第4章总线.ppt

第四章第四章 总线和总线技术总线和总线技术4.1 4.1 总线与总线操作总线与总线操作4.2 4.2 总线操作控制总线操作控制4.3 4.3 目前主流微机系统中的常用标准总线目前主流微机系统中的常用标准总线4.1 4.1 总线与总线操作总线与总线操作4.1.1 4.1.1 总线及总线信号分类总线及总线信号分类4.1.2 4.1.2 总线操作及控制总线操作及控制4.1.3 4.1.3 总线的主要性能指标总线的主要性能指标 1.1.总总 线线 总线总线是在模块与模块之间或者设备与设备之间传是在模块与模块之间或者设备与设备之间传送信息的一组公用信号线，是系统在主控器（模块或送信息的一组公用信号线，是系统在主控器（模块或设备）的控制下，将发送器设备）的控制下，将发送器(模块或设备模块或设备)发出的信息发出的信息准确地传送给某个接受器准确地传送给某个接受器(模块或设备模块或设备)的信号通路。的信号通路。总线的特点总线的特点在于其公用性，即它同时挂接多个模在于其公用性，即它同时挂接多个模块或设备。块或设备。4.1.1 总线及总线信号分类2.总线模块4.1.1 4.1.1 总线及总线信号分类总线及总线信号分类连接在总线上的模块（设备）有三种：连接在总线上的模块（设备）有三种：总线主模块总线主模块总线从模块总线从模块主从模块主从模块 工作于主控工作于主控方式，可以控制方式，可以控制和管理总线。和管理总线。工作于受控工作于受控方式，只能在主方式，只能在主模块控制下工作。模块控制下工作。有时工作于主控方式，有有时工作于主控方式，有时工作于受控方式。时工作于受控方式。数据总线数据总线DBDB：地址总线地址总线ABAB：控制总线控制总线CBCB：总线按其信号线性质不同一般可分为：总线按其信号线性质不同一般可分为：用于把数据送入或送出用于把数据送入或送出MPUMPU，为为双向总线。双向总线。用于指定数据送往或来自何处用于指定数据送往或来自何处,为为MPUMPU发出的单向总线。发出的单向总线。读写控制线读写控制线数据传输握手线数据传输握手线总线判决线总线判决线中断控制线中断控制线DMADMA控制线控制线因因MPUMPU型型号号的的不不同同而而不不同同，正正是是CBCB的的不不同同特特性性决决定定了了各各种种MPUMPU不不同的接口特点。同的接口特点。3.总线分类4.1.1 4.1.1 总线及总线信号分类总线及总线信号分类基本信息总线基本信息总线仲裁总线仲裁总线数据握手总线数据握手总线保证在总线操保证在总线操作期间基本信作期间基本信息总线上信息息总线上信息的正常传送。的正常传送。数据总线数据总线DBDB地址总线地址总线ABAB存储器与存储器与I/OI/O读写控制线读写控制线总线判决线总线判决线中断控制线中断控制线DMADMA仲裁控制线仲裁控制线总线的另一种分法：总线的另一种分法：4.1.1 4.1.1 总线及总线信号分类总线及总线信号分类 微机系统中的各种操作本质上都是通过各微机系统中的各种操作本质上都是通过各级总线进行的信息交换，统称为级总线进行的信息交换，统称为总线操作。总线操作。同一时刻，总线上只能允许一对模块进行同一时刻，总线上只能允许一对模块进行信息交换。当有多个模块都要使用同一总线进信息交换。当有多个模块都要使用同一总线进行信息传输时，只能采用分时方式，即将总线行信息传输时，只能采用分时方式，即将总线时间分成很多段，每段时间可以完成模块之间时间分成很多段，每段时间可以完成模块之间一次完整的信息交换，通常称之为一个一次完整的信息交换，通常称之为一个数据传数据传输周期输周期或或一个总线操作周期一个总线操作周期。4.1.2 总线操作及控制 总线周期是指总线周期是指CPUCPU对存储器或对存储器或I/OI/O端口完成一次读端口完成一次读/写操作所需要的时间。一个总线操作周期一般要分成写操作所需要的时间。一个总线操作周期一般要分成4 4个阶段：个阶段：总线请求和仲裁阶段寻址阶段传数阶段结束阶段需要使用总线的需要使用总线的主模块提出请求，主模块提出请求，由总线使用的仲由总线使用的仲裁机构确定把下裁机构确定把下一个传输周期的一个传输周期的总线使用权分配总线使用权分配给哪一个请求源。给哪一个请求源。主模块通过总主模块通过总线发出本次要线发出本次要访问的从模块访问的从模块的存储器地址的存储器地址或或I/O I/O 端口地端口地址，让参与本址，让参与本次传输的从模次传输的从模块开始启动。块开始启动。主模块和主模块和从模块进从模块进行数据交行数据交换。换。主从模块的有关信息均从系统总线上撤主从模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线，以便其他模块能继续使用。除，让出总线，以便其他模块能继续使用。所以,为了确保这4个阶段正确推进，必须施加总线操作控制。包括：总线仲裁和总线握手。4.1.3 总线的主要性能指标总线带宽总线带宽总线位宽总线位宽总线工作频率总线工作频率 指单位时间内总线指单位时间内总线上可传送的数据量，又上可传送的数据量，又称总线最大传输率。称总线最大传输率。指总线上指总线上能同时传送的能同时传送的数据位数。