文档介绍：第5章总线与芯片组——目录
总线
总线的概念、类型和性能
PC机总线的发展和演变
ISA总线、PCI总线、PCI Express总线
芯片组
芯片组的概念
Intel公司早期芯片组
Intel的8系列、9系列芯片组
主机板
主机板的构成
主机板标准
总线——概念
总线的定义——是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。
总线的构成——通常根据传送信号的不同将它们分别称为地址总线(address bus)、数据(总线data bus)和控制总线(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
总线——概念
三总线的作用
数据信号:是所传输信息;
地址信号:说明信息的存储位置,无论是存储器,还是端口的寄存器,信息的存放都是有地址的;
控制信号:说明当前的总线状态,控制信号主要包括:存储器读/写控制、端口读/写控制、中断申请/应答信号、DMA控制信号等。
总线
CPU
存储器
接口电路1
接口电路2
外设2
外设1
总线——类型
总线的类型
片内总线:是指在CPU内部的总线,用于连接CPU内部的各个功能部件。片内总线一般不对外开放。
处理器总线:指CPU引脚总线,所以叫前端总线(FSB:Front Side Bus),有时称为系统总线。现在的多总线计算机中系统总线一般不对外开放
I/O总线:和前端总线相比较是计算机外围的总线,速度低于前端总线。I/O总线是对外开放的,在计算机主机板上形成扩展插槽
外部总线:用于连接计算机外部设备、符合总线特征的连接通道,在现代微型计算机中最典型的就是通用串行总线——USB
片间总线:芯片一级的总线,一般线数目很少,使用串行传输,速度不高,用于连接在一个系统中的多块芯片,常见的有I2C、SPI 。
总线——性能
总线位宽 总线宽度指的是可以同时传送的数据位数。
总线时钟频率 总线的传送时钟频率。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÷ 8×总线的工作时钟频率(字节/秒)
总线——标准的内容
为了充分发挥总线的作用,每个总线标准都必须有具体和明确的规范说明,通常包括如下几个方面的技术规范或特性:
机械特性: 规定模块插件的机械尺寸,总线插头、插座的规格及位置等;
电气特性: 规定总线信号的逻辑电平、噪声容限及负载能力等;
功能特性: 给出各总线信号的名称及功能定义;
规程特性: 对各总线信号的动作过程及时序关系进行说明。
总线——PC机总线的发展和演变
8086/286时代 ISA(Industry Standard Architecture)单总线结构,ISA的绝大多数信号直接来自CPU,是处理器总线的延伸。
386/486时代 ISA + 新的32位总线(主要有MAC、EIAS和VL-Bus)。
Pentium时代 FSB + PCI + ISA多总线模式。在Pentium 4期间,ISA总线逐步淘汰。为了满足显示适配器的高速需求,出现AGP显示专用接口。
Pentium D/EE时代 FSB + PCI Express + PCI的多总线模式。由于速度更快的PCI Express的出现,成为PCI的更新换代的总线标准,PCI还将在很长一段时间内存在。
总线——ISA总线
16位ISA的基本指标如下:
数据线宽16位,一次传输需要两个时钟周期;
地址线宽24位,存储器寻址空间16MB;
,;
中断功能,总线中有16个中断通道中的10条中断申请信号线;
支持DMA,总线中有8个DMA通道的申请和应答信号;
电源部分,包括+5、-5、+12、-12V四组直流电源。
总线扩展槽(98条引脚):
B31
B1
A31
A1
D18
D1
C18
C1
总线——ISA总线
根据ISA的信号线
DataBit 0~15,16位数据线;
Address 0~23,24位地址线;
IRQx,中断申请线;
MEMR、MEMW,存储器读、写控制线;
IOR、IOW,端口读、写控制线;
DRQx,DMA申请信号线;
DACKx,DMA应答信号线;
CLK,总线时钟;
+5Vdc、-5Vdc、+12Vdc、-12Vdc,电源线。
总