第4章PC总线与接口标准课件

1 1、总线概述、总线概述2 2、系统总线、系统总线第第4章章 PC总线与接口标准总线与接口标准 本章教学内容：本章教学内容：9.1 9.1 总线基本知识总线基本知识 （微型计算机总线、（微型计算机总线、总线分类总线分类及总线技术及总线技术的发展）的发展）9.2 9.2 系统总线系统总线 （ISAISA、EISAEISA、PCIPCI、AGPAGP总线总线）9.3 9.3 外总线外总线 （RS-232RS-232总线总线）9.1 9.1 总线概述总线概述 所谓所谓总线总线，就是计算机各模块之间互联和传送信，就是计算机各模块之间互联和传送信息（指令、地址和数据）的一组信号线息（指令、地址和数据）的一组信号线。9.1.1 9.1.1 微型计算机总线概述微型计算机总线概述总线的两个基本特性：总线的两个基本特性：分时分时和和共享共享。共享：多个部件连接在同一组总线上，各部件之间相共享：多个部件连接在同一组总线上，各部件之间相互交换的信息都可以通过这组总线传送。互交换的信息都可以通过这组总线传送。分时：指某一时刻总线只能在一对部件之间传送信息。分时：指某一时刻总线只能在一对部件之间传送信息。第7章 PowerPoint1.1.微机总线的组成微机总线的组成（1 1）数据总线数据总线：数据总线为双向三态逻辑，用来：数据总线为双向三态逻辑，用来传传输数据。输数据。如如PC/XTPC/XT总线为总线为8 8位数据线，位数据线，ISAISA总线为总线为1616位位数据线，数据线，PCIPCI总线为总线为3232或或6464位数据位数据线。线。（2 2）地地址址总总线线：地地址址总总线线为为单单向向三三态态逻逻辑辑，用用来来传传递递地址信息。地址信息。地址总线地址总线的根数决定系统的的根数决定系统的寻址范围。寻址范围。PC/XTPC/XT总总线线有有2020位位地地址址线线，可可直直接接寻寻址址1MB1MB地地址址空空间间，ISAISA总总线线有有2424位位地地址址，可可直直接接寻寻址址16MB16MB地地址址空空间间，EISAEISA总线有总线有3232位地址线，可直接寻址位地址线，可直接寻址4GB4GB地址空间。地址空间。（3 3）控制总线控制总线：控制总线有单向、双向三态逻辑或：控制总线有单向、双向三态逻辑或非三态逻辑，用来传送控制信息和非三态逻辑，用来传送控制信息和状态信息。状态信息。（4 4）电源和地线）电源和地线：说明使用：说明使用电源的规格。电源的规格。（5 5）备用线）备用线：主要：主要作为系统功能扩充作为系统功能扩充使用。使用。2.2.总线总线的性能指标的性能指标 计算机总线的主要职能是负责计算机各模块间的计算机总线的主要职能是负责计算机各模块间的信息传输。信息传输。计算机计算机总线总线技术包括：通路技术包括：通路控制性能、使用方法、控制性能、使用方法、仲裁方法和传输方式仲裁方法和传输方式等。等。总线总线的结构不同，性能差别的结构不同，性能差别很大。很大。第7章 PowerPoint总线的性能指标有：总线的性能指标有：（1 1）总线宽度总线宽度（传送宽度）：指一次总线操作中通过（传送宽度）：指一次总线操作中通过总线传送的数据位数，即数据总线的数量，总线宽总线传送的数据位数，即数据总线的数量，总线宽度有度有8 8位、位、1616位、位、3232位、位、6464位。位。（2 2）总线周期总线周期：一次总线操作中所用的时间。：一次总线操作中所用的时间。（3 3）总线带宽总线带宽（标准传输率）：在总线上每秒传输的（标准传输率）：在总线上每秒传输的最大字节量，用最大字节量，用MB/sMB/s表示。表示。（4 4）总线工作的）总线工作的时钟频率时钟频率：设总线的带宽：设总线的带宽DrDr，总线的，总线的时钟周期用时钟周期用T=1/fT=1/f，一个总线周期传送的数据量用，一个总线周期传送的数据量用D D表示，则带宽表示，则带宽Dr=D/T=Dr=D/T=D Df f 若总线工作频率若总线工作频率33MHz33MHz，总线宽度，总线宽度3232位，则最大传输率位，则最大传输率为：为：Dr=4BDr=4B3333106/s=132MB/s 106/s=132MB/s。第7章 PowerPoint （5 5）多路复用技术）多路复用技术：一条总线多种用途的技术，即：一条总线多种用途的技术，即某一时刻该线路上传输的是地址信号，而另一时刻某一时刻该线路上传输的是地址信号，而另一时刻传输的是数据信号或总线传输的是数据信号或总线命令。