一、基本概念计算机各部件采用一组公共的信号线相互连接,这组公

1、第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构一、基本概念基本概念计算机各部件采用一组公共的信号线相互连接，这组计算机各部件采用一组公共的信号线相互连接，这组公共的信号线称为公共的信号线称为“总线总线（BUS）”，总线是计算机各部件，总线是计算机各部件的的通信通信线。线。接口标准接口标准总线与接口标准总线与接口标准二、分类二、分类（1）系统总线：）系统总线：插槽上提供的连接各板插槽上提供的连接各板/卡的总线，称为系统总线。卡的总线，称为系统总线。系统总线的例子：系统总线的例子：ISA、EISA、MCA、PC-104、STD、VME、MultiBus、PCMCIA。底板上同一类型的插槽

2、，其对应位置的引脚。底板上同一类型的插槽，其对应位置的引脚是相互连接的，如图：是相互连接的，如图：第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2）、局部总线）、局部总线 在一块模板在一块模板/卡上，多个芯片也可通过总线连接，这种连接模卡上，多个芯片也可通过总线连接，这种连接模板上多个芯片的总线，称为局部总线，或称片总线、元件级总线。板上多个芯片的总线，称为局部总线，或称片总线、元件级总线。局部总线一般是局部总线一般是CPU芯片引脚的延伸（可能需增加锁存、驱动等芯片引脚的延伸（可能需增加锁存、驱动等电路），与电路），与CPU密切相关，并且可以引至底板上。密切相关，并且可以引至底板上。

3、局部总线的例子：局部总线的例子：PCI。（3）、片内总线）、片内总线芯片内部各部件（单元）的连接总线。芯片内部各部件（单元）的连接总线。（4）、通讯总线）、通讯总线微机之间、微机与仪器、设备之间的连接总线，称为通讯总线或微机之间、微机与仪器、设备之间的连接总线，称为通讯总线或外部总线。外部总线。通讯总线的例子：通讯总线的例子：RS-232C、RS-485、IEEE-488、VXI、FieldBus。第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构1、 根据总线的功能，总线包括

4、根据总线的功能，总线包括“数据总线（数据总线（data bus，DB）”、 “地址总线（地址总线（address bus，AB）”、“控制总线（控制总线（control bus，CB）”，另外，总线也提供电源线、地线和复位线（复，另外，总线也提供电源线、地线和复位线（复 位线也可归为控制总线）。位线也可归为控制总线）。 各部件按总线方式连接的示意图如下：各部件按总线方式连接的示意图如下： 第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构一、总线的性能及选用总线的性能及选用1、总线宽度：指数据总线的位数。、总线宽度：指数据总线的位数。8/16/32/64位。位。2、工作频率及数据传输率：

5、、工作频率及数据传输率：ISA（16位）的工作频率为位）的工作频率为16MHz， 数据传输率为数据传输率为8MB/S。PCI（32位）的工作频率为位）的工作频率为33MHz， 数据传输率为数据传输率为133MB/S。3、同步、同步/异步：总线上数据与总线时钟同步工作的，称为同步总线异步：总线上数据与总线时钟同步工作的，称为同步总线； 与时钟异步工作的，称为异步总线。与时钟异步工作的，称为异步总线。 IS A总线上的数据传输与总线时钟同步，在总线上的数据传输与总线时钟同步，在T1、T2、T3、T4 四个状态的操作，有严格规定。但四个状态的操作，有严格规定。但ISA总线使用了总线使用了“就绪就绪

6、信号信号READY”，当从模块未准备好时，自动插入，当从模块未准备好时，自动插入Tw状态，因状态，因 此，此，ISA总线时半同步总线。总线时半同步总线。4、负载能力：可连接的板、负载能力：可连接的板/卡数量。卡数量。5、中断方式、仲裁方式等。、中断方式、仲裁方式等。第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构RQ/GT0RQ/GT1TESTNMIINTAS0S0S0READYREADYRESETMN / MX控制总线控制总线地址总线地址总线A19A0数据总线数据总线D15D0BHEA19A16AD15 AD0DT / RDEN8086CPUSTB8282OETOE82868284A

7、S0 CLKS1 MROC S2 MWTCDEN IORCDT/R IOWCALE INTA8288BHECLK系统总线上的信号时序系统总线上的信号时序T1 T2 T3 T4A0-A19MEMRD0-D15CLK有效地址有效地址数据数据存储器读总线周期存储器读总线周期存储器读总线周期存储器读总线周期T1 T2 T3 TwT4A0-A19IOWD0-D15CLK有效地址有效地址数据数据I/OI/O写总线周期写总线周期写总线周期写总线周期第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构n2.1 PC/XT2.1 PC/XT、PC/AT ISAPC/

