shù)姆绞焦ぷ?。這種總線形式具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，適合當(dāng)所需連接的部件距離比較遠(yuǎn)時(shí)的情況。返回上一級(jí)（2）按信息傳送形式分類：返回上一級(jí)11.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)

總線標(biāo)準(zhǔn)是國際正式公布或推薦的互連各個(gè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)，是把各種不同的模塊組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（或計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)）時(shí)必須遵守的規(guī)范，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各模塊的互連提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面。返回上一級(jí)11.1.3總線標(biāo)準(zhǔn) 返回上一級(jí)11.2系統(tǒng)總線

11.2.1PC總線

11.2.2ISA總線

11.2.3EISA總線

11.2.4PCI總線

11.2.5STD總線

11.2.6AGP總線

11.2.7PCMCIA總線返回上一級(jí)11.2系統(tǒng)總線 11.2.1PC總線返回上一級(jí)11.2.1PC總線 PC機(jī)的系統(tǒng)總線用于連接I/O接插件，它以通道的形式經(jīng)過擴(kuò)充和再驅(qū)動(dòng)連到擴(kuò)充插槽上，擴(kuò)充插槽有62個(gè)引腳，各種I/O接口模塊（板）均插在擴(kuò)充槽上，以實(shí)現(xiàn)與微處理器之間的信息交換。

IBM對(duì)插槽上的信號(hào)名稱、性質(zhì)、方向、時(shí)序、引腳排列等都做了明確規(guī)定。這種規(guī)定稱為IBMPC總線。返回上一級(jí)11.2.1PC總線 PC機(jī)的系統(tǒng)總線用于連接I/O接插PC總線信號(hào)分配表注：1．B8引腳對(duì)插槽1～7為空，插槽8上該信號(hào)為卡選中信號(hào)*CARDSLCTD。2．信號(hào)名稱前帶*，表示低電平有效。返回上一級(jí)PC總線信號(hào)分配表返回上一級(jí)11.2.2ISA總線 ISA總線又稱AT總線，它保持了PC總線的全部62個(gè)引腳，以便與原PC總線插件板兼容。同時(shí)它又在底板上增加了一個(gè)36個(gè)引腳的插槽，以便增加新的功能。返回上一級(jí)11.2.2ISA總線返回上一級(jí)ISA總線中新增引腳信號(hào)分配表返回上一級(jí)ISA總線中新增引腳信號(hào)分配表返回上一級(jí)11.2.3EISA總線 EISA總線是32位I/O總線，兼容ISA總線，使I/O能力提高到32位，而且提供了多主控功能，即使一般微機(jī)的單處理器環(huán)境升級(jí)到多處理器工作狀態(tài)。返回上一級(jí)11.2.3EISA總線返回上一級(jí)EISA總線主要特點(diǎn)支持CPU、DMA、總線主控器32位尋址能力和16位數(shù)據(jù)傳輸能力，具有數(shù)據(jù)寬度變換功能；擴(kuò)展及增加DMA仲裁能力，使得DMA的傳輸速率最高可達(dá)33MB/S；程序可以采用邊沿或電平方式控制中斷的觸發(fā)；能通過軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)板和擴(kuò)展板的自動(dòng)配置功能；規(guī)定總線裁決采用集中方式進(jìn)行，使得EISA總線有效地支持構(gòu)成多微處理器系統(tǒng)；與PC/XT總線相兼容。返回上一級(jí)EISA總線主要特點(diǎn)支持CPU、DMA、總線主控器32位尋址11.2.4PCI總線PCI總線是一種高性能的局部總線，支持64位Pentium系統(tǒng)，傳輸速率可為132-264Mb/s。PCI橋路（PCI控制器）有多級(jí)緩沖，使PCI總線支持無限讀寫方式，且PCI總線上的外設(shè)可與CPU并發(fā)工作；PCI支持總線主控技術(shù)，允許智能外設(shè)在需要的時(shí)候取得控制權(quán)；高兼容性；高自動(dòng)配置，不需因卡插入擴(kuò)充槽而設(shè)置開關(guān)或跳接線。返回上一級(jí)11.2.4PCI總線PCI總線是一種高性能的局部總線，支PCI總線的引腳返回上一級(jí)PCI總線的引腳返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表(續(xù))返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表(續(xù))返回上一級(jí)11.2.5STD總線 STD總線是1987年推出的用于工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線。STD總線特點(diǎn)： 高可靠性；小板結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)簡單；兼容式的總線結(jié)構(gòu)；產(chǎn)品配套功能齊全，價(jià)格低廉，易于選用，為STD新產(chǎn)品的推廣創(chuàng)造了有利的條件。返回上一級(jí)11.2.5STD總線返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(元件面)返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(元件面)返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(焊接面)返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(焊接面)返回上一級(jí)11.2.6AGP總線