命令。（6 6）总线控制方式）总线控制方式：有：有突发传输、并发工作、自动配突发传输、并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等项内容。置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等项内容。（7 7）其他指标）其他指标：还有：还有总线的同步方式、信号线数、负总线的同步方式、信号线数、负载能力和电源电压，能否扩展载能力和电源电压，能否扩展6464位位宽度等。宽度等。9.1.2 9.1.2 总线分类和总线标准总线分类和总线标准 按各类总线的结构和连接对象及范围的不同按各类总线的结构和连接对象及范围的不同，可，可分为分为以下三类总线：以下三类总线：（1 1）微处理器片内总线微处理器片内总线 （2 2）内总线内总线 （3 3）外部总线外部总线第7章 PowerPoint （1 1）微处理器片内总线）微处理器片内总线 主要用于芯片级的互连，是指在微处理器芯片内部主要用于芯片级的互连，是指在微处理器芯片内部各单元之间传输信息的总线。各单元之间传输信息的总线。如微处理器内部的控制器、运算器、寄存器之间，如微处理器内部的控制器、运算器、寄存器之间，以及系统主板上的以及系统主板上的CPUCPU、存储器、接口电路之间的连接，、存储器、接口电路之间的连接，就是采用片内总线来实现，有时也称为局部总线。就是采用片内总线来实现，有时也称为局部总线。第7章 PowerPoint （2 2）内总线）内总线 也称为板级总线或系统总线，实现也称为板级总线或系统总线，实现微机系统与各种微机系统与各种扩展插件板之间的相互连接，是微机系统所特有的总扩展插件板之间的相互连接，是微机系统所特有的总线，一般用于模板之间线，一般用于模板之间的连接，在微型计算机主板上的连接，在微型计算机主板上的各种扩展插槽都属于内总线。的各种扩展插槽都属于内总线。例如例如STDSTD总线、总线、ISAISA总线、总线、VESAVESA总线、总线、PCIPCI总线总线等。等。第7章 PowerPoint（3 3）外部总线外部总线 也称为通信总线，微型计算机之间或微型计算机也称为通信总线，微型计算机之间或微型计算机与外部设备之间进行通信的总线，主要用于设备级与外部设备之间进行通信的总线，主要用于设备级的互联。的互联。例如：例如：RS-232CRS-232C总线、总线、RS458RS458总线、总线、USBUSB总线等。总线等。图图9-19-1所示为常见的微型计算机总线层次的典型结构。所示为常见的微型计算机总线层次的典型结构。第7章 PowerPoint图9-1 微型计算机总线层次结构示意图7.4 7.4 动画定义及演示文稿动画定义及演示文稿放映放映 标准总线规定了电气各种标准总线规定了电气各种信号的标准电平，负载能信号的标准电平，负载能力和定时关系，也在结构上规定了插件的尺寸规格和力和定时关系，也在结构上规定了插件的尺寸规格和引脚定义，各模块可实现标准引脚定义，各模块可实现标准连接。连接。目前目前总线标准有两总线标准有两类：类：一类一类是是IEEEIEEE（美国电气及电子工程师协会）标准委员（美国电气及电子工程师协会）标准委员会定义与解释的标准，如会定义与解释的标准，如IEEE-488IEEE-488总线和总线和RS-232CRS-232C串行串行接口标准接口标准等；等；另另一类是因广泛应用而被大家接受与公认的标准，如一类是因广泛应用而被大家接受与公认的标准，如S-100S-100总线、总线、IBM PC/XTIBM PC/XT总线、总线、ISAISA总线、总线、EISAEISA总线、总线、PCIPCI总线总线等。等。4 4 标准总线的特点标准总线的特点7.4 7.4 动画定义及演示文稿动画定义及演示文稿放映放映 XTXT、ATAT（即（即ISAISA）、）、EISAEISA系统总线和系统总线和PCIPCI局部总线等。局部总线等。PCPC总线最早出现在总线最早出现在IBMIBM公司公司19811981年推出的年推出的PC/XTPC/XT计算计算机中，它是基于机中，它是基于8 8位位DBDB的的80888088处理器处理器，也被称为，也被称为PC/XTPC/XT总线。总线。目目前前较较为为流流行行的的PCIPCI、AGPAGP、IEEE1394IEEE1394、USBUSB等等总总线线技技术术外外，又又出出现现了了EV6EV6总总线线、PCI-XPCI-X局局部部总总线线、NGIONGIO总总线等。