newch4(计算机硬件基础)

1、第四章第四章 总总 线线4.1 IBM PC4.1 IBM PC总线总线4.2 ISA 4.2 ISA 总线总线4.3 PCI 4.3 PCI 总线总线4.4 STD 4.4 STD 总线总线4.5 RS-232C 4.5 RS-232C 总线总线4.6 CAN 4.6 CAN 总线总线ISA插插槽槽PCI插槽插槽AGP插插槽槽北桥北桥芯片组芯片组南桥南桥芯片组芯片组内存插槽内存插槽CPU插槽插槽IDE接口接口软驱接口软驱接口并口连接器并口连接器串口连接器串口连接器ROM BIOS鼠标键盘鼠标键盘USB接口接口主板主板电源电源插座插座550MHzIDE2Pentium III北桥北桥440BX

2、AGP南桥南桥PIIX4ECMOS & RTCUSB超级超级I/OIDE1COM1COM2LPT1550MHzL1CacheL2Cache处理机总线处理机总线 100MHz100MHzPCI 总线总线 33MHzPCI 插槽插槽ISA 插槽插槽ISA总线总线 8MHz内存条内存条ROM BIOS显显示示器器硬盘硬盘光驱光驱软驱软驱键盘鼠标键盘鼠标打印机打印机MODEM66MHz显卡显卡vIBM PC的的I/O通道是系统总线的扩充，通道是系统总线的扩充，IBM PC/XT个个人计算机上采用的微型计算机总线，称为人计算机上采用的微型计算机总线，称为XT总线。根据总总线。根据总线的要求，硬件厂商制作

3、与要求相匹配的插件板线的要求，硬件厂商制作与要求相匹配的插件板(或者是主或者是主板板)。这一规范称为。这一规范称为IBM PC总线标准。总线标准。v主板上具有主板上具有5个功能区：处理器子系统、个功能区：处理器子系统、ROM子系统、子系统、RAM子系统、各种子系统、各种I/O适配器适配器(模板模板)插槽和插槽和I/O通道支持通道支持部件。部件。vPC/XT中有中有8个个62引脚的扩展槽，扩展槽上可以插入不引脚的扩展槽，扩展槽上可以插入不同功能的插件板。同功能的插件板。4.1 IBM PC总线1、数据线、数据线(8根根) D7D0双向数据线，双向数据线，D0最低有效位，最低有效位，D7最高有效位

4、。最高有效位。按照功能分为按照功能分为5类：类：4.1 IBM PC总线 2、地址线、地址线(20根根) A19A0地址线，输出信号，地址线，输出信号，A0最低位，最低位，A19最高位。最高位。3、控制线、控制线(21根根) ALE:地址锁存，输出信号，地址锁存，输出信号，ALE高电平有效，无效时高电平有效，无效时锁存地址。锁存地址。IRQ2IRQ7:中断请求信号，由中断请求信号，由I/O设备直接送到中设备直接送到中断控制器断控制器8259A。IOR:I/O读控制输出信号。读控制输出信号。IOW:I/O写控制，输出信号。写控制，输出信号。MEMR:存储读控制，输出信号。存储读控制，输出信号。M

5、EMW:存储写控制，输出信号。存储写控制，输出信号。DRQ1DRQ3:DMA请求，输入信号。信号接到系统请求，输入信号。信号接到系统板的板的8237-5DMA控制器。信号由外设接口发出。控制器。信号由外设接口发出。DACK0DACK3:DMA请求响应，输出信号。请求响应，输出信号。AEN:地址允许输出信号。地址允许输出信号。TC:计数结束输出信号。计数结束输出信号。4.1 IBM PC总线RESET DRV:系统复位输出信号。系统复位输出信号。 4、状态线、状态线(2(2根根) )I/O CH RDY:I/O通道准备就绪输入信号，用来延长通道准备就绪输入信号，用来延长总线周期。总线周期。I/O