Intel于1996年7月正式推出了加速圖形接口（AcceleratedGraphicsPort，AGP），這是顯示卡專用的局部總線，專用于連接主板上的控制芯片和AGP顯示適配卡，是為提高視頻帶寬而設(shè)計(jì)的總線規(guī)范 AGP總線實(shí)質(zhì)上是對(duì)PCI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充。返回上一級(jí)11.2.6AGP總線 Intel于1996年7AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返回上一級(jí)AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返回上一級(jí)11.2.7PCMCIA總線

隨著便攜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)便攜式擴(kuò)展設(shè)備的需求越來越迫切。為此，由Intel、AMD、IBM、Compaq和TI等公司聯(lián)合，于1989年成立了PCMCIA協(xié)會(huì)，并制定了PCMCIA總線標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)便攜機(jī)的發(fā)展起了重要的作用。 PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)剛開始時(shí)，主要是針對(duì)內(nèi)存卡，后來逐漸超越內(nèi)存卡，變成面向微機(jī)系統(tǒng)主板的各種擴(kuò)展卡，而成為“PC卡”的國際標(biāo)準(zhǔn)。返回上一級(jí)11.2.7PCMCIA總線 隨著便攜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的11.3外部總線

11.3.1IEEE-488總線

11.3.2SCSI總線

11.3.3IDE總線

11.3.4CENTRONIC總線

11.3.5USB總線

11.3.6FireWire串行總線返回上一級(jí)11.3外部總線返回上一級(jí)11.3.1IEEE-488總線IEEE-488是一個(gè)并行的外部總線，它主要用于儀表之間的連接以及計(jì)算機(jī)與儀表之間的互相連接。1975年IEEE-488作為標(biāo)準(zhǔn)接口總線的國際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE-488電纜的連接器是一個(gè)24引線的帶有插頭和插座的組合式接頭。該標(biāo)準(zhǔn)的主要電氣性能有：總線上只能連接15個(gè)設(shè)備。數(shù)據(jù)速率必須小于或等于1Mb/S?？倐鬏斁嚯x不超過20米，或2米乘以設(shè)備數(shù)目。所有的數(shù)據(jù)交換都是數(shù)字化信號(hào)。返回上一級(jí)11.3.1IEEE-488總線IEEE-488是一個(gè)并行IEEE-488總線系統(tǒng) 共有24條線：16條信號(hào)線（其中8條數(shù)據(jù)線、3條握手線、5條管理線）、7條地線和1條機(jī)殼接地線。 在總線上掛接的設(shè)備從邏輯上講分為三種： 1、發(fā)話器（者）：系統(tǒng)中向其他設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的信息源。系統(tǒng)中允許有多個(gè)發(fā)話器（者）存在，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)話者工作。 2、收聽器（者）：是指可以接收數(shù)據(jù)的設(shè)備。在一個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)收聽器同時(shí)工作。 3、控制器：是指能對(duì)掛在總線上的各個(gè)設(shè)備來指定地址或發(fā)出命令的設(shè)備。在系統(tǒng)中用來控制信息的發(fā)送和接收過程。返回上一級(jí)IEEE-488總線系統(tǒng) 共有24條線：16條信號(hào)線（其中IEEE-488連接器插腳分配表返回上一級(jí)IEEE-488連接器插腳分配表返回上一級(jí)建立通信對(duì)象的過程開始一次數(shù)據(jù)傳送的方法：1、由控制器直接利用ATN線狀態(tài)，向設(shè)備送命令，指定發(fā)話器和收聽器。