数据位数。指用于控制总线操指用于控制总线操作周期的时钟信号频率，作周期的时钟信号频率，所以也叫总线时钟频率。所以也叫总线时钟频率。4.2 总线操作控制4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制避免总线冲突避免总线冲突4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制确保正确寻址和可靠传输确保正确寻址和可靠传输4.2.3 Pentium4.2.3 Pentium处理器的总线操作时序处理器的总线操作时序1.“1.“菊花链菊花链”仲裁仲裁(串行仲裁串行仲裁)2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二维仲裁并串行二维仲裁 常见的总线仲裁协定有：常见的总线仲裁协定有：4.2.1 仲裁控制4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制1.1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 1)三线菊花链仲裁原理总线总线总线总线仲裁器仲裁器C1C2CnBGBGIN1BRBBBGOUT1BGIN2BGOUT2BGINnBCLK(总线时钟总线时钟)BRBGBBC1C2C1C2C1 1.1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 2)仲裁定时图4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制1.1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 3)这种菊花链仲裁协定的要点：4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制每时刻只有一个模块作为总线通信每时刻只有一个模块作为总线通信的实际主控模块；的实际主控模块；先请求者先响应，且在一个总线操先请求者先响应，且在一个总线操作周期之内不被打断；作周期之内不被打断；同一时刻几个模块请求者，按优先同一时刻几个模块请求者，按优先级排序响应。级排序响应。控制总线交换速度控制总线交换速度 限制了链路上允许串入的限制了链路上允许串入的CiCi个数个数N N：NNT TBCLKBCLKttT TBCLKBCLK 为总线时钟周期为总线时钟周期tt为每个主控模块的平均传输延时为每个主控模块的平均传输延时1.1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 4)总线时钟线(BCLK)的作用：4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制1.1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 5)菊花链仲裁的优缺点4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制q优优 点：点：q缺缺 点：点：链路上任一环节发生故障，将阻止链路上任一环节发生故障，将阻止其后面的设备获得总线控制权。其后面的设备获得总线控制权。链路连好后，优先级结构不能改变，链路连好后，优先级结构不能改变，容易出现容易出现 饱饿饱饿 不均。不均。响应速度较慢，系统中能容纳的主响应速度较慢，系统中能容纳的主控设备数受时钟频率限制。控设备数受时钟频率限制。逻辑和物理实现都很简单逻辑和物理实现都很简单;易于扩充。易于扩充。1.“1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 1)并行仲裁原理：并行仲裁也叫独立请求仲裁，原理如并行仲裁也叫独立请求仲裁，原理如图所示：图所示：C1C2Cn总总线线仲仲裁裁器器总线总线BR1BG1BR2BG2BRnBGnBBBCLKCiCi均有自己均有自己独立的独立的BRBR、BGBG线与仲线与仲裁器相连。裁器相连。仲裁器直接识别各仲裁器直接识别各C Ci i请求请求,仲裁后仲裁后直接向选中的直接向选中的C Ci i发发BGBGi i。4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制固定优先级算法固定优先级算法循环优先级算法循环优先级算法3)3)优缺点优缺点优点：优点：响应速度快，适于实时性要响应速度快，适于实时性要求高的多处理机系统使用。求高的多处理机系统使用。缺点：缺点：控制线较多，逻辑复杂，不控制线较多，逻辑复杂，不易扩充，故主控器较多时不适用。易扩充，故主控器较多时不适用。2)总线仲裁优先级算法：1.“1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制 二维总线仲裁系统兼具有串链法和二维总线仲裁系统兼具有串链法和并行法的优越性，既有较好的灵活性、并行法的优越性，既有较好的灵活性、可扩展性，又可容纳较多的设备而不使可扩展性，又可容纳较多的设备而不使结构过于复杂，还有较快的响应速度。