总线技术与IO接口基础.ppt

6.1总线技术
6.2I/O接口6.1总线技术2.总线功能4.总线的数据传送5.微机总线的分类各类总线之间的相互关系见图6.1。6.使用标准总线的优点6.1.2局部总线2.VESA总线

随着80486和Pentium等高性能计算机的问世，CPU内部处理速度大大提高，加之集成高速缓存和数值协处理器FPU，使得高速的CPU和内存访问同低速的I/O操作成为PC技术中的瓶颈。多媒体的出现，对于图形和高速显示提出用更高的速度传送大量信息的要求。为此，一些厂商在不改变ISA标准的基础上为主板设计了一种特殊的高速插槽。将高速外设控制卡直接挂到CPU局部总线上，并以CPU速度运行，这种特殊的总线插槽称为局部总线插槽。它为CPU和外设提供了一个高速桥梁。它为CPU和外设提供了一个高速桥梁。这种总线主要支持高速外部设备板，对于慢速设备仍保持原来的ISA和EISA总线标准，这样既保持了兼容性又解决了瓶颈问题。PC领域出现了两种比较优秀的局部总线：VESA和PCI总线。下页图6.2给出了具有这种局部总线的PC体系结构。
VESA总线是视频电子标准委员会（VideoElectronicsStandardsAssociation）制定的一种局部总线，又称VL-BUS总线。3.PCI总线

PCI总线（PeripheralComponentInterconnect，即外围元件互连）是一种为主CPU和外设之间提供高性能数据通道的总线。
PCI总线的优势在于：
数据线和地址线采用多路复用结构，减少了针脚数。
PCI总线定义了两种信号环境：5V和3.3V，并且它们之间可以很容易地相互转换。同时，3.3V环境的定义也为PCI总线用于便携机开辟了道路。
PCI总线独立于处理器，因而可支持多系列的CPU和未来的处理器。
PCI总线具有32/64位总线透明性，允许32位和64位器件相互协作。
允许PCI局部总线扩展板和元件的自动配置，在PCI上包含有寄存器，上面带有配置所需的器件信息。PCI局部总线的引脚功能分配见下页表6.1。
表6.1PCI局部总线的引脚功能分配表6.1PCI局部总线的引脚功能分配续表6.1PCI局部总线的引脚功能分配续表6.1PCI局部总线的引脚功能分配续PCI总线的引脚排列示于图6.3。图6.4一种典型的PCI局部总线系统结构图6.4给出了一种典型的PCI局部总线系统的结构，在这个例子中处理器/高速缓存/存储器子系统通过桥路与PCI总线相连。该桥路提供一种低时间延迟的通道，通过它，处理器能直接操作任何映射到存储器或I/O地址空间的设备。它也提供一条高带宽通道，使PCI总线主控能直接操作主存储器。该桥路可以选择下列功能：数据缓存/驻留和PCI核心功能（即仲裁）。
PCI局部总线不仅能用于高、中、低档的台式机中，而且可用于便携机甚至部门服务器中。PCI总线规范中清楚地说明了5V和3.3V环境之间的转换方法，并定义了由32位数据地址总线扩充为64位总线的方法，使PCI局部总线外设能够向前和向后兼容。
目前，PCI总线是Pentium主机所带的最常见的总线。6.1.3系统总线STD总线的特点

（1）模块化的小板结构、开放式的灵活组态
STD总线使得微机系统被划分成若干模块，并制作成标准的功能模板（插件卡）。用户可根据需要选择功能模板组成自己的微机，插件卡与外设之间可用其他方式连接，因此可以灵活方便地构成适应不同要求的微机系统。图6.5是基于STD总线的微机系统的一个例子。（2）高可靠性、高抗干扰能力和高信号质量：
STD总线优良的物理特性使之具有抗恶劣环境的能力。其模块化小尺寸结构使其具有抗冲击和振动的能力，也可以减少自身发热产生的问题。由于STD总线采用印刷电路板边缘做接插件，可防止插件卡反插，引脚弯曲或折断。同时STD总线的结构可使信号流有序地从总线接口流向用户接口，提高了信号的质量。
（3）兼容的结构、配套的产品和齐全的功能：
STD总线的兼容式结构可以使8位的STD产品与新标准的16位或32位STD产品一起工作。STD总线还支持多处理器系统。随着技术的发展和STD产品的推广和应用，其标准插件板的功能不断增强，配套产品越来越丰富，给使用带来极大方便。VME总线的特点：
（1）VME是异步总线，全部总线传输都是异步完成的，这可最大限度地发挥每一个挂在系统总线上的微处理器的性能，避免因总线速度问题使总线成为系统的瓶颈。
（2）在总线上没有事先固定的传输速率，当设备是高速时，总线调整到高速；当设备是低速时，总线调整到低速。地址和数据线都采用非复用方式并行传输，因此相对提高了传输速度。
（3）采用总线主控/目标结构，支持最多21个处理器。
（4）支持16位、24位、32位寻址及8位、16位、24位、32位数据传输。
（5）具有总线错误和系统错误检测能力