2、現(xiàn)由某設(shè)備提出服務(wù)請(qǐng)求，使控制器進(jìn)行中斷服務(wù)，在ATN下查找請(qǐng)求服務(wù)的設(shè)備。找到要求服務(wù)的設(shè)備后，再由控制器喚醒另一個(gè)通信對(duì)象，從而開始一次數(shù)據(jù)傳送。返回上一級(jí)建立通信對(duì)象的過程開始一次數(shù)據(jù)傳送的方法：返回上一級(jí)IEEE-488接口功能表返回上一級(jí)IEEE-488接口功能表返回上一級(jí)11.3.2SCSI總線 小型計(jì)算機(jī)接口總線SCSI（SmallComputerSystemInterface），它主要用于計(jì)算機(jī)與磁帶機(jī)、軟磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、光盤機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備的連接。SCSI是一種低成本、高效率的外部總線。SCSI總線上最多可掛接8臺(tái)總線設(shè)備。但在任何時(shí)刻，只允許有兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行通信。當(dāng)使用單端驅(qū)動(dòng)器和單端接收器進(jìn)行傳送時(shí)，允許電纜長度不超過6m；當(dāng)采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和差動(dòng)接收器時(shí)，距離可達(dá)到25m。由原來的8位數(shù)據(jù)線擴(kuò)展到了32位。返回上一級(jí)11.3.2SCSI總線 小型計(jì)算機(jī)接口總線SCSI（SCSI總線的規(guī)范（1）單端SCSI總線 50根引線除了地址線外，18根信號(hào)線分成9根數(shù)據(jù)線和9根控制線。（2）差動(dòng)SCSI總線差動(dòng)SCSI總線信號(hào)與單端SCSI總線信號(hào)相對(duì)應(yīng)，只不過是單端信號(hào)只需要一個(gè)引腳，而差動(dòng)信號(hào)則需要兩個(gè)引腳。返回上一級(jí)SCSI總線的規(guī)范（1）單端SCSI總線返回上一級(jí)單端SCSI總線信號(hào)分配表返回上一級(jí)單端SCSI總線信號(hào)分配表返回上一級(jí)11.3.3IDE總線IDE總線是由COMPAQ和WD公司聯(lián)合推出的一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，這種接口只支持硬盤驅(qū)動(dòng)器。1993年WD公司又推出增強(qiáng)型的IDE接口，也稱為EIDE接口或ATA接口。EIDE接口不僅支持硬盤驅(qū)動(dòng)器，還支持磁帶機(jī)和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。ISA、EISA總線支持的EIDE接口數(shù)據(jù)傳輸速率為4.1Mb/s，而VESA總線上多采用FASTEIDE接口，它的數(shù)據(jù)傳輸速率為11-13Mb/s。容量為850MB以上的硬盤要采用FASTEIDE-2接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率為16.6Mb/s。返回上一級(jí)11.3.3IDE總線IDE總線是由COMPAQ和WD公司11.3.4CENTRONIC總線CENTRONIC總線是一種并行外部總線，主要用于計(jì)算機(jī)與打印機(jī)、繪圖機(jī)等設(shè)備的連接。CENTRONIC總線的傳輸速率較高，傳輸距離最大為2m。在使用扁平電纜傳送時(shí)，每兩條數(shù)據(jù)線間夾一條地線，可較好地克服數(shù)據(jù)間的干擾。CENTRONIC總線共有36條信號(hào)線，信號(hào)分配如表11-10所示。36條信號(hào)線分為三組：數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線和狀態(tài)信號(hào)線返回上一級(jí)11.3.4CENTRONIC總線CENTRONIC總線是11.3.5USB總線1．USB的物理接口和電氣特性（1）接口信號(hào)線（2）電氣特性 USB主機(jī)或根Hub（RootHub）對(duì)設(shè)備提供的電源電壓時(shí)4.75V～5.25V，設(shè)備能吸入的最大電流為500mA。USB設(shè)備的電源供給由兩種方式：自給方式和總線供給方式。