8、AT ISA与与EISAEISA总线技术的微型总线技术的微型计算机结构计算机结构 n2.2 PCI2.2 PCI、AGPAGP局部总线的微型计算机系统结构局部总线的微型计算机系统结构 n2.3 Pentium 42.3 Pentium 4微型计算机系统结构简介微型计算机系统结构简介第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构本章学习目标本章学习目标 n PC/XT总线结构的计算机系统及其特点总线结构的计算机系统及其特点n PC/AT ISA总线结构的计算机系统及其特点总线结构的计算机系统及其特点n EISA总线的计算机系统结构和特点总线的计算机系统结构和特点n PCI总线的计算机系

9、统的结构特点和基本参数总线的计算机系统的结构特点和基本参数n AGP高速图形接口总线的微机系统结构特点和高速图形接口总线的微机系统结构特点和基本参数基本参数返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.1 PC/XT、PC/AT ISA与与EISA总线技术的微型总线技术的微型计算机结构计算机结构 n2.1.1 PC/XT2.1.1 PC/XT总线技术的微型计算机结构总线技术的微型计算机结构 n2.1.2 PC/AT ISA2.1.2 PC/AT ISA总线的微机系统结构总线的微机系统结构 n2.1.3 EISA2.1.3 EISA总线的微机系统结构总线的微

10、机系统结构n2.1.4 PC/XT2.1.4 PC/XT、PC/AT ISAPC/AT ISA、EISAEISA总线的特点总线的特点 n2.1.5 PC/XT2.1.5 PC/XT、ISAISA、EISAEISA总线信号引脚的定义总线信号引脚的定义 返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.1.1 PC/XT总线技术的微型计算机结构总线技术的微型计算机结构 图图2.1 PC和和PC/XT总线的微机系统结构示意图总线的微机系统结构示意图返回本返回本节节 扬声器 8 个 8 位 62 引脚扩展槽 扩展总线缓冲 CPU 8088(4.77MHz) 8087（

11、可选） ROM BIOS DRAM 控制器 RAM 8237 DMA 控制器 DMA 页面寄存器 8253 定时/计数器 8259 中断控制器 8250 串行通信控制器 键盘与并行控制电路 第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.1.2 PC/AT ISA总线的微机系统结构总线的微机系统结构 图图2.2 80486 PC AT/ISA总线系统结构总线系统结构返回本返回本节节CPU 局部 总线SIMMS8 位总线后备电池8 个 8 位XT 插槽ISA 总线PC/AT 或 ISA 插槽6 个 16 位AT/ISA 扩展槽 主存 DRAM4768MB64K128KROM BIOS

12、CPU80486PC AT/ISA 核心逻辑芯片组内含：7 个 DMA 通道15 级中断时间/计数器总线缓冲器扩展总线控制器DRAM 与 L2Cache 控制器L2 Cache128K512K8042MPUKBD/Mous控制器实时时钟/日历CMOS RAM第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.1.3 EISA总线的微机系统结构总线的微机系统结构 图图2.3 EISA总线微机系统结构图总线微机系统结构图 返回本返回本节节CPU 局部总线SIMMS8 位 X 总线后备电池ISA 总线8 位 XT 插槽16 位 ISA 插槽EISA 总线32 位 EISA 插槽CPU (48

13、6/Pentium)EISA 核心逻辑芯片组内含：7 个 DMA 通道15 级中断时间/计数器EISA 总线扩展与控制器控制RAM 与 L2Cache 控制器L2 Cache一般为 512K主存 DRAM4768MB64128K ROM BIOS8042MPU键盘/鼠标控制器实时时钟/日历CMOS RAM第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.1.4 PC/XT、PC/AT ISA、EISA总线总线的特点的特点 1PC/XT总线总线 XT总线与总线与8088CPU兼容，具有兼容，具有8根根数据总线、数据总线、20根地址总线、主要应用在根地址总线、主要应用在X86体系结构的微

14、机系统中。体系结构的微机系统中。第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2ISA总线总线 ISA与与80286兼容，具有兼容，具有16位数据线，位数据线，支持支持8位或位或16位的数据存取；具有位的数据存取；具有24位位地址线，可寻址地址线，可寻址16MB的存储器空间，的存储器空间，主要应用在主要应用在80286及以上的微处理器组及以上的微处理器组成的微机系统中。成的微机系统中。第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构3EISA总线总线 EISA与与32位的微处理器兼容。位的微处理器兼容。 EISA总线在信号定义与物理电气连接上完全与总线在信号定义与物理电气连接

15、上完全与ISA总线兼容。总线兼容。 具有具有32位的数据线，支持位的数据线，支持8位、位、16位位或或32位的数据存取，支持数据突发式传输。位的数据存取，支持数据突发式传输。主要应用在主要应用在32位微处理器组成的微型计算位微处理器组成的微型计算机系统中。机系统中。返回本返回本节节第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.1.5 PC/XT、ISA、EISA总线信号引脚的定义总线信号引脚的定义 图图2.4 XT、ISA、EISA总线总线扩展槽示意图扩展槽示意图 说明：代表 ISA、XT 总线引脚代表 EISA 总线引脚 D 1 G H 19 C B 1 EF 31 A第第2