线等。9.1.3 9.1.3 微型计算机总线技术的现状和发展趋势微型计算机总线技术的现状和发展趋势9.2 9.2 系统总线系统总线9.2.1 ISA9.2.1 ISA总线总线ISAISA（Industrial Standard ArchitectureIndustrial Standard Architecture）总线：）总线：IBMIBM公公司司l984l984年年为为推推出出PC/XTPC/XT而而建建立立的的系系统统总总线线标标准准，也也叫叫ATAT总总线线，是是对对XTXT总总线线的的扩扩展展，以以适适应应8/168/16位位数数据据总线要求。总线要求。ISAISA总总线线在在原原XTXT总总线线6262线线的的基基础础上上再再充充3636线线而而成成的的9898根根信信号号线线。长长槽槽6262个个引引脚脚被被分分为为A A、B B两两面面，引引脚脚编编号号为为AlAlA31A31和和B1B1B31B31；短短槽槽3636个个引引脚脚被被分分为为C C、D D两两面面，引引脚脚编编号号为为C1C1Cl8Cl8和和DlDlD18D18。新新增增的的3636线线与与原原有的有的6262线之间用一凹槽隔开。线之间用一凹槽隔开。ISAISA总总线线信信号号的的前前6262根根信信号号线线按按功功能能可可分分为为时时钟钟与与定定位位线线、数数据据总总线线、地地址址总总线线、控控制制总总线线、电电源源与与地地线线五五大大类类；后后3636根根信信号号线线除除不不提提供供时时钟钟、定定位位功功能能外外，其余四类都提供，是前面对应类功能的其余四类都提供，是前面对应类功能的扩充。扩充。9.2.2 EISA9.2.2 EISA总线总线 在在ISAISA总总线线的的基基础础上上，将将数数据据总总线线宽宽度度从从1616位位变变为为3232位位，地地址址总总线线宽宽度度从从2424位位变变为为3232位位，并并具具有有高高速速同同步传送功能。步传送功能。EISAEISA总线具有近总线具有近200200条信号线。条信号线。EISAEISA的的信信号号线线可可分分成成4 4组组：地地址址总总线线和和数数据据总总线线组组、数据传送控制组、总线仲裁信号组及其他功能总线组。数据传送控制组、总线仲裁信号组及其他功能总线组。EISAEISA总总线线的的地地址址总总线线为为3232位位，可可支支持持高高达达4GB4GB的的物物理地址空间。理地址空间。9.2.3 PCI9.2.3 PCI总线总线PCIPCI总线：外部总线：外部部件部件互联总线。互联总线。PCI PCI V2.0V2.0版版本本支支持持32/6432/64位位数数据据总总线线，总总线线时时钟钟为为252533MHz33MHz。数据传输率达。数据传输率达132132264MB/s264MB/s。19951995年年推推出出的的PCI PCI V2.11V2.11版版本本支支持持6464位位数数据据总总线线，总总线线速速度度为为66MHz66MHz，最最大大数数据据传传输输率率达达528MB/s528MB/s。这这个个速速度度是是最最初初的的IBM IBM PCPC总总线线的的100100倍倍，是是最最快快的的ISAISA总总线线的的4040倍倍，PCIPCI总总线线的的优优良良性性能能使使它它成成为为当当前前PentiumPentium系系列列芯芯片的最佳选择。片的最佳选择。1 1 PCIPCI总线的特点总线的特点（1 1）采采用用数数据据线线和和地地址址线线复复用用结结构构，目目标标设设备备可可用用4747引脚，总线主控设备可采用引脚，总线主控设备可采用4949引脚。引脚。（2 2）提供）提供5V5V和和3.3V3.3V，可在两种环境中根据需要转换。，可在两种环境中根据需要转换。（3 3）允许）允许3232位与位与6464位器件相互协作。位器件相互协作。（4 4）允允许许PCIPCI局局部部总总线线扩扩展展卡卡和和元元件件进进行行自自动动配配置置，提供了即插即用的能力。提供了即插即用的能力。（5 5）PCIPCI总总线线独独立立于于处处理理器器，工工作作频频率率与与CPUCPU时时钟钟无无关关，可以支持多机系统。可以支持多机系统。（6 6）高高传传输输率率。可可扩扩充充到到6464位位（频频率率为为66MHz66MHz），传传输率达输率达132 MB/s132 MB/s528MB/s528MB/s。