返回上一級(jí)11.3.5USB總線1．USB的物理接口和電氣特性返回上USB系統(tǒng)的組成返回上一級(jí)USB系統(tǒng)的組成返回上一級(jí)典型的USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖返回上一級(jí)典型的USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖返回上一級(jí)11.3.6FireWire串行總線 IEEE1394(火線)是用于傳送動(dòng)畫數(shù)據(jù)的高速總線接口標(biāo)準(zhǔn),具有100Mb/s、200Mb/s和400Mb/s3種傳輸速率，最高可達(dá)1Gb/s以上的傳輸速率。

IEEE1394最多可以把63個(gè)外設(shè)以菊花鏈的形式連接到同一系統(tǒng)中。返回上一級(jí)11.3.6FireWire串行總線 IEEE1394(IEEE1394性能特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩訧EEE1394的數(shù)據(jù)傳輸率分為100Mb/s、200MBbs、400Mb/s三檔。特別適合于新型高速硬盤及多媒體數(shù)據(jù)傳送。一、串行傳送比并行傳送容易提高數(shù)據(jù)傳送時(shí)鐘速率；二、采用了DS-Link編碼技術(shù)，把時(shí)鐘信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)檫x通信號(hào)的變化，即使在高的時(shí)鐘速率下也不易引起信號(hào)失真。返回上一級(jí)IEEE1394性能特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩苑祷厣弦患?jí)（2）數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性可保證圖像和聲音不會(huì)出現(xiàn)時(shí)斷時(shí)續(xù)的現(xiàn)象，因此對(duì)多媒體數(shù)據(jù)傳送特別重要。一、異步傳送外，還提供了一種等步傳送方式，數(shù)據(jù)以一系列的固定長度的包規(guī)整間隔地連續(xù)發(fā)送，端到端既有最大延時(shí)限制而又有最小延時(shí)限制；二、總線仲裁除優(yōu)先權(quán)仲裁之外，還有均等仲裁和緊急仲裁方式。返回上一級(jí)（2）數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性返回上一級(jí)（3）體積小易安裝，連接方便 IEEE1394使用6芯電纜，直徑約為6mm，插座也小。 IEEE1394的電纜不需要與電纜阻抗匹配的終端，而且具有熱插入能力。返回上一級(jí)（3）體積小易安裝，連接方便返回上一級(jí)IEEE1394配置結(jié)構(gòu)IEEE1394采用菊花鏈?zhǔn)脚渲?，但也允許樹形結(jié)構(gòu)配置。IEEE1394接口也需要一個(gè)主適配器和系統(tǒng)總線相連。這個(gè)主適配器的功能邏輯在高檔的Pentium機(jī)中是集成在主板的核心芯片組的PCI總線到ISA總線的橋芯片中。IEEE1394采用集中式總線仲裁方式，還增加了均等仲裁和緊急仲裁功能。返回上一級(jí)IEEE1394配置結(jié)構(gòu)IEEE1394采用菊花鏈?zhǔn)脚渲?，但I(xiàn)EEE1394配置的實(shí)例 右側(cè)是線性鏈接方式,左側(cè)是親子層次鏈接方式。整體是一個(gè)樹形結(jié)構(gòu)。返回上一級(jí)IEEE1394配置的實(shí)例 右側(cè)是線性鏈接方式,左側(cè)是親子IEEE1394協(xié)議集圖返回上一級(jí)IEEE1394協(xié)議集圖返回上一級(jí)IEEE1394協(xié)議集IEEE1394的一個(gè)重要特色是：規(guī)范了一個(gè)三層協(xié)議集，將串行總線與各外圍設(shè)備的交互動(dòng)作標(biāo)準(zhǔn)化。（1）業(yè)務(wù)層

定義了一個(gè)完整的請(qǐng)求響應(yīng)協(xié)議實(shí)現(xiàn)總線傳輸，包括讀操作、寫操作和鎖定操作。（2）鏈路層

可為應(yīng)用程序直接提供等步數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。它支持異步和等步的包發(fā)送和接收。

異步包傳送，是一個(gè)可變總量的數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)層的幾個(gè)信息字節(jié)作為一個(gè)包傳送到顯式地址的目標(biāo)方，并要求返回一個(gè)認(rèn)可包。 等步包傳送，是一個(gè)可變總量的數(shù)據(jù)以一串固定大小的包按照規(guī)整間隔來發(fā)送，使用簡化尋址方式，不要求目標(biāo)方認(rèn)可。

IEEE1394把完成一個(gè)包的遞交過程稱為子動(dòng)作。

返回上一級(jí)IEEE1394協(xié)議集IEEE1394的一個(gè)重要特色是：規(guī)范（3）物理層

將鏈路層的邏輯信號(hào)根據(jù)不同的串行總線介質(zhì)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電信號(hào)，也為串行總線的接口定義了電氣和機(jī)械特性。實(shí)際上，IEEE1394串行接口的物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分為“底板環(huán)境”和“電氣環(huán)境”兩部分。總線規(guī)范并未要求特別的環(huán)境設(shè)定。所有節(jié)點(diǎn)可嚴(yán)格限定在單一底板上，也可直接連在電纜上。（4）串行總線管理

它提供總線節(jié)點(diǎn)所需的標(biāo)準(zhǔn)控制、狀態(tài)寄存器服務(wù)和基本控制功能。

返回上一級(jí)（3）物理層將鏈路層的邏輯信號(hào)根據(jù)不同的串行總線介11.4I2C和SPI總線

11.4.1I2C串行總線

11.4.2SPI總線

返回上一級(jí)11.4I2C和SPI總線返回上一級(jí)11.4.1I2C串行總線 IEEE1394(火線)是用于傳送動(dòng)畫數(shù)據(jù)的高速總線接口標(biāo)準(zhǔn),具有100Mb/s、200Mb/s和400Mb/s3種傳輸速率，最高可達(dá)1Gb/s以上的傳輸速率。

IEEE1394最多可以把63個(gè)外設(shè)以菊花鏈的形式連接到同一系統(tǒng)中。返回上一級(jí)11.4.1I2C串行總線 IEEE1394(火線)是用11.4.2SPI總線 IEEE1394(火線)是用于傳送動(dòng)畫數(shù)據(jù)的高速總線接口標(biāo)準(zhǔn),具有100Mb/s、200Mb/s和400Mb/s3種傳輸速率，最高可達(dá)1Gb/s以上的傳輸速率。

IEEE1394最多可以把63個(gè)外設(shè)以菊花鏈的形式連接到同一系統(tǒng)中。返回上一級(jí)11.4.2SPI總線 IEEE1394(火線)是用于傳習(xí)題與思考題1.

