北邮微机原理第六章总线技术

1第六章总线技术2本章内容提要总线的基本知识:特点、传输方式、分类、规范与指标总线判决与握手信号PC系列微机的系统总线:8位PC总线、ISA、EISA、PCI微机中常用通信总线:ATA、SCSI、USB、1394总线的发展3本章作业1，2，3，4，5，12。4第一节概述5什么是总线(bus)所谓总线，就是所有模块或设备共同使用的公共信息通路，每个模块或设备都通过开关电路与总线上的相应信号相连。总线上的模块或设备采用分时方式，轮流交替使用总线，同一时刻只能有一个模块向总线发送信息，允许多个模块同时接收总线上的信息。6总线的优点简化了系统结构，便于系统设计制造；减少了传输线数目，便于布线，减小体积，提高了系统的可靠性；便于接口设计，所有与总线连接的设备均采用类似接口；便于系统扩充、更新与灵活配置，易于实现系统模块化；便于设备的软件设计，所有接口的软件就是对不同的口地址进行操作；便于故障诊断与维修，同时也降低了成本。7缺点部件或设备间信息传输率受总线带宽的限制带宽已定，无法改变；总线一旦出现故障，则依赖该总线的系统会陷于瘫痪。总线上个别设备的故障，会影响其他设备和系统的工作。8总线的分类按总线层次分，有片内总线，片间总线，板内总线，全局总线，局部总线，背板总线，内部总线和外部总线等。按传输信息的形式分，有并行总线和串行总线等。按信息线的功能分，有地址、数据、控制总线等；控制总线包括:Memory与I/O控制信号，总线请求、裁决、响应等，中断请求、响应等。9总线分类系统总线:系统内部各部件(插板)之间进行连接和传输信息的一组信号线。如:ISA、VME、PCI等。局部总线:介于CPU总线和系统总线之间。具有高速传输数据的能力。分为:专用局部总线VESA(VideoElectronicsStandardsAssociation)总线AGP总线通信总线，也称为设备总线或外总线，系统之间或系统与外设之间进行连接和传输信息的一组信号线。如:RS232、USB接口等10总线的层次结构11总线的组成数据总线:用于传输数据，双向三态。宽度有8位、16位、32位、64位等地址总线:用于传输地址，单向三态。宽度有8位、16位、24位、32位等控制总线:用于传输控制和状态信息。电源和地线:确定电源种类及地线分布和用法。有12V、5V、3.3V等12总线的标准化和总线规范总线标准化可以达到:部件或模块的兼容性和互换性；保护用户的投资，与总线兼容的模块仍可使用。总线规范规定以下内容:功能方面:规定总线的应用范围，目标，总线部件的构成、性能，总线传输过程以及错误恢复等。电气性能:规定在电气性能上的基本要求，如工作电平、速度、基本时序，信号之间的延时要求等。机械性能:规定了连接器的机械规范，如尺寸、插头大小、形状等。任选性能:描述了总线的选择实现的功能(不是必需的)。13总线的性能指标总线传输速率:在总线上每秒传输的最大字节数(MB/s)或比特数Mb/s)。总线宽度:数据总线的位数，如8位/16位/32位/64位等。总线越宽，传输速度就越快，即数据吞吐量就越大。总线的时钟频率:总线工作频率。是影响总线传输速率的主要因素之一。如:ISA(8MHz)，PCI(0~33MHz)等。串行总线的情况14总线的特征总线定时方式(总线同步方式):即总线上采用同步还是异步定时。取决于两个模块间约定的协议。有同步、异步、半同步和分离式协议。总线仲裁方式同步:同步:严格按系统时钟的定时进行主、从模块之间的传输操作。异步:采用应答式传输技术，传输周期可能较长。传输速率较慢。15总线的其他特征多路复用:地址线和数据线共用一组物理线负载能力:可简单的表示为所连接的电路插板的数量信号线数总线控制方式:包括中断分配方式，设备自动配置等其他性能:电源电压(5V或3.3V)，数据宽度能否扩展等。16第二节总线裁决与握手技术17总线的关键问题仲裁握手18总线传输过程总线主设备(主模块):指能获得总线控制权的设备，并启动和控制总线上的数据传输，发出地址和读/写控制命令。如CPU、DMA控制器，其他外围处理器(IO处理器、协处理器等)。总线从设备(从模块):指不具备总线控制能力的设备，但能对主设备提出的数据请求作出响应，接受主设备发出的地址和读写命令并执行相应的操作。如内存、I/O接口。