（7 7）高效率。支持无限读写突发方式、支持并发工作。）高效率。支持无限读写突发方式、支持并发工作。2 2 PCIPCI总线信号的定义总线信号的定义PCIPCI总线规定了两种总线规定了两种PCIPCI扩展卡及扩展卡及连接器：连接器：一一种种称称为为长长卡卡，另另一一种种称称为为短短卡卡，长长卡卡提提供供6464位位接接口口，插插槽槽A A、B B两两边边共共定定义义了了188188个个引引脚脚；短短卡卡提提供供3232位位接接口口，插插槽槽A A、B B两两边边共共定定义义了了124124个个引引脚脚。电电源源、地地、未未定定义义引脚，其余信号按功能分类列于图引脚，其余信号按功能分类列于图9-29-2中。中。3 3 PCIPCI总线的系统结构总线的系统结构 PCIPCI总总线线为为主主的的层层次次化化局局部部总总线线，包包括括CPUCPU总总线线、PCIPCI总线、总线、ISA/EISAISA/EISA总线和总线和AGPAGP总线。总线。PCIPCI桥桥路路是是一一个个PCIPCI总总线线控控制制器器，一一边边连连接接CPUCPU总总线线，另另一一边边通通过过PCIPCI总总线线连连接接CPUCPU访访问问相相对对频频繁繁、速速度度较较快快的的主主存存储储器器、高高速速图图形形适适配配器器等等，使使PCIPCI总总线线上上的的设设备备与与CPUCPU并行、独立地工作，互不并行、独立地工作，互不影响。影响。标准标准总线桥可扩展总线桥可扩展ISA/EISAISA/EISA总线。总线。PCIPCI桥的主要功能：桥的主要功能：（1 1）一一个个低低延延迟迟的的访访问问通通路路，从从而而使使处处理理器器能能够够直直接接访问通过它映射于存储器空间或访问通过它映射于存储器空间或I/OI/O空间的空间的PCIPCI设备。设备。（2 2）能使）能使PCIPCI主设备直接访问主存储器的高速通路。主设备直接访问主存储器的高速通路。（3 3）数数据据缓缓冲冲功功能能，可可以以使使CPUCPU与与PCIPCI总总线线上上的的设设备备并并行工作而不必相互等待。行工作而不必相互等待。（4 4）使使PCIPCI总总线线的的操操作作与与CPUCPU总总线线分分开开，实实现现了了PCIPCI总总线的全部驱动控制。线的全部驱动控制。9.2.4 AGP9.2.4 AGP总线总线IntelIntel公公司司在在19971997年年推推出出了了高高速速图图形形接接口口的的局局部部总总线线标标准准AGPAGP（Accelerated Graphics PortAccelerated Graphics Port）总线。总线。主要特点：主要特点：1 1）具具有有双双重重驱驱动动技技术术，允允许许在在一一个个总总线线周周期期内内传传输输两两次数据。次数据。2 2）在在总总线线上上可可实实现现地地址址/数数据据多多路路复复用用，把把3232位位的的数数据总线给图形加速器使用。据总线给图形加速器使用。3 3）一一个个典典型型的的排排队队可可处处理理1212个个以以上上的的请请求求，大大大大加加快快了数据传输的速度。了数据传输的速度。4 4）把把图图形形接接口口绕绕行行到到AGPAGP通通道道上上，解解决决了了PCIPCI带带宽宽问问题题，使使PCIPCI有更多的能力负责其他数据传输。有更多的能力负责其他数据传输。1.1.概述概述 AGPAGP是为提高视频带宽而设计的总线规范。是为提高视频带宽而设计的总线规范。视视频频信信号号的的传传输输速速率率可可以以从从PCIPCI的的l33Mb/sl33Mb/s提提高高到到266Mb/s266Mb/s（1X1X模模 式式）、533Mb/s533Mb/s（2X2X模模 式式）、1066Mb/s1066Mb/s（4X4X模式）或模式）或2133Mb/s2133Mb/s（8X8X模式）。模式）。AGPAGP能能够够在在主主内内存存与与显显示示卡卡之之间间提提供供一一条条直直接接通通道道，使使3D3D图图形形数数据据不不经经PCIPCI总总线线，直直接接送送入入显显示示子子系系统统，由由此此突突破破了了PCIPCI总总线线形形成成的的系系统统瓶瓶颈颈、提提高高了了微微型型计计算算机机的的3D3D图图形形的的处处理理能能力力，AGPAGP是是用用于于加加速速图图形形显显示示的的一一个个专用总线接口。专用总线接口。AGPAGP仅仅在在AGPAGP控控制制芯芯片片和和AGPAGP显显示示卡卡之之间间提提供供了了点点到到点的连接。点的连接。