總線是如何定義的？總線分為哪幾類？2.

為什么在組織計(jì)算機(jī)時(shí)喜歡用總線結(jié)構(gòu)？3.

試簡述IEEE-488有哪些特點(diǎn)？4.SCSI總線主要用來連接什么設(shè)備？它有哪些特點(diǎn)？5.

簡要描述AGP總線的兩種工作方式。6.

簡述USB總線的結(jié)構(gòu)和主要特點(diǎn)。7.

簡述IEEE-1394主要性能特點(diǎn)。返回上一級(jí)習(xí)題與思考題1.總線是如何定義的？總線分為哪幾類？返回上一第11章總線技術(shù)第11章總線技術(shù)第11章總線技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：◆掌握總線的概念，包括總線的定義、分類和使用總線的優(yōu)點(diǎn)；◆掌握各類系統(tǒng)總線的適用場(chǎng)合、主要特點(diǎn)，了解其技術(shù)規(guī)范；◆掌握各類外部總線的適用場(chǎng)合、主要特點(diǎn)，了解其技術(shù)規(guī)范；◆了解IDE總線的相關(guān)知識(shí)。第11章總線技術(shù) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：第11章總線技術(shù)本章目錄：

11.1概述

11.2系統(tǒng)總線

11.3外部總線

11.4I2C和SPI總線

習(xí)題與思考題第11章總線技術(shù)本章目錄：11.1概述

11.1.1總線的概念

11.1.2總線的分類

11.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)返回上一級(jí)11.1概述 返回上一級(jí)11.1.1總線的概念 所謂總線，就是指計(jì)算機(jī)中多個(gè)部件之間公用的一組連線，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。返回上一級(jí)11.1.1總線的概念返回上一級(jí)11.1.2總線的分類（1）按總線所在位置分類：片內(nèi)總線：連接集成電路芯片內(nèi)部各功能單元的信息通路。內(nèi)部總線：又稱系統(tǒng)總線或微型計(jì)算機(jī)總線。用于微機(jī)系統(tǒng)內(nèi)各模塊之間的通信。常見的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)有ISA、EISA、FUTUREBUS總線等。外部總線：又稱通信總線，它是微機(jī)與微機(jī)、微機(jī)與其它儀器儀表或設(shè)備之間的連線。常見的外部總線標(biāo)準(zhǔn)有RS-232、IEEE-488、SCSI、Centronics總線等。返回上一級(jí)11.1.2總線的分類（1）按總線所在位置分類：返回上一級(jí)（2）按信息傳送形式分類：并行總線：計(jì)算機(jī)中的信息一般都是由多位二進(jìn)制碼表示的，傳輸這些信息時(shí)，用多條線同時(shí)傳送所有二進(jìn)制位。信息的快速傳輸，被大量地用在計(jì)算機(jī)內(nèi)部各部件連接中。串行總線：以多位二進(jìn)制信息共用一條線進(jìn)行傳輸?shù)姆绞焦ぷ?。這種總線形式具有結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點(diǎn)，適合當(dāng)所需連接的部件距離比較遠(yuǎn)時(shí)的情況。返回上一級(jí)（2）按信息傳送形式分類：返回上一級(jí)11.1.3總線標(biāo)準(zhǔn)

總線標(biāo)準(zhǔn)是國際正式公布或推薦的互連各個(gè)模塊的標(biāo)準(zhǔn)，是把各種不同的模塊組成計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（或計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)）時(shí)必須遵守的規(guī)范，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中各模塊的互連提供一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)界面。返回上一級(jí)11.1.3總線標(biāo)準(zhǔn) 返回上一級(jí)11.2系統(tǒng)總線

11.2.1PC總線

11.2.2ISA總線

11.2.3EISA總線

11.2.4PCI總線

11.2.5STD總線

11.2.6AGP總線

11.2.7PCMCIA總線返回上一級(jí)11.2系統(tǒng)總線 11.2.1PC總線返回上一級(jí)11.2.1PC總線 PC機(jī)的系統(tǒng)總線用于連接I/O接插件，它以通道的形式經(jīng)過擴(kuò)充和再驅(qū)動(dòng)連到擴(kuò)充插槽上，擴(kuò)充插槽有62個(gè)引腳，各種I/O接口模塊（板）均插在擴(kuò)充槽上，以實(shí)現(xiàn)與微處理器之間的信息交換。