6、 CH CK:I/O通道检查输入信号，检查奇通道检查输入信号，检查奇/ /偶校验偶校验信息。信息。 5、辅助线和电源线、辅助线和电源线(11根根) OSC:晶体振荡输出信号。晶体振荡输出信号。CLK:系统时钟输出信号。系统时钟输出信号。CARD SLCTD:查件板选中输入信号。查件板选中输入信号。4.1 IBM PC总线ISA(Industry Standard Architecture,工业标准总线工业标准总线)：在：在8位位PC总线基础上扩总线基础上扩展而成的展而成的16位总线体系结构。位总线体系结构。4.2 ISA 总线ISA总线在总线在PC/XT总线基础上增加了总线基础上增加了1个个3

7、6线插座。线插座。增加了数据线宽度和寻址空间，还加强了中断处理和增加了数据线宽度和寻址空间，还加强了中断处理和DMA传输能力。传输能力。ISA板卡由长短两个插口，长插口有板卡由长短两个插口，长插口有62个引脚，以个引脚，以A1A31和和B1B31分列于板的两面；短插口有分列于板的两面；短插口有36个引个引脚，以脚，以C1C18和和D1D18分列于板的两面分列于板的两面。总共为。总共为9898个个引脚。引脚。PCI (Periphearal Component Interconnect)总线：外围部件互连总线。总线：外围部件互连总线。4.3 PCI 总线总线PCI主桥主桥CPU控制器、存储器控制

8、器、存储器标准总线桥路标准总线桥路设备设备桥路桥路2桥路桥路1设备设备标准总线标准总线(ISA、EISA)PCI总线总线2PCI总线总线1PCI总线总线PCI总线系统的结构图：总线系统的结构图：PCI局部总线控制器。一些高速外设，例如磁盘控制器局部总线控制器。一些高速外设，例如磁盘控制器可以通过可以通过PCI局部总线直接挂在局部总线直接挂在CPU总线上，使之与高总线上，使之与高速的速的CPU总线相匹配。总线相匹配。桥连器实际上是一个总线转换部件，其功能是连接两条桥连器实际上是一个总线转换部件，其功能是连接两条计算机总线，计算机总线，PCI规范中，提出了三种桥的设计规范中，提出了三种桥的设计 。

9、 (1)主桥主桥:CPU至至PCI的桥。的桥。 (2)标准总线桥标准总线桥:PCI至标准总线至标准总线(如如ISA、EISA)之间的之间的桥。桥。 (3)PCI桥桥:在在PCI与与PCI之间的桥。之间的桥。 主桥称为北桥主桥称为北桥(North Bridge)；其它的桥称为南桥；其它的桥称为南桥(South Bridge)。4.3 PCI 总线总线PCI总线是奔腾处理器的高性能局部总线，主要特点：总线是奔腾处理器的高性能局部总线，主要特点： (1)运行速度快，可扩展性好运行速度快，可扩展性好 支持多种外围设备，与支持多种外围设备，与CPU和时钟频率无关。和时钟频率无关。 (2)兼容性好，稳定可

10、靠兼容性好，稳定可靠 可与可与ISA、EISA总线兼容。总线兼容。PCI的插卡通用。的插卡通用。 (3)保证保证“即插即用即插即用”功能的实现功能的实现 任何扩展卡插入系统即可工作，不需设置参数。任何扩展卡插入系统即可工作，不需设置参数。 (4)规范标准严格规范标准严格 PCI总线对协议、时序、负载、电性能和机械性能指标总线对协议、时序、负载、电性能和机械性能指标都有严格的规定。都有严格的规定。4.3 PCI 总线总线4.4 STD总线总线STD总线总线(Standard bus)是美国是美国PROLOG公司于公司于1978年年宣布的一种工业标准微机总线。其特点为：宣布的一种工业标准微机总线。

11、其特点为：(1)高可靠性高可靠性STD总线模板上的元器件都经过严格的检验和测试。能够总线模板上的元器件都经过严格的检验和测试。能够适应工业控制现场的震动、灰尘、高温、有害气体和各种适应工业控制现场的震动、灰尘、高温、有害气体和各种电磁干扰。电磁干扰。(2)小板结构，开放式组态小板结构，开放式组态v小板上元器件少，标准尺寸小。小板上元器件少，标准尺寸小。vSTD总线提供开放式的结构，根据模块拼装需要的控制总线提供开放式的结构，根据模块拼装需要的控制系统。系统。v设计标准，信号流和数据流总线驱动，最短途径。设计标准，信号流和数据流总线驱动，最短途径。(3)兼容式的总线结构兼容式的总线结构该总线支持