AGPAGP总线的系统结构如图总线的系统结构如图9-49-4所示。所示。2.AGP2.AGP的的性能特点：性能特点：（1 1）数据读写操作的流水线）数据读写操作的流水线操作。操作。（2 2）具有）具有2X2X、4X4X、8X8X数据传输数据传输频率。频率。（3 3）直接内存执行）直接内存执行DIMEDIME。（4 4）地址信号与数据信号）地址信号与数据信号分离。分离。（5 5）并并行行操操作作。在在CPUCPU访访问问系系统统RAMRAM的的同同时时允允许许AGPAGP显显示示卡卡访访问问AGPAGP内内存存，显显示示卡卡可可以以独独享享AGPAGP总总线线带带宽宽，从从而进一步提高了系统性能。而进一步提高了系统性能。4.PCI4.PCI和和AGPAGP的比较的比较AGPAGP总总线线采采用用地地址址和和数数据据多多路路复复用用；AGPAGP系系统统由由于于显显示示卡卡通通过过AGPAGP芯芯片片组组与与主主内内存存相相连连，把把占占用用了了PCIPCI总总线大量带宽的显示卡移到线大量带宽的显示卡移到AGPAGP上是非常必要的。上是非常必要的。9.2.5 9.2.5 新型总线新型总线PCI ExpressPCI Express1.I/01.I/0总线的瓶颈总线的瓶颈 3D3D图图形形加加速速卡卡、千千兆兆位位以以太太网网卡卡、IEEE IEEE 13941394、移移动动对对接接设设备备及及其其他他附附件件的的发发展展，以以及及它它们们所所需需要要的的更更大大带带宽宽，PCIPCI总总线线无无法法及及时时处处理理这这些些设设备备所所发发送送的的并并发发/多多路数据流。路数据流。如如AGPAGP接口，芯片接口，芯片组的组的HUB LinkHUB Link、V-LinkV-Link等技术。等技术。IntelIntel等等开开发发的的PCI PCI ExpressExpress（原原名名3GIO3GIO，第第3 3代代I/OI/O总总线线）就就是是一一种种新新型型的的高高速速串串行行I/OI/O互互连连接接口口，主主要要用用于于台式机、服务器、通信和嵌入式系统台式机、服务器、通信和嵌入式系统中。中。数据流量大的数据流量大的I/O用专门接口用专门接口2.PCI Express2.PCI Express概述概述 导导线线数数量量减减少少了了将将近近75%75%，速速度度是是PCI-X2.0PCI-X2.0的的两两倍倍，而且易扩充。而且易扩充。采用点对点技术采用点对点技术 在在点点对对点点架架构构基基础础上上为为高高速速接接入入设设备备提提供供了了交交换换器器控控制制单单元元，主主要要作作用用是是对对高高速速PCI PCI ExpressExpress设设备备之之间间的的点对点通信进行管理和控制。点对点通信进行管理和控制。3 3 PCI ExpressPCI Express的系统结构的系统结构 5 5层层PCI ExpressPCI Express类似类似OSIOSI网络模型。网络模型。PCI ExpressPCI Express兼容兼容PCIPCI寻址模型。寻址模型。PCI ExpressPCI Express的分层结构的分层结构模型如图模型如图9-59-5。9.3 9.3 外总线外总线9.3.1 RS-232C9.3.1 RS-232C总线总线 RS-232CRS-232C总总线线是是一一种种串串行行的的外外部部总总线线，利利用用它它进进行行计算机和终端的近距离串行通信。计算机和终端的近距离串行通信。1.1.RS-232CRS-232C总线引脚说明总线引脚说明2.2.RS-232CRS-232C总总线线规规定定有有2525个个引引脚脚，使使用用了了2121个个引引脚脚，图图9-69-6中中给给出出了了RS-232CRS-232C的的标标准准管管脚脚图图，各各信信号号线线说明如下：说明如下：2.2.电平转换电平转换计算机接口芯片中大采用计算机接口芯片中大采用TTLTTL或或CMOSCMOS电平，电平，RS-232CRS-232C采采用用负负逻逻辑辑，+3+3+25V+25V之之间间任任意意电电压压表表示示逻逻辑辑“0 0”，-3-3-25V-25V之之间间的的任任意意电电压压表表示示逻逻辑辑“1 1”。在实际应用中，电平常为在实际应用中，电平常为12V12V或或15V15V。MCl488MCl488、MCl489MCl489和运放电路实现电平转换。和运放电路实现电平转换。