19总线传输过程总线数据传输周期:总线上的数据传输是在主模块的控制下进行的，总线完成一次数据传输分为4个阶段:申请阶段:欲使用总线的主模块提出申请，总线仲裁器确定把下一个传输周期的总线使用权指配给那个模块。寻址阶段:获得总线使用权的主模块发出存储器地址或I/O端口地址，使从模块启动。数据传输阶段:主模块和从模块之间进行数据传输。结束阶段:主从模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线。20总线仲裁技术若一个总线上有多个主设备时，就需要总线裁决器进行裁决，判定由哪个主设备来控制总线，以免发生总线冲突。裁决对串行、并行总线又有不同的方法。对并行总线，有集中仲裁和分布仲裁对串行总线，有令牌总线和冲突检测裁决21并行总线的仲裁集中仲裁:存在一个中央仲裁器，完成仲裁功能。分为串行裁决与并行裁决两种串行裁决有菊花链式和计数器定时查询方式菊花链式:BG(BusGrant)信号以串行方式向下传递进行裁决。离总线仲裁器越近的部件优先级越高。22菊花链BR(Busrequest):总线请求信号，BR有效说明至少有一个部件正在申请总线使用权。BB(BusBusy):总线忙信号，BB有效说明总线正被占用。电路简单，便于增减总线设备。仲裁速度慢，优先级不能改变。23计数器定时查询方式不使用BG信号线，但需用地址总线。若总线上有N个部件，则在总线仲裁部件内设置一个计数器，可以从0计数至N-1,每个值对应一个部件。不论哪个部件要使用总线，均通过BR提出申请。控制部件通过地址总线定时送出计数器的当前值。提出申请的部件检查地址总线，若发现其上的值与自己的编号相等，则取得总线使用权，并通过置BB有效通知控制部件。若控制部件在一定时间内未收到BB有效，则令计数器加1或减1，发下一个地址。计数器的值可由软件设置，故优先级控制非常灵活。24集中仲裁的并行裁决并行裁决(独立请求方式):

各主设备使用总线要经过中央仲裁器裁决。所谓独立请求，即:每个部件均有自己的BRi与BGi信号线直接送至中央裁决器。BRi与BGi都是专线而非总线形式传递信息。如下图:25并行裁决优点:裁决速度快，能用软件灵活控制。缺点:电路复杂，不易增加设备。26分布仲裁分布仲裁:与集中仲裁不同，分布仲裁的仲裁器是分布于各个主设备中，没有独立的中央仲裁器。每个申请总线的主设备都通过该主设备的分布总线仲裁部件将其优先级编号送到共享的请求/响应线上，并通过该组信号线执行线或操作。

该方式实现复杂，控制灵活，可靠性高。27分布仲裁图6.5分布仲裁方式主设备Xn位优先级编码主设备X的分布仲裁机构n位总线请求/响应信号线BGBB28串行总线的仲裁冲突检测:某一主设备监测到总线空闲时就可使用总线。当发生冲突后系统立即强制所有使用总线的主设备放弃总线，经过一段时间间隔再进行重试。适合于主设备较少的场合。令牌总线:令牌方式是一种不会发生总线冲突的方式。令牌向下一个主设备传递，没有取得令牌的主设备，就没有总线占有权。获得令牌的主设备只能进行一次总线传输。缺点是裁决速度慢。29总线数据传输的握手技术总线上数据为了高速可靠的进行传输，必须有某种总线联络(握手)技术。总线传输有以下四种握手方式:同步方式异步方式半同步方式分离方式30同步方式传输周期(即总线周期)是固定的，总线上的主、从设备在同一时钟的控制下进行传送。例如:CPU与内存(不插入TW)等特点适合高速传输便于电路设计适应性不好31异步方式采用应答式传输方式。使用请求线(REQ)和应答线(ACK)来协调传输过程不依赖系统时钟信号有几种形式:全互锁、半互锁、非互锁特点高速模块可高速传送，低速模块可低速传送应答关系是互锁的数据传输的速度不是固定不变的有良好的适应性32半同步方式是前两种方式的折衷。有同步时钟，但传输周期(总线周期)可变。增加一条信号线(如Ready)，主设备监视该信号线了解选中的从设备是否准备好，否则插入等待状态，延长传送周期。例如:ISA总线,PCI等特点适应性好兼有同步方式的速度33分离方式将传输周期(总线周期)分成两个子周期子周期1:主模块发出地址、控制命令(读或写)。主模块释放总线，供其他模块使用子周期2:从模块准备好数据后，申请总线，获准后将数据回送主模块多使用在小型机系统中特点提高总线的利用率适用于多个主模块的系统34第三节