IBM對(duì)插槽上的信號(hào)名稱、性質(zhì)、方向、時(shí)序、引腳排列等都做了明確規(guī)定。這種規(guī)定稱為IBMPC總線。返回上一級(jí)11.2.1PC總線 PC機(jī)的系統(tǒng)總線用于連接I/O接插PC總線信號(hào)分配表注：1．B8引腳對(duì)插槽1～7為空，插槽8上該信號(hào)為卡選中信號(hào)*CARDSLCTD。2．信號(hào)名稱前帶*，表示低電平有效。返回上一級(jí)PC總線信號(hào)分配表返回上一級(jí)11.2.2ISA總線 ISA總線又稱AT總線，它保持了PC總線的全部62個(gè)引腳，以便與原PC總線插件板兼容。同時(shí)它又在底板上增加了一個(gè)36個(gè)引腳的插槽，以便增加新的功能。返回上一級(jí)11.2.2ISA總線返回上一級(jí)ISA總線中新增引腳信號(hào)分配表返回上一級(jí)ISA總線中新增引腳信號(hào)分配表返回上一級(jí)11.2.3EISA總線 EISA總線是32位I/O總線，兼容ISA總線，使I/O能力提高到32位，而且提供了多主控功能，即使一般微機(jī)的單處理器環(huán)境升級(jí)到多處理器工作狀態(tài)。返回上一級(jí)11.2.3EISA總線返回上一級(jí)EISA總線主要特點(diǎn)支持CPU、DMA、總線主控器32位尋址能力和16位數(shù)據(jù)傳輸能力，具有數(shù)據(jù)寬度變換功能；擴(kuò)展及增加DMA仲裁能力，使得DMA的傳輸速率最高可達(dá)33MB/S；程序可以采用邊沿或電平方式控制中斷的觸發(fā)；能通過軟件實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)板和擴(kuò)展板的自動(dòng)配置功能；規(guī)定總線裁決采用集中方式進(jìn)行，使得EISA總線有效地支持構(gòu)成多微處理器系統(tǒng)；與PC/XT總線相兼容。返回上一級(jí)EISA總線主要特點(diǎn)支持CPU、DMA、總線主控器32位尋址11.2.4PCI總線PCI總線是一種高性能的局部總線，支持64位Pentium系統(tǒng)，傳輸速率可為132-264Mb/s。PCI橋路（PCI控制器）有多級(jí)緩沖，使PCI總線支持無限讀寫方式，且PCI總線上的外設(shè)可與CPU并發(fā)工作；PCI支持總線主控技術(shù)，允許智能外設(shè)在需要的時(shí)候取得控制權(quán)；高兼容性；高自動(dòng)配置，不需因卡插入擴(kuò)充槽而設(shè)置開關(guān)或跳接線。返回上一級(jí)11.2.4PCI總線PCI總線是一種高性能的局部總線，支PCI總線的引腳返回上一級(jí)PCI總線的引腳返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表(續(xù))返回上一級(jí)PCI總線的引腳功能表(續(xù))返回上一級(jí)11.2.5STD總線 STD總線是1987年推出的用于工業(yè)控制微型計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)總線。STD總線特點(diǎn)： 高可靠性；小板結(jié)構(gòu)；結(jié)構(gòu)簡單；兼容式的總線結(jié)構(gòu)；產(chǎn)品配套功能齊全，價(jià)格低廉，易于選用，為STD新產(chǎn)品的推廣創(chuàng)造了有利的條件。返回上一級(jí)11.2.5STD總線返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(元件面)返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(元件面)返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(焊接面)返回上一級(jí)ＳＴＤ總線信號(hào)分配表(焊接面)返回上一級(jí)11.2.6AGP總線

Intel于1996年7月正式推出了加速圖形接口（AcceleratedGraphicsPort，AGP），這是顯示卡專用的局部總線，專用于連接主板上的控制芯片和AGP顯示適配卡，是為提高視頻帶寬而設(shè)計(jì)的總線規(guī)范 AGP總線實(shí)質(zhì)上是對(duì)PCI技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)充。返回上一級(jí)11.2.6AGP總線 Intel于1996年7AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返回上一級(jí)AGP總線的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)返回上一級(jí)11.2.7PCMCIA總線

隨著便攜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，對(duì)便攜式擴(kuò)展設(shè)備的需求越來越迫切。為此，由Intel、AMD、IBM、Compaq和TI等公司聯(lián)合，于1989年成立了PCMCIA協(xié)會(huì)，并制定了PCMCIA總線標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)便攜機(jī)的發(fā)展起了重要的作用。 PCMCIA標(biāo)準(zhǔn)剛開始時(shí)，主要是針對(duì)內(nèi)存卡，后來逐漸超越內(nèi)存卡，變成面向微機(jī)系統(tǒng)主板的各種擴(kuò)展卡，而成為“PC卡”的國際標(biāo)準(zhǔn)。返回上一級(jí)11.2.7PCMCIA總線 隨著便攜計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的11.3外部總線