MCl488MCl488转转换换器器输输入入为为TTLTTL电电平平，输输出出则则与与RS-232CRS-232C电电平平兼兼容容。其其供供电电电电压压为为15V15V或或12V12V，以以便便满满足足RS-232CRS-232C信信号号电平的规定。原理图如图电平的规定。原理图如图9-79-7所示。所示。MCl489MCl489的的输输出出为为TTLTTL电电平平，输输入入与与RS-232CRS-232C兼兼容容，只只要要求求+5V+5V供供电电，即即使使超超过过15V15V也也可可以以接接收收。其其原原理理图图如如图图9-89-8所示。所示。图图 9-7 MC1488原理图原理图图图 9-8 MC1489原理图原理图图图9-99-9为常用的几种电平转换电路。为常用的几种电平转换电路。3.RS-232C3.RS-232C总线的几种用法总线的几种用法RS-232CRS-232C总总线线的的接接口口信信号号可可以以用用多多种种方方法法形形成成，特特别别是是各各微微机机芯芯片片生生产产厂厂家家提提供供了了多多种种芯芯片片，使使实实现现该该总总线线变得非常容易，如图变得非常容易，如图9-109-10所示。所示。图9-10 几种常用的RS-232C接口连线图9.3.2 IEEE-4889.3.2 IEEE-488总线总线IEEE-488IEEE-488总总线线是是一一种种并并行行外外部部总总线线，可可实实现现系系统统之之间间的通信，而不是模块板之间的数据的通信，而不是模块板之间的数据交换。交换。使使用用2424线线组组合合插插头头，采采用用负负逻逻辑辑工工作作，最最多多可可挂挂接接1414台设备。台设备。IEEE-488IEEE-488总线各引脚信号可分为三总线各引脚信号可分为三类：类：数数据据线线、联联络络信信号号线线和和控控制制信信号号线线，各各引引脚脚的的定定义义如如表表9-69-6所示。所示。1.1.数据线数据线D8D8D1D1用于传输设备地址、数据及命令信息。用于传输设备地址、数据及命令信息。2.2.联络信号线（握手信号线）联络信号线（握手信号线）DAVDAV：发送器控制的数据有效信号线。：发送器控制的数据有效信号线。NRFDNRFD：接收器控制端未准备好接收数据信号。：接收器控制端未准备好接收数据信号。NDACNDAC：接收器控制端未接收完数据信号。：接收器控制端未接收完数据信号。3.3.控制线控制线ATNATN：由由控控制制器器产产生生，指指数数据据线线的的信信息息种种类类。置置0 0，数数据据线线传传送送的的命命令令或或地地址址信信息息；置置1 1，数数据据线线传传送送的的是是数数据信息。据信息。EOIEOI：结结束束或或识识别别信信号号。SRQSRQ：服服务务请请求求信信号号。RENREN：远远程控制信号。程控制信号。PGNDPGND：机壳接地线。：机壳接地线。GNDGND：信号接地线。：信号接地线。无地址线、命令线无地址线、命令线9.3.3 SCSI9.3.3 SCSI总线总线SCSISCSI总线是小型计算机系统总线是小型计算机系统接口总线。接口总线。使使用用范范围围：磁磁盘盘、光光盘盘、CD-ROMCD-ROM、磁磁带带、扫扫描描仪仪、打打印机等设备。印机等设备。SCSISCSI总线的总线的设备设备可分为两大类：可分为两大类：启动启动设备和设备和目标设备目标设备。启动启动设备是发命令设备是发命令的设备。的设备。目标设备目标设备是接收主机执行命令是接收主机执行命令的设备。的设备。SCSISCSI总总线线上上的的设设备备可可以以是是启启动动设设备备，也也可可以以是是目目标标设设备。备。9.3.4 USB9.3.4 USB总线总线1.USB1.USB总线的特点总线的特点 通通用用串串行行总总线线USBUSB（Universal Universal Serial Serial BusBus），是是一种支持即插即用的新型串行一种支持即插即用的新型串行接口。接口。数数据据传传输输率率可可达达4Mb/s4Mb/sl2Mb/sl2Mb/s，还还可可为为外外设设提提供供支支持。持。USBUSB总线特点：总线特点：（1 1）易于操作、连接，采用）易于操作、连接，采用四四线电缆。线电缆。（2 2）支持）支持热热插拔和即插即用插拔和即插即用PNPPNP（Plug and PlayPlug and Play）。）。（3 3）传传输输线线中中的的两两条条电电源源线线可可以以提提供供5V5V电电源源供供USBUSB设设备备使使用用，提提供供100mA100mA的的电电流流，而而带带电电源源的的USB USB HUBHUB使使得得每每个个接口可以提供接口可以提供500mA500mA的电流。