PC系列微机的系统总线35PC机常用总线PC系列微机的总线有ISA、EISA、PCI和SCSI、ATA、USB、1394等。其中ISA和EISA为系统总线，PCI是局部总线(内部总线)，其他的是外部总线。在进行接口设计时，要仔细了解总线信号功能，总线时序，驱动能力等。要求了解PC系列微机中各种总线的主要特点，应用范围。下面主要介绍ISA、PCI、ATA、SCSI、USB、1394等6种总线。36PC/XT总线PC/XT总线是最早的PC机中用的8位总线。总线信号为62条，有A、B两面插槽，双边镀金接点。A面31线(元件面)，B面31线(焊接面)。20位地址线，寻址1MB空间。数据总线宽度:8位。I/O地址空间:0100H-03FFH总线工作频率4MHz，数据传输率4MB/s仲裁方式:集中仲裁中断功能(8级)，DMA通道功能(4个)PC/AT总线(即ISA总线):扩充了36条引脚，成为98条信号线。36条也分为两面，C面(元件面，18条)，D面(焊接面，18条)。37ISA总线ISA(IndustryStandardArchitecture)总线也称为AT总线8/16位数据线24位地址线，寻址16MB空间I/O地址空间0100H-03FFH最高工作频率8MHz，数据传输率16MB/s中断功能(15)DMA通道功能(7)由62线的PC总线插槽再扩展36线插槽形成38ISA总线的定义96条线分为5类:地址线、数据线、控制线、时钟线、电源线地址线:SA0~SA19和LA17~LA23，后者为非锁存信号数据线:SD0~SD7、SD8~SD15控制线:AEN、BALE、IOR、IOW、SMEMR、SMEMW、MEMR、MEMW、MEMCS16、I/OCS16、SBHE、IRQ3~IRQ7、IRQ10~IRQ15、DRQ0~DRQ3、DRQ5~DRQ7、DACK0~DACK3、DACK5~DACK7、T/C、MASTER、RESETDRV、I/OCHCK、I/OCHRDY、NOWS时钟线:CLK(ISA总线更名为:SYSCLK)电源、地线等(+5VDC和GND)39ISA总线的主要控制信号AEN:地址允许，输出。AEN=1:DMAC控制总线。BALE:总线地址锁存允许，输出。IOR,IOW:I/O读与写。SMEMR,SMEMW:标准存储器读/写。(PC/XT)MEMR，MEMW:对整个内存空间内任一地址的读/写。MEMCS16,IOCS16:16位内存片选和16位I/O片选。SBHE:系统总线高字节允许。IRQ3~IRQ7,IRQ10~IRQ15:中断请求信号。(主片与从片的8259A输入)40ISA总线的主要控制信号DRQ0~DRQ7:DMA请求信号。分为两片。DACK0~DACK7:DMA响应信号。同样分为两片。T/C:由DMAC送出，表明某一DMA通道传送已经结束。MASTER:总线主控信号，输入；表明该设备控制总线。RESETDRV:复位驱动，输出；表明上电复位。I/OCHCK:I/O通道检查，输入；故障报告(用NMI)。I/OCHRDY:I/O通道就绪，输入；用于周期延长。NOWS:零等待，输入；通知CPU不需附加任何等待周期。41ISA总线8位访问42ISA16位访问43EISA总线EISA(ExtendedISA)总线:为了与IBM设计的微通道结构MCA(非开放的)进行竞争，以Compaq为首的兼容厂家提出的向后兼容的开放标准8位、16位、32位数据宽度32位地址，可寻址4GB空间工作频率8.3MHz数据传输率33MB/sEISA总线插槽分为上下两层，与ISA兼容44EISA总线插槽45EISA新增加信号线D16~D31:新增加的数据线BE0~BE3:字节允许信号，指明当前总线周期传送4个字节中的哪个字节LA2~LA16，LA17~LA31:新的地址线，没有锁存M/IO:用于区分EISA的访存周期和I/O周期46EISA新增加信号线START:指明EISA总线周期的开始CMD:总线周期中命令的定时控制MSBURST:主设备用此信号指明它具有能力完成突发式周期SLBURST:从设备用此信号向主设备表明它支持突发式周期

