专题五 总线系统 （ 2 ）《计算机原理》概念梳理与常考题选讲

《计算机原理》考前概念梳理与常考题选讲 专题五 总线系统（2） 1、 教材要求 1．掌握总线的基本概念和分类。 2．理解同步传送方式、半同步传送方式和异步传送方式的特点。 3．掌握总线仲裁的概念、串行仲裁方式、并行仲裁方式和计数器仲裁方式工作原理及特点。 4．了解ISA、EISA、PCI、AGP四种常用的总线标准的特点。 2、 概念梳理 5.6总线标准化 1.为什么要制定总线标准 总线是计算机系统的重要部件，是计算机的重要资源。各计算机厂家都非常重视总线标准的设计工作。他们按照自己的系统特点，经过反复实验，设计出使用稳定、能较好地支持自己系统的总线。经过各厂家的比较选优，再加上市场的作用，优秀的总线标准自动成为行业标准。 有了总线标准以后，各计算机部件厂家就可以按总线标准生产计算机部件，这样的部件就可以在该类系统上使用。 总线标准包括尺寸、引脚电气特性及信号定义等方面。 正因为有了总线标准，才有不同厂家生产声卡和显卡等设备供用户选择。如果没有总线标准，则用户的计算机是IBM公司的，就只能买IBM的显卡；用户的计算机是联想公司的，就只能买联想公司的声卡。用户别无选择，因为独此一家。 所以说，总线标准推动了计算机行业的发展，推动了计算机市场的发展。 2.总线标准的现状 芯片级总线的标准化问题目前没有妥善解决，主要由于芯片生产厂家没有统一的标准化规范，因而很难通过简单的连接提供芯片之间的标准信息通道。例如，现在的CPU芯片主要是Intel公司和AMD公司的，两个公司的CPU不能简单地用于同一块主板上，同一公司的不同芯片也不能用于同一块主板(有的主板可以通过设置来适应不同的CPU)上，就是由于片内总线不同，造成引脚功能不同。 目前，由IEEE(美国电子及电气工程师协会)建议的标准已有20多个。这些标准定义了总线的物理结构、尺寸、信号定义、数据宽度、地址空间、传输速率及通信协议等内容 5.7常用的总线标准 采用总线的目的是简化微型计算机的结构，使得微型计算机的硬件和软件模块化，从而提高性能，降低成本。 随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善，使计算机总线技术种类繁多，各具特色。下面介绍几种在微型计算机上使用的总线和即将使用的总线。 5.7.1ISA总线 ISA(IndustrialStandardArchitecture)总线标准是IBM公司于1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也称PC—AT总线。最初它被用于IBM的80286CPU计算机上，它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。 由于ISA是非常典型的总线，并且使用非常广泛，所以，下面详细介绍ISA总线的结构。 1.ISA的机械规范 ISA总线插件板的机械规范如图5.8所示。这种插件板共有98个引脚，分布在一长一短两个插口上。长插口有62个引脚，用A1～A31和B1～B31标识，分别位于插件板的两侧；短插口有36个引脚，分别以C1～C18和D1～D18标识，也分别位于插件板的两侧。ISA总线的插槽如图5.9所示。 长插口的62个引脚与XT总线兼容，增加一个32引脚的短插口，就形成了ISA总线。 2.ISA总线引脚信号定义 ISA总线引脚信号定义如图5.10所示。 SA0~SA19:地址线，用来确定VO端口或者存储器的地址，SA0为低位。当它们用做VO端口地址时，SA10~SA19没有意义，即无效，故TO端口地址范围为1K,但系统已经使用了0200H～03FFH,用户可以使用其他地址。 LA17~LA23:地址线。这7根地址线是80286CPU的A17～A23经总线驱动器LS245缓冲后提供的非锁存信号。它们可以由总线控制器的地址锁存信号BALE锁存到扩展插件板上。而SA0~SA19则是已锁存于地址锁存器的地址信号，其中SA17～SA19和LA17~LA19是重复的，这是为了保证63线的插槽与PC(XT)总线兼容。 SDO~SD15:数据线，一共16根，其中SDO~SD7是低8位数据线，就是PC(XT)总线的8位数据线，SD08～SD15是高8位数据线。数据线用于数据传送。 AEN:地址允许信号。该信号是输出信号，高电平有效，表示正处于DMA控制中。它用于在DMA控制周期中禁止I/O端口译码。 ALE:允许地址锁存，输出线，高电平有效，由8288总线控制器提供，用来锁存有效地址： IOR:VO读信号，输出线，用来把选中的VO设备的数据读入总线。该信号由CPU或DMA产生。 IOW:VO写信号，输出线，用来把总线的数据写入选中的I/O设备。该信号由CPU或DMA产生 SMEMR:存储器读信号，输出线，用来把选中的存储单元中的数据读到数据总线上。它只对SA0～SA19地址线有效。 MEMR:存储器读信号，输出线，用来把选中的存