文档介绍：第三章微机的总线与主板
本章主要讲述微机总线的概念、主板结构、芯片组、常见主板、BIOS等。
计算机硬件技术基础
本章学习的重点及要求
总线
功能、定义和分类,总线的三个组成部分。
掌握ISA、PCI和AGP总线的规格和特点。
芯片组
芯片组(南桥和北桥)的基本功能。
掌握Intel的常用芯片组的基本特点。
主机板
构成和各部分的功能。
了解主板的技术术语和特点。
掌握主板上各个设备接口的用途。
计算机硬件技术基础
总线系统——定义和特点
总线的定义:
总线就是各种信号线的集合,是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。通常根据传送信号的不同将它们分别称为地址(address bus)、数据(data bus)和控制(Control bus)三大总线。总线是数据总线、地址总线和控制总线的总称。
总线的特性:
——高速:满足CPU的外部访问要求
——标准:使得不同的设备可以和计算机主机系统连接
——公共:全部外部设备共同使用
计算机硬件技术基础
数据总线双向——传送的内容
CPU取指令时——用于传送指令代码
CPU访问存储器时——用于传送数据
I/O操作时——用于传送外部数据
产生中断时——用于传送中断向量
地址总线单向——传送的地点
存储器访问——传送存储器地址
I/O访问——传送I/O地址
控制总线——传送的方向和内容定义
传送的是CPU和其它控制芯片发出的各种控制信号:
读/写(W/R)、存储器或I/O口访问(M/IO)
中断请求、DMA请求、DMA应答等
时钟、复位等。
总线系统——三总线的作用
计算机硬件技术基础
总线工作过程举例
一个简化的存储器读周期——如取指令、取操作数
总线系统——时序举例
时钟
地址总线,输出存储器物理
地址,通过总线传送到存储器
控制总线中的存储器读信号有
效,其他控制信号无效
数据总线,存储器输出的数据
到数据总线
地址有效
数据
一个完整的总线周期
计算机硬件技术基础
片内总线
在CPU内部,寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部件之间传输数据所用的总线称为片内总线(芯片内部的总线)。
系统总线(前端总线)
一般为CPU与存储器(L2 Cache)、芯片组之间的连接总线。是CPU的数据、指令等传输通道,也是I/O总线的过度总线。
I/O总线
主机与外部设备之间的连接总线。微机目前使用的I/O总线主要是PCI和ISA。
其他符合总线概念的数据通道
包括USB、SCSI等。
总线系统——分类
计算机硬件技术基础
系统总线
I/O总线
RAM
控制器
(含在芯片组内)
控制器
(含在芯片组内)
L2
Cache
I/O设
备
驱动器
键盘
鼠标
适配器等
CPU
总线系统——微机总线之间的关系
计算机硬件技术基础
总线位宽
总线宽度指的是可以同时发送的数据位数。位宽越宽则总线每秒数据传输率越大。
总线时钟频率
总线的工作时钟频率以MHz为单位,工作频率越高则总线工作速度越快。
总线带宽
带宽实质上指的是给定时间内可以发送的最大数据量,即我们常说的每秒钟传送多少MB的最大稳态数据传输率。
总线带宽=总线的位宽×总线的工作时钟频率。
总线的主要参数
计算机硬件技术基础
系统总线——又称前端总线(FSB: Front Side Bus),目前用于连接CPU与RAM (一般是L2-Cache)。在主板上系统总线是主干,其它总线是其支干。
系统总线的时钟频率
系统总线的设计频率一般取决于当时RAM的速度。
以400M的Pentium II 为例:当时的存储器采用的是PC100的SDRAM,使用Intel 440 芯片组:
系统总线
Pentium II
400MHz
X4
100
MHz
时钟
总线接口
Intel 440
芯片组(北桥)
PC100
SDRAM
100MHz
系统总线
计算机硬件技术基础
系统总线
——早期CPU的系统总线
Intel 386
32位
16~25
Intel 486
32位
25~100
Pentium
64位
77~200
16~25
25~50
60~66
Pentium II
64位
233~450
66~100
Pentium III
64位
450~733
100~133
CPU
系统总线位宽
CPU主频
系统总线频率
由于CPU速度的发展高于存储器速度的发展,从Intel 80486开始,CPU采用倍频技术。Pentium 4 之前系统总线频率和CPU外频相同。
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