47EISA新增加信号线EX32，EX16:低电平周期指明从控是一块EISA板，可分别支持32位或16位周期。如果在一周期开始前，这两个信号均为高电平，则总线按ISA规范工作EXRDY:一个从控用来在总线周期中插入等待状态MREQn:第n号主控请求总线的信号MAKn:第n号主控已接管总线LOCK:封锁信号，主控用此信号排斥其他主控对存储器的存取48PCI总线PCI总线(PeripheralComponentInterconnect):外部部件互联总线，该总线由PCI专门权益组织负责制定。它是一种不依赖微处理器的局部总线。1991年下半年，Intel公司首先提出了PCI的概念，并联合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集团，其英文全称为:PeripheralComponentInterconnect

Special

Interest

Group(外围部件互连专业组织)，简称PCISIG。PCI是一种先进的局部总线，已成为局部总线的新标准。49局部总线从结构上看，局部总线是在ISA总线和CPU总线之间插入一级总线。由一个桥接电路实现对这一层的管理，并实现上下之间的接口以协调数据的传送。管理器提供了信号缓冲，使之能支持多个外设，并能在高时钟频率下保持高性能。PCI总线也支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权，以加速数据传送。高速外设，如图形卡、硬盘控制器等可从ISA总线上卸下而通过局部总线直接挂接到CPU总线上，使之与高速的CPU总线相匹配。50PCI总线特点总线时钟频率33.3MHz/66.6MHz总线宽度32位，可扩充到64位最大数据传输率133MB/s(266MB/s)支持64位寻址时钟同步方式能自动识别外设适应5V和3.3V电源环境兼容性好，独立于CPU。PCI插卡可插到不同主频的主机中51PCI总线特点自动配置:即插即用(PNP)，PlugandPlay。PCI插卡上有256字节的不挥发存储器，存放配置信息。系统根据此信息分配存储器地址、端口地址、中断号等，无须手工设置开关及跳线采用隐含的中央仲裁系统采用多路复用方式(地址线和数据线)减少了引脚数完全的多总线主控能力提供地址和数据的奇偶校验52PCI总线体系结构53PCI总线体系结构PCI总线系统的结构如图所示，说明如下:处理器总线(第一级总线)提供的高速数据通道一般给CPU、Cache和主存使用。PCI桥路(北桥)，用来实现驱动PCI总线所需的全部控制。CPU总线和PCI总线之间的控制芯片习惯上称为北桥芯片。南桥，PCI总线可以挂接其他标准总线的控制器电路。它将PCI总线转换成其他标准总线，如ISA、EISA、MCA、VL等。PCI-PCI桥路，PCI总线的驱动能力不足时，可采用多级PCI总线扩展PCI结构。54PCI总线信号定义信号线总数为120条，包括电源、地、保留信号线等，所定义的信号线分为两类:必备信号线:主设备49条，从设备47条可选信号线:51条，用于64位扩展、中断请求、高速缓存支持等55PCI总线信号定义56PCI主要信号AD[31:00]:复用的数据/地址信号。C/BE[3:0]#:总线操作命令/字节使能。FRAME#:总线帧同步。IRDY#:主控设备就绪。TRDY#:从设备就绪。DEVSEL#:从设备选中。IDSEL:初始化设备选择。REQ#:总线请求。GNT#:总线允许。57PCI总线操作命令(C/BE[3:0])0000:InterruptAcknowledge0001:SpecialCycle0010:I/ORead0011:I/OWrite0100:Reserved0101:Reserved0110:MemoryRead0111:MemoryWrite1000:Reserved1001:Reserved1010:ConfigurationRead1011:ConfigurationWrite1100:MemoryReadMultiple1101:DualAddressCycle1110:MemoryReadLine1111:MemoryWriteandInvalidate58PCI读操作59PCI写操作60PnP和PCI配置工作原理:单独的配置操作，设置工作参数，如板卡地址、中断号等。