的电流。（4 4）可可适适应应各各种种不不同同类类型型的的外外设设，USBUSB在在满满足足带带宽宽的的情情况下才进行该类型的数据传输。况下才进行该类型的数据传输。（5 5）可可传传输输4 4种种不不同同的的数数据据类类型型。最最多多支支持持127127个个设设备备。由由于于计计算算机机的的USBUSB接接口口有有限限，必必须须用用USB USB HUBHUB增增加加分分支支，最多最多可提供可提供7 7个分支。个分支。2.2.数据传输类型数据传输类型（1 1）控控制制（ControlControl）传传输输方方式式：双双向向传传输输，传传输输的的控控制制信信号号，指指被被USBUSB系系统统软软件件用用来来进进行行查查询询、配配置置和和给给USBUSB设备发送通用的命令。设备发送通用的命令。（2 2）同同步步（IsochronousIsochronous）传传输输方方式式：提提供供确确定定的的带带宽和时间间隔。宽和时间间隔。（3 3）中中断断（InterruptInterrupt）传传输输方方式式：用用于于定定时时查查询询设设备是否有中断数据要传输。备是否有中断数据要传输。（4 4）批批量量（BulkBulk）传传输输方方式式：应应用用在在大大量量传传输输和和接接收收数数据据上上，没没有有带带宽宽和和时时间间间间隔隔的的要要求求，保保证证传传输输数数据据正正确确无无误误。在在传传输输中中的的优优先先级级很很低低，打打印印机机、数数码码相相机和扫描仪就属于这种类型。机和扫描仪就属于这种类型。3.USB3.USB总线的拓扑结构总线的拓扑结构USBUSB的物理的物理连接是一个星型接是一个星型结构，构，HUBHUB（集（集线器）位器）位于每个星形于每个星形结构的中心。构的中心。（1 1）USBUSB主主机机：USBUSB系系统统中中只只有有一一个个主主机机。主主机机系系统统的的USBUSB接接口口称称为为USBUSB主主控控制制器器。可可以以是是硬硬件件、固固件件或或软软件件的的联联合合体体。而而集集线线器器是是集集成成在在主主机机系系统统中中的的，可可以以提提供一个供一个或多个的或多个的接入端口。接入端口。（2 2）USBUSB设设备备：USBUSB设设备备是是USBUSB协协议议的的具具体体实实现现，主主要要包括集线器和功能部件。包括集线器和功能部件。集线器：提供用以访问集线器：提供用以访问USBUSB总线的更多的接入点。总线的更多的接入点。功功能能部部件件：向向系系统统提提供供特特定定的的功功能能，如如ISDNISDN连连接接设设备、鼠标、显示器等。备、鼠标、显示器等。4.USB4.USB系统的构成系统的构成 5 5个个部部分分：控控制制器器、控控制制器器驱驱动动程程序序、USBUSB芯芯片片驱驱动动程序、程序、USBUSB设备、针对不同设备、针对不同USBUSB设备的驱动程序。设备的驱动程序。各部分的主要功能：各部分的主要功能：（1 1）控制器：负责执行由控制器驱动程序发出的命令。）控制器：负责执行由控制器驱动程序发出的命令。（2 2）控控制制器器驱驱动动程程序序：控控制制器器与与USBUSB设设备备间间的的通通信信信信道。道。（3 3）USBUSB芯片驱动程序：提供对芯片驱动程序：提供对USBUSB的支持。的支持。（4 4）USBUSB设备：包括与设备：包括与PCPC相连的相连的USB HUBUSB HUB及设备。及设备。（5 5）USBUSB设设备备驱驱动动程程序序，是是用用来来驱驱动动USBUSB设设备备的的程程序序。操作系统或操作系统或USBUSB设备制造商提供。设备制造商提供。5.USB5.USB总线的电气特性和机械特性总线的电气特性和机械特性（1 1）电气特性）电气特性USBUSB总线通过一条四芯电缆传送电源和数据，总线通过一条四芯电缆传送电源和数据，VBUSVBUS和和GNDGND用来向设备提供电源。用来向设备提供电源。D+D+和和D-D-是是发发送送和和接接收收数数据据的的半半双双工工差差分分信信号号线线，时时钟钟信号也被编码在这对数据线中传输。信号也被编码在这对数据线中传输。（2 2）机械特性）机械特性USBUSB连接器分为连接器分为A A系列和系列和B B系列两种：系列两种：A A系列用于和主机连接。系列用于和主机连接。B B系列用于和系列用于和USBUSB设备的连接。设备的连接。