12、该总线支持Intel公司公司80/85系列、系列、Motorola公司公司68系系列、列、Zilog公司的公司的Z80系列和国家半导体公司的系列和国家半导体公司的NSC800系列。系列。(4)产品配套、功能齐全产品配套、功能齐全STD总线产品拥有各种工业控制所需的功能模板。总线产品拥有各种工业控制所需的功能模板。(5)STD软件的开发环境软件的开发环境STD DOS是由是由STD总线的硬件和总线的硬件和MS DOS固化操作系统固化操作系统组成的开发系统，在此系统下进行功能开发。组成的开发系统，在此系统下进行功能开发。4.4 STD总线总线1、模块化设计模块化设计STD总线连接器和引出脚可装在一

13、块母板上，该母板允总线连接器和引出脚可装在一块母板上，该母板允许任何一种模板插在其任一插槽上，构成不同的工业控许任何一种模板插在其任一插槽上，构成不同的工业控制机。制机。2、 STDSTD总线总线规范规范STD总线规范对模板的尺寸、总线连接器和引脚分配、总线规范对模板的尺寸、总线连接器和引脚分配、信号定义和电气标准均做了规定。引脚的分配和电气标信号定义和电气标准均做了规定。引脚的分配和电气标准如下：准如下： (1)总线引脚分配总线引脚分配STD总线一共有总线一共有56根，可分为根，可分为5个功能组：个功能组：4.4 STD总线总线STD总线一共有总线一共有56根，可分为根，可分为5个功能组：个

14、功能组：逻辑电源线逻辑电源线 6根，引脚根，引脚16；数据总线数据总线 8根，引脚根，引脚714；8位、双向三态。位、双向三态。地址总线地址总线 16根，引脚根，引脚1530；16位、三态。位、三态。控制总线控制总线 22根，引脚根，引脚3152；辅助电源线辅助电源线 4根，引脚根，引脚5356；主要引脚说明：主要引脚说明：控制总线分为控制总线分为5个部分：存储器和个部分：存储器和I/O控制；外设定时；控制；外设定时；时钟和复位；中断和总线控制；串行优先级联。时钟和复位；中断和总线控制；串行优先级联。4.4 STD总线总线EIA RS-232C是电子工业协会是电子工业协会(Electronic

15、s Industry Association)标准的简称。它是微型标准的简称。它是微型计算机系统中常用的外部总线接口，采用串行通计算机系统中常用的外部总线接口，采用串行通信接口标准。用于数据终端设备信接口标准。用于数据终端设备(DTE)与数据通与数据通信设备信设备(DCE)之间的接口。之间的接口。举例：举例：调制解调器调制解调器(MODEM)属于属于DCE.网络结点设备如主计算机、通信处理机等属于网络结点设备如主计算机、通信处理机等属于DTE.4.5 RS-232C 总线总线1. 1. 机械特性机械特性 对接插件的几何尺寸、引线排列、锁定装置的规定。对接插件的几何尺寸、引线排列、锁定装置的规定

16、。2. 2. 电气特性电气特性 三种标准：三种标准： (1)RS-232C. (2)RS-423A. (3)RS-422A.3. 3. 功能特性功能特性 RS-232标准采用标准采用25芯的芯的D型插头座。型插头座。25个引脚都是个引脚都是标准引脚。标准引脚。4.5.1 RS-232C总线标准总线标准RS-232C的接口信号引脚说明的接口信号引脚说明4.5.1 RS-232C总线标准总线标准4.5.2 RS-232C串行接口应用举例两台两台PC通过通过RS-232C进行串行通信，需要进行串行通信，需要6、7根线，其中一些线作为数据传送的控制信号。根线，其中一些线作为数据传送的控制信号。PC1PC2CAN (Controller Area Network)总线是一种总线是一种现场总线。它以多方式工作，网络上任意一个结现场总线。它以多方式工作，网络上任意一个结点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他结点点均可以在任意时刻主动地向网络上的其他结点发送信息。发送信息。1. CAN的工作原理的工作原理v当当CAN总线上的一个结点发送数据时，它以报总线上的一个结点发送数据时，它