独立选择信号:IDSEL特殊的AD信号格式61PCI配置读操作62PCI配置空间配置空间或配置寄存器256字节，分为64字节头部区和192字节设备区包含ID、类型、状态、地址、中断等信息6364PCIBIOSPCIBIOS:所有针对PCI的配置操作都需要通过一个平台无关的接口来进行。它可以在BIOS中实现，也可以在操作系统的硬件抽象层中实现。确定系统中存在的PCI总线的范围查找某一个指定的PCI设备或某一类PCI设备允许调用者获得PCI中断路由并向设备分配一个中断线允许调用者读写配置空间65PCI仲裁66第四节

微机中常用的其他总线67PC/104总线嵌入式PC机、功耗低、体积小有两个总线插头，共104脚P1:64脚P2:40脚在硬件软件上与ISA总线标准完全兼容具有多种模块:CPU模块、显示模块、网络模块等便于开发68PC104的基本尺寸90mm×96mm69PC104总线插板组装图70STD总线是一种工业控制上使用的标准，采用公共母板(如下图所示)与标准插板(模块)结构模块种类很多:CPU模块、存储器模块、A/D模块、D/A模块、显示模块等插板尺寸为165.1x114.3mm71STD总线电源线:1~6、53~56数据总线:7~14，8位数据线地址总线:15~30，20位地址线控制总线:31~5272第五节

微机中常用的通信总线73通信总线的特点目的是通信，而不是系统的构造和控制具有数据通道一般没有地址部分，而是通过数据通道中的特定信息、格式或协议指明接收者很少或没有控制线总线上的设备一般会有一个“编号”，或者说“地址”，但意义与前面的系统总线地址不同74通用串行总线(USB)PC历史上最成功的标准。USB(UniversalSerialBus):是计算机与外围设备连接的标准。计算机连接端口各有各自不同的接头USB可以将所有支持USB规范的外围设备以相同的方式直接连接起来，达到通用的目标75USB版本早在1994年，Intel、Digital、IBM、Microsoft、NEC等几家世界著名的计算机和通讯公司成立了USB论坛；并到了1995年11月正式制定了USB0.9通用串行总线规范。USB设备有热插拔、无需电源插座、同时支持最多127个设备串联等优势。1996年USB1.1标准只有12Mbps的传输率。因此新的USB2.0规格被提到Intel的日程上来。新的USB2.0的规格有480Mbps。76USB缘起计算机与电话之间的连接显然用计算机和通信的融合将是下一代生产应用的基础。由于目前产业间的相互独立发展，尚未建立统一标准。易用性PC机的改装是极不灵活的。以终端用户的眼光来看，PC机的输入/输出，如串行/并行端口、键盘、鼠标、操纵杆接口等，均没有达到即插即用的特性。端口扩充外围设备的添加总是被相当有限的端口数目限制着。缺少一个双向、价廉、与外设连接的中低速的总线，限制了外围设备(诸如电话/电传/调制解调器的适配器、扫描仪、键盘、PDA)的开发。77USB设计目标易于扩充多个外围设备；价格低廉，且支持12Mbps的数据传输；对声音音频和压缩视频等实时数据的充分支持；协议灵活，综合了同步和异步数据传输；兼容了不同设备的技术；综合了不同PC机的结构和体系特点；提供一个标准接口，广泛接纳各种设备；赋予PC机新的功能，使之可以接纳许多新设备78USB目标应用79USB特色易用性为接缆和连接头提供了单一模型；电气特性与端点无关；自我检测外设，自动地进行设备驱动、设置；动态连接，动态重置的外设。80USB特色广泛的适用性适应不同设备，传输速率从几千比特率到几十兆比特率；在同一线上支持同步、异步两种传输模式；支持对多个设备的同时操作；可同时操作127个物理设备；在主机和设备之间可以传输多个数据和信息流；支持多功能的设备；很低的通信开销，提高了总线利用率。81USB特色灵活性支持多种长度的数据包，允许对设备缓冲器大小的选择；通过指定数据缓冲区大小和执行时间，支持各种数据传输率；通过协议对数据流进行缓冲处理。