11.3.1IEEE-488總線

11.3.2SCSI總線

11.3.3IDE總線

11.3.4CENTRONIC總線

11.3.5USB總線

11.3.6FireWire串行總線返回上一級(jí)11.3外部總線返回上一級(jí)11.3.1IEEE-488總線IEEE-488是一個(gè)并行的外部總線，它主要用于儀表之間的連接以及計(jì)算機(jī)與儀表之間的互相連接。1975年IEEE-488作為標(biāo)準(zhǔn)接口總線的國際標(biāo)準(zhǔn)。IEEE-488電纜的連接器是一個(gè)24引線的帶有插頭和插座的組合式接頭。該標(biāo)準(zhǔn)的主要電氣性能有：總線上只能連接15個(gè)設(shè)備。數(shù)據(jù)速率必須小于或等于1Mb/S。總傳輸距離不超過20米，或2米乘以設(shè)備數(shù)目。所有的數(shù)據(jù)交換都是數(shù)字化信號(hào)。返回上一級(jí)11.3.1IEEE-488總線IEEE-488是一個(gè)并行IEEE-488總線系統(tǒng) 共有24條線：16條信號(hào)線（其中8條數(shù)據(jù)線、3條握手線、5條管理線）、7條地線和1條機(jī)殼接地線。 在總線上掛接的設(shè)備從邏輯上講分為三種： 1、發(fā)話器（者）：系統(tǒng)中向其他設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)的信息源。系統(tǒng)中允許有多個(gè)發(fā)話器（者）存在，但在同一時(shí)刻只能有一個(gè)發(fā)話者工作。 2、收聽器（者）：是指可以接收數(shù)據(jù)的設(shè)備。在一個(gè)系統(tǒng)中可以有多個(gè)收聽器同時(shí)工作。 3、控制器：是指能對(duì)掛在總線上的各個(gè)設(shè)備來指定地址或發(fā)出命令的設(shè)備。在系統(tǒng)中用來控制信息的發(fā)送和接收過程。返回上一級(jí)IEEE-488總線系統(tǒng) 共有24條線：16條信號(hào)線（其中IEEE-488連接器插腳分配表返回上一級(jí)IEEE-488連接器插腳分配表返回上一級(jí)建立通信對(duì)象的過程開始一次數(shù)據(jù)傳送的方法：1、由控制器直接利用ATN線狀態(tài)，向設(shè)備送命令，指定發(fā)話器和收聽器。2、現(xiàn)由某設(shè)備提出服務(wù)請(qǐng)求，使控制器進(jìn)行中斷服務(wù)，在ATN下查找請(qǐng)求服務(wù)的設(shè)備。找到要求服務(wù)的設(shè)備后，再由控制器喚醒另一個(gè)通信對(duì)象，從而開始一次數(shù)據(jù)傳送。返回上一級(jí)建立通信對(duì)象的過程開始一次數(shù)據(jù)傳送的方法：返回上一級(jí)IEEE-488接口功能表返回上一級(jí)IEEE-488接口功能表返回上一級(jí)11.3.2SCSI總線 小型計(jì)算機(jī)接口總線SCSI（SmallComputerSystemInterface），它主要用于計(jì)算機(jī)與磁帶機(jī)、軟磁盤機(jī)、硬磁盤機(jī)、光盤機(jī)、打印機(jī)等設(shè)備的連接。SCSI是一種低成本、高效率的外部總線。SCSI總線上最多可掛接8臺(tái)總線設(shè)備。但在任何時(shí)刻，只允許有兩臺(tái)設(shè)備進(jìn)行通信。當(dāng)使用單端驅(qū)動(dòng)器和單端接收器進(jìn)行傳送時(shí)，允許電纜長度不超過6m；當(dāng)采用差動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和差動(dòng)接收器時(shí)，距離可達(dá)到25m。由原來的8位數(shù)據(jù)線擴(kuò)展到了32位。返回上一級(jí)11.3.2SCSI總線 小型計(jì)算機(jī)接口總線SCSI（SCSI總線的規(guī)范（1）單端SCSI總線 50根引線除了地址線外，18根信號(hào)線分成9根數(shù)據(jù)線和9根控制線。（2）差動(dòng)SCSI總線差動(dòng)SCSI總線信號(hào)與單端SCSI總線信號(hào)相對(duì)應(yīng)，只不過是單端信號(hào)只需要一個(gè)引腳，而差動(dòng)信號(hào)則需要兩個(gè)引腳。返回上一級(jí)SCSI總線的規(guī)范（1）單端SCSI總線返回上一級(jí)單端SCSI總線信號(hào)分配表返回上一級(jí)單端SCSI總線信號(hào)分配表返回上一級(jí)11.3.3IDE總線IDE總線是由COMPAQ和WD公司聯(lián)合推出的一種硬盤接口標(biāo)準(zhǔn)，這種接口只支持硬盤驅(qū)動(dòng)器。1993年WD公司又推出增強(qiáng)型的IDE接口，也稱為EIDE接口或ATA接口。EIDE接口不僅支持硬盤驅(qū)動(dòng)器，還支持磁帶機(jī)和CD-ROM驅(qū)動(dòng)器。ISA、EISA總線支持的EIDE接口數(shù)據(jù)傳輸速率為4.1Mb/s，而VESA總線上多采用FASTEIDE接口，它的數(shù)據(jù)傳輸速率為11-13Mb/s。容量為850MB以上的硬盤要采用FASTEIDE-2接口，其數(shù)據(jù)傳輸速率為16.6Mb/s。返回上一級(jí)11.3.3IDE總線IDE總線是由COMPAQ和WD公司11.3.4CENTRONIC總線CENTRONIC總線是一種并行外部總線，主要用于計(jì)算機(jī)與打印機(jī)、繪圖機(jī)等設(shè)備的連接。CENTRONIC總線的傳輸速率較高，傳輸距離最大為2m。在使用扁平電纜傳送時(shí)，每兩條數(shù)據(jù)線間夾一條地線，可較好地克服數(shù)據(jù)間的干擾。CENTRONIC總線共有36條信號(hào)線，信號(hào)分配如表11-10所示。36條信號(hào)線分為三組：數(shù)據(jù)信號(hào)線、控制信號(hào)線和狀態(tài)信號(hào)線返回上一級(jí)11.3.4CENTRONIC總線CENTRONIC總線是11.3.5USB總線1．USB的物理接口和電氣特性（1）接口信號(hào)線（2）電氣特性 USB主機(jī)或根Hub（RootHub）對(duì)設(shè)備提供的電源電壓時(shí)4.75V～5.25V，設(shè)備能吸入的最大電流為500mA。USB設(shè)備的電源供給由兩種方式：自給方式和總線供給方式。