16、2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构表表2.1 XT、ISA、EISA总线引脚总线引脚A、B面信号定义面信号定义第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构表2.2 XT、ISA、EISA总线引脚C、D面信号定义第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构表表2.3 XT、ISA、EISA总线引脚总线引脚E、F、G、H面信号定义面信号定义返回本返回本节节第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2 PCI、AGP局部总线的微型计算机系统局部总线的微型计算机系统结构结构 n2.2.1 2.2.1 PCIPCI总线的微机系统结构总线的微机系统结

17、构n2.2.2 2.2.2 PCIPCI总线的特点总线的特点n2.2.3 2.2.3 AGPAGP总线的微机系统结构总线的微机系统结构n2.2.4 2.2.4 PCIPCI、AGPAGP总线接口槽引脚信号定义总线接口槽引脚信号定义n2.2.5 2.2.5 AGPAGP总线的特点总线的特点n2.2.6 2.2.6 PCI/AGPPCI/AGP主板简介主板简介返回本章首页返回本章首页第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2.1 2.2.1 PCIPCI总线的微机系统结构总线的微机系统结构图图2.5 典型典型PCI局部总线的局部总线的PCI/ISA系统结构图系统结构图返回本返回

18、本节节32/64 位 CPU 局部总线SIMMS2 至 3 个PCI 总线PCI 插槽可选择的主板 PCI 芯片级适配器4 个 8 位 XT 插槽4 个 16 位 ISA 槽CPU （486/Pentium）L2 Cache一般为 512KDRAM 与 L2Cache 控制器局部总线到 PCI桥电路主存 DRAM4768MBLANSCSIIDEPCI 到ISA桥电路（南桥）64K128KROM BIOS8042MPU键盘/鼠标控制器实时时钟CMOS RAM第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2.2 2.2.2 PCIPCI总线的特点总线的特点 1高性能 2线性突发传输

19、3减少存取延迟 4采用总线主控和同步操作 5不受处理器限制PCI总线的特点主要表现在以下几个总线的特点主要表现在以下几个 方面：方面：第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构6适用于各种机型7兼容性强8预留扩展空间9成本低、效率高10向前的扩展性返回本返回本节节第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2.3 2.2.3 AGPAGP总线的微机系统结构总线的微机系统结构图图2.6 AGP/PCI总线微机系统结构图总线微机系统结构图返回本返回本节节 100/133MHz 系统总线 MECC 存储器接口 通道 A AGP/66 AGP/66 B 通道 B A ID

20、E 接口 USB 接口 PCI 插槽 PCI/33 AC97 LPC I/F 北桥芯片 440 系列 或 8XX 系列 系统控制 逻辑 南桥芯片 82371 总线转换 逻辑 或 82801 I/O 控制 逻辑 处理器 1 处理器 2 AGP 图形 控制器 82806PCI64 控制器（P64H） 21154 BC AC97 Super I/O BIOS 或固件 控制器 第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2.4 2.2.4 PCIPCI、AGPAGP总线接口槽引总线接口槽引脚信号定义脚信号定义表2.4 PCI总线插槽引脚信号引线定义第第2 2章章 微型计算机的系统结构微

21、型计算机的系统结构返回本返回本节节第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2.5 2.2.5 AGPAGP总线的特点总线的特点n（1）采用双重驱动技术）采用双重驱动技术n（2）采用带边信号传送技术）采用带边信号传送技术n（3）采用内存请求流水线技术）采用内存请求流水线技术n（4）减少对）减少对PCI总线的传输压力总线的传输压力 返回本返回本节节第第2 2章章 微型计算机的系统结构微型计算机的系统结构2.2.6 2.2.6 PCI/AGPPCI/AGP主板简介主板简介 图图2.7为常见的为常见的PCIAGP主板外形图。主板外形图。PCIAGP主板由主板由CPU插座、内存、控制逻辑芯片组、软插座、内存、控制逻辑芯片组、软驱及硬盘驱及硬盘IDE接口插座、接口插座、PCI/AGP扩展插槽、键盘扩展插槽、键盘鼠标接口插座、并行及串行接口插座、鼠标接口插座、并行及串行接口插座、USB通用串通用串行接口插座、声音输出输入插座及电源电路等组成。行接口插座、声音输出输入插座及电源电路等组成。 该类主板支持高达该类主板支持高达160MHz的的CPU外频并且采外频并且采用多外频免跳频率微调技术，使外频可调，方便用用多外频免跳频率微调技术，使外频可调，方便