健壮性出错处理/差错恢复机制在协议中使用；对用户感觉而言，热插拔是完全实时的；可以对有缺陷设备进行认定。82USB特色与PC产业的一致性协议的易实现性和完整性；与PC机的即插即用的体系结构的一致；对现存操作系统接口的良好衔接。价廉物美以低廉的价格提供1.5Mbps的子通道；将外设和主机硬件进行了最优化的集成；促进了低价格的外设的发展；廉价的电缆和连接头；运用了商业技术。83USB体系结构一个USB系统主要被定义为三个部分：USB的互连(interconnect)；USB的设备(device)；USB的主机(host)。84USB的互连USB的互连是指USB设备及主机之间进行连接和通信的方式，主要包括以下几方面：总线的拓扑结构：USB设备与主机之间的各种连接方式；内部层次关系：根据性能，USB的任务被分配到系统的每一个层次；数据流模式：描述了数据在系统中通过USB从产生方到使用方的流动方式；USB的调度：USB提供了一个共享的连接。对可以使用的连接进行了调度以支持同步数据传输，并且避免仲裁的开销。85USB的主机在任何USB系统中，只有一个主机。USB和宿主系统的接口称作主机控制器，主机控制器可由硬件、固件和软件综合实现。根集线器是由主机系统整合的，用以提供更多的连接点。86USB的设备USB设备:集线器(HUB)，向USB提供了更多的连接点;功能部件(FUNCTION)：为系统提供具体功能，如ISDN的连接，数字的游戏杆或扬声器。USB设备通过对几个方面的定义，描述其接口:对USB协议的运用；对标准USB操作的反馈，如设置和复位；标准性能的描述性信息；87USB的拓扑结构88USB逻辑拓扑89数据交换USB的数据传送是在主机软件和一个USB设备的指定端点之间。这种主机软件和USB设备的端点间的联系称作管道(PIPE)。数据和控制信号在主机和USB设备间的交换存在两种管道：单向和双向。总的来说，各管道之间的数据流动是相互独立的。一个指定的USB设备可有许多管道。例如，一个USB设备存在一个端点，可建立一个向其它USB设备的点发送数据的通道，也可建立一个从其它USB设备的端点接收数据的通道。90USB带宽USB的带宽分配给各个管道。当一个通道建立后，USB就分配给它一定的带宽。USB设备需要提供一些数据缓冲区。若USB提供了更多带宽，则需更多的缓冲区。91数据流类型USB的体系包含四种基本的数据传输类型：控制数据传送:在设备初始化时用来对设备进行设置，还可对指定设备进行控制，如管道控制；批量数据传送:大批量产生并使用的数据，在传输约束下，具有很广的动态范围；中断数据传送:少量、不规律、有一定时间要求的数据；同步数据的传送:实时和连续的数据对于任何确定的设备进行设置时一条管道只能支持上述一种方式的数据传输92USBHUB设备主要分为两类:集线器和功能部件。只有集线器可以提供更多的USB的连接点，功能部件为主机提供了具体的功能。集线器在即插即用的USB的结构体系中，集线器是一种重要设备。集线器极大简化了USB的互连复杂性，而且以很低的价格和高易用性提供了设备的健壮性。每个集线器的上游端口向主机方向进行连接。每个集线器的下游端口允许连接另外的集线器或功能部件，集线器可检测每个下游端口的设备的安装或拆卸，并可对下游端口的设备分配能源，每个下游端口都具有独立的能力，不论高速或低速设备均可连接。集线器可将低速和高速端口的信号分开。93HUB示意图94HUB的构成一个集线器包括两部分功能:控制器(Controller)和转接器(Repeater)。控制器提供了接口寄存器，用于与主机之间的通信。集线器允许主机对其特定状态和控制寄存器进行设置，并监视和控制其端口。转接器是一种在上游端口和下游端口之间的协议控制开关，而且硬件上支持复位、挂起、唤醒的信号。95功能部件功能部件是一种通过总线发送、接收数据和控制信息的USB设备，通过一根电缆连接在集线器的某个端口上。功能设备一般是相互无关的。一个物理单元中可以有多个功能部件和一个内置集线器，使用同一根USB电缆，这通常被称为复合设备，即一个集线器连向主机，并有一个或多个不可拆卸的USB设备连在其上。每个功能设备都包含设置信息，来描述该设备的性能和所需资源。