总线与芯片组.ppt

第5章 总线与芯片组——目录 5.1 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 5.2 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 5.3 主机板 主机板的构成 主机板标准 5.1 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 5.1 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。 5.1 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 。 5.1 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） 5.1 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。 5.1 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。 5.1 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； 最高时钟频率8.33MHz，最大传输带宽8.33MB/sec； 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 ）： 5.1 总线——ISA总线 5.1 总线——ISA总线 ISA总线一个简化的读存储器周期时序 5.1 总线——PCI总线 Pentium时期的标准的I/O总线，PCI的初级版本为32位为宽，总线时钟33MHz，带宽为133MB/s。 PCI的版本类型： 5.1 总线——PCI总线 PCI时钟独立于CPU外频，使得CPU时钟有较大的提高的空间，也使得PCI有较长的生命周期。 PCI总线采用了数据/地址线多路复用技术，分时传送数据和地址，减少引脚数目。 具备总线仲裁机制，使得多个主控设备可以共存，CPU不再