7.USB7.USB设备的接入和应用设备的接入和应用（1 1）操作系统对）操作系统对USBUSB的支持：的支持：当设备连接或从当设备连接或从USBUSB中撤除，能自动检测出来。中撤除，能自动检测出来。与新连接的设备通信，可找到通信的方法。与新连接的设备通信，可找到通信的方法。提提供供软软件件驱驱动动与与计计算算机机的的USBUSB硬硬件件以以及及访访问问USBUSB的的外外设的应用程序通信。设的应用程序通信。（2 2）主主机机对对USBUSB的的支支持持：必必须须激激活活主主机机板板BIOSBIOS中中的的USBUSB功能。功能。（3 3）USBUSB设备的热插拔设备的热插拔当当接接入入一一个个USBUSB设设备备后后，操操作作系系统统会会自自动动检检测测到到该该硬硬件件设备，如设备首次接入系统，设备，如设备首次接入系统，WindowsWindows还需定位驱动。还需定位驱动。（4 4）USBUSB设备的应用设备的应用9.3.5 IEEE13949.3.5 IEEE1394总线总线IEEE1394IEEE1394是一种高性能的串行是一种高性能的串行总线。总线。主主要要是是带带宽宽要要求求超超过过l00kb/sl00kb/s的的硬硬盘盘和和视视频频外外设设，利利用用同同样样的的4 4条条信信号号线线。可可以以同同步步传传输输，也也支支持持异异步步传传输输。这这4 4根信号线分为差模时钟信号线对和差模数据根信号线分为差模时钟信号线对和差模数据线对。线对。1.IEEE13941.IEEE1394的特点及拓扑结构的特点及拓扑结构特点：特点：（1 1）高高 传传 输输 速速 率率：IEEE1394IEEE1394的的 传传 输输 速速 率率 可可 达达 到到100Mb/s100Mb/s、200Mb/s200Mb/s、400Mb/s400Mb/s。（2 2）采用）采用同步传输和异步传输同步传输和异步传输两种数据传输模式：两种数据传输模式：同同步步传传输输模模式式具具有有固固定定的的带带宽宽、比比特特间间隔隔及及起起始始时时间间，数数据据传传输输是是在在通通信信双双方方事事先先建建立立好好的的专专有有带带宽宽上上进进行行，适合传送语音及视频信号；适合传送语音及视频信号；异异步步传传输输是是在在总总线线处处于于空空闲闲时时才才得得以以实实施施，接接收收方方通通过向发送方返回确认应答包来保证数据传输的可靠性。过向发送方返回确认应答包来保证数据传输的可靠性。（3 3）可实现即插即用并支持热插拔。）可实现即插即用并支持热插拔。2.IEEE13942.IEEE1394的寻址的寻址设设备备地地址址6464位位宽宽，占占用用1010位位作作为为网网络络IDID号号，6 6位位用用做做节节点点号号，4848位位用用做做内内部部编编址址。可可得得到到总总共共6464个个节节点点，每每个个节节点点上上有有10241024个个网网络络IDID号号，每每个个IDID号号又又具具有有256TB256TB的的内存编址。内存编址。内内存存编编址址可可以以把把设设备备资资源源当当作作寄寄存存器器或或内内存存，。每每一一个个总总线线段段称称作作一一个个节节点点，可可对对节节点点分分别别编编址址、复复位位和和校校验验，许许多多节节点点在在物物理理上上形形成成一一个个模模块块，多多个个端端口口又又可以集中在一个节点上可以集中在一个节点上。3.IEEE13943.IEEE1394协议协议IEEE1394IEEE1394协协议议是是一一种种基基于于数数据据包包的的数数据据传传输输协协议议，物物理层理层、链路层和传输层、链路层和传输层。各。各层次的层次的功能如下：功能如下：（1 1）传传输输层层：对对异异步步传传输输协协议议的的读读/写写和和锁锁定定提提供供支支持持，写写命命令令从从发发送送端端读读出出数数据据到到接接收收端端，读读命命令令则则向向发发送送端端返返回回数数据据，锁锁定定命命令令综综合合了了写写和和读读的的功功能能，它它在在发发送送和和接接收收端端间间建建立立一一条条通通道道，并并完完成成接接收收端端应应完完成的动作。成的动作。（2 2）链链路路层层：为为两两种种类类型型的的包包数数据据提提供供包包传传送送功功能能异步传输和异步传输和等时传输。等时传输。（3 3）物物理理层层：将将链链路路层层的的逻逻辑辑信信号号根根据据不不同同的的串串行行总总线线介介质质转转换换成成相相应应的的电电信信号号，同同时时用用来来确确保保一一次次只只有有一个节点可一个节点可发送数据。发送数据。