主机要在功能部件使用前对其进行设置。设置信息包括USB带宽分配，选择设备的设置信息等。96USB主机:硬件和软件USB的主机与USB设备进行交互。主机功能如下：检测USB设备的安装和拆卸，分配USB地址；管理在主机和USB设备之间的控制流；收集状态和动作信息；给连接的USB设备提供能量。97USBHOST主机上USB的系统软件管理USB设备和主机上该设备软件之间的相互交互，USB系统软件与设备软件间有以下交互：设备编号和设置；同步数据传输；异步数据传输；电源管理设备和总线管理信息。98USB物理连接99100报文格式101一次USB通信过程102USB网络线103有源4口HUB1044口高速USB2.0HUB105无源4口HUB106PCI转USB2.0卡107ATA系列总线ATA系列总线包括ATA-1、ATA-2、UltraATAATA又称为IDE(IntegratedDeviceElectronics)接口，即集成设备电子部件接口，它是Compaq、Digital等公司于1989年推出的标准总线接口。ATA把盘体与控制器集成在一起，从而减少了硬盘接口的电缆线数，提高了数据传输的可靠性；同时也有利于硬盘容量的提高和各厂商的硬盘产品的相互兼容。此后IDE接口被正式定名为ATA-1(ATbusAttachment)。108ATA-2IDE采用40芯扁平电缆连接，主要是16位数据线和少量控制线。其总线信号基本上是将AT总线上的信号作必要的处理后送给硬盘驱动器。数据传输率仅有3.3MB/s。ATA-2/EIDE接口标准:EIDE为IDE增强型接口，又称为ATA-2。它不仅支持硬盘，而且支持其他外设(如磁带机和CD-ROM)。IDE支持三种PIO传输模式，EIDE又增加了两种PIO模式和两种DMA传输模式。DMA方式由DMAC来管理硬盘与总线上的数据传输，不需CPU的干预，提高了系统性能。其最高传输率为16.7MB/s。109UltraDMA33(ATA-4)UltraDMA33(ATA-4):是一种新的同步DMA(synchronousDMA)协议，由Intel所设计。该功能已经包含在Intel的PIIX4芯片中。传统IDE的传输只会使用数据触发信号的单边来传输数据。而UltraDMA33当在传输数据时使用数据触发信号的两边，因此在ATA-2设备上，数据传送的速度可以由16.7MB/s提升至33MB/s。110UltraDMA33UltraDMA33有以下优点:CPU不需要处理数据传输的工作，因此CPU可以专注于计算的工作而提升系统整体的效率；将ATA-2设备的传输速度从16.7MB/s提升至33MB/s；与IDE连接头上并不需要加额外的信号接脚，与以前旧的ATA设备完全兼容。111UltraDMA66UltraDMA66:UltraATA/66也被称为UltraDMA/66，是UltraATA/33接口的性能升级版本，可将原有33MB/s的数据传输速率提升一倍到达66MB/s，而ATA/66也可在现有的PCI总线环境下，大幅提升硬盘的运作效率。112UltraDMA66UltraDMA66的优点:提高数据的完整性CyclicalRedundancyCheck(CRC):一种能确保数据传输完整性的保护功能。UltraDMA/66使用一种新的EIDE排线，这种排线两端仍维持40Pin的设计，但线路却增加到80条(40条地线)，这种设计可有效降低、抑制串音干扰。UltraATA/66能100%与UltraATA/33或DMA，EIDE/IDE硬盘设备，CD-ROM(光驱)以及电脑系统兼容。目前，有更高的UltraDMA/100总线接口。113SCSI总线SCSI(SmallComputerSystemInterface):原本是为小型计算机研制的一种高性能的并行通信接口，通常用于连接高速的外存设备(如硬驱、光驱、光刻机、磁带机等)和高性能的外设(如打印机、扫描仪等)。由于其高性能，其成本也相对较高，最初只用于服务器或高端工作站。SCSI总线的特点SCSI总线由SCSI控制器控制，可连接7或15台设备;传输速率可达160MB/s;114SCSI总线特点SCSI是智能接口，SCSI控制器中有自