返回上一級(jí)11.3.5USB總線1．USB的物理接口和電氣特性返回上USB系統(tǒng)的組成返回上一級(jí)USB系統(tǒng)的組成返回上一級(jí)典型的USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖返回上一級(jí)典型的USB系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖返回上一級(jí)11.3.6FireWire串行總線 IEEE1394(火線)是用于傳送動(dòng)畫數(shù)據(jù)的高速總線接口標(biāo)準(zhǔn),具有100Mb/s、200Mb/s和400Mb/s3種傳輸速率，最高可達(dá)1Gb/s以上的傳輸速率。

IEEE1394最多可以把63個(gè)外設(shè)以菊花鏈的形式連接到同一系統(tǒng)中。返回上一級(jí)11.3.6FireWire串行總線 IEEE1394(IEEE1394性能特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩訧EEE1394的數(shù)據(jù)傳輸率分為100Mb/s、200MBbs、400Mb/s三檔。特別適合于新型高速硬盤及多媒體數(shù)據(jù)傳送。一、串行傳送比并行傳送容易提高數(shù)據(jù)傳送時(shí)鐘速率；二、采用了DS-Link編碼技術(shù)，把時(shí)鐘信號(hào)的變化轉(zhuǎn)變?yōu)檫x通信號(hào)的變化，即使在高的時(shí)鐘速率下也不易引起信號(hào)失真。返回上一級(jí)IEEE1394性能特點(diǎn)（1）數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚傩苑祷厣弦患?jí)（2）數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性實(shí)時(shí)性可保證圖像和聲音不會(huì)出現(xiàn)時(shí)斷時(shí)續(xù)的現(xiàn)象，因此對(duì)多媒體數(shù)據(jù)傳送特別重要。一、異步傳送外，還提供了一種等步傳送方式，數(shù)據(jù)以一系列的固定長度的包規(guī)整間隔地連續(xù)發(fā)送，端到端既有最大延時(shí)限制而又有最小延時(shí)限制；二、總線仲裁除優(yōu)先權(quán)仲裁之外，還有均等仲裁和緊急仲裁方式。返回上一級(jí)（2）數(shù)據(jù)傳送的實(shí)時(shí)性返回上一級(jí)（3）體積小易安裝，連接方便 IEEE1394使用6芯電纜，直徑約為6mm，插座也小。 IEEE1394的電纜不需要與電纜阻抗匹配的終端，而且具有熱插入能力。返回上一級(jí)（3）體積小易安裝，連接方便返回上一級(jí)IEEE1394配置結(jié)構(gòu)IEEE1394采用菊花鏈?zhǔn)脚渲茫苍试S樹形結(jié)構(gòu)配置。IEEE1394接口也需要一個(gè)主適配器和系統(tǒng)總線