结构过于复杂，还有较快的响应速度。1.“1.“菊花链菊花链”仲仲 裁裁2.2.并行仲裁并行仲裁3.3.并串行二并串行二 维维 仲仲 裁裁 C1C2C4C3总总线线仲仲裁裁器器BR1BG1BR2BG2INOUTIN去下一去下一台设备台设备去下一去下一台设备台设备OUTOUTININOUTBCLKBB4.2.1 4.2.1 仲裁控制仲裁控制并串行二维仲裁原理:总线握手主要解决主模块取得总线占用权总线握手主要解决主模块取得总线占用权后，如何在主模块和从模块之间实现可靠的寻后，如何在主模块和从模块之间实现可靠的寻址和数据传输的问题。址和数据传输的问题。常见的总线握手方法：常见的总线握手方法：1.1.同步总线协定同步总线协定2.2.异步总线协定异步总线协定3.3.半同步总线协定半同步总线协定4.2.2 握手控制总线系统中只用一个时钟信号源作为总线系统中只用一个时钟信号源作为同步控制源同步控制源;模块间通过总线进行一次数据传送的模块间通过总线进行一次数据传送的时间是固定的，每次传送一旦开始，时间是固定的，每次传送一旦开始，主从模块都必须按严格的时间规定完主从模块都必须按严格的时间规定完成相应的动作。成相应的动作。这是最简单、最易实现的一种总线这是最简单、最易实现的一种总线握手技术。握手技术。1)1)特点：特点：1.1.同步协定同步协定2.2.异步协定异步协定3.3.半半 同同 步步 协协 定定1.同步总线协定4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制CLKT4T3T2T1T4T3T2T1A0A19D0D7存储器读周期存储器读周期存储器写周期存储器写周期地址地址地址地址数据数据数据数据MEMRMEMW2)定时时序举例（PC/XT同步总线）1.1.同步协定同步协定2.2.异步协定异步协定3.3.半半 同同 步步 协协 定定 T T1 1周期周期,CPU,CPU发出访问存储发出访问存储器的地址。器的地址。T T4 4周期，主从周期，主从模块撤消读命令和模块撤消读命令和总线上的数据、地总线上的数据、地址址,结束总线周期。结束总线周期。每个周期由每个周期由T T1 1、T T2 2、T T3 3和和T T4 4四个时钟周期组成。四个时钟周期组成。T T3 3周期周期,被选被选中的存储单元把中的存储单元把数据送上总线。数据送上总线。T T2 2周期周期,CPU,CPU发出存储器读发出存储器读操作命令。操作命令。4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制1.1.同步协定同步协定2.2.异步协定异步协定3.3.半半 同同 步步 协协 定定简单、容易实现。简单、容易实现。完成一次总线操作只需一个来回行完成一次总线操作只需一个来回行程程(读读)或一个单程或一个单程(写写)，操作时间，操作时间短，适于高速运行需要。短，适于高速运行需要。为解决这一矛盾，较好的办法是采用为解决这一矛盾，较好的办法是采用异步总线握手技术。异步总线握手技术。优点：优点：适应性较差。适应性较差。只能按最坏的可能性来只能按最坏的可能性来确定总线周期的时间确定总线周期的时间，而且一旦设计，而且一旦设计好后，总线上不能再接更低速的设备。好后，总线上不能再接更低速的设备。缺点：缺点：3)优缺点4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制常用的是全互锁异步协定。常用的是全互锁异步协定。1)1)特点：特点：主控器和受控器采用一问一答的主控器和受控器采用一问一答的方式工作。因此要求主、受控器分别方式工作。因此要求主、受控器分别要发出至少一个控制信号，通过两者要发出至少一个控制信号，通过两者互为因果的交替变化、一问一答来保互为因果的交替变化、一问一答来保证可靠传输。证可靠传输。1.1.同步协定同步协定2.2.异步协定异步协定3.3.半半 同同 步步 协协 定定2.2.异步总线协定异步总线协定4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制主控主控M M受控受控S S数据数据地址地址写周期写周期读周期读周期1.1.同步协定同步协定2.2.异步协定异步协定3.3.半半 同同 步步 协协 定定2)异步总线定时时序：启动受控器启动受控器接收数据接收数据通知主控通知主控器数据接器数据接受完毕受完毕通知受控通知受控器信号已器信号已撤消撤消受控器撤消受控器撤消信号传输周信号传输周期结束期结束数据传输高度可靠数据传输高度可靠适应性好适应性好优点：优点：缺点：每次总线操作要经缺点：每次总线操作要经2 2个来回行程，传个来回行程，传 输延迟是同步协定的输延迟是同步协定的2 2倍。倍。4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制1.1.同步协定同步协定2.2.异步协定异步协定3.3.半半 同同 步步 协协 定定本本质质上上，是是按按同同步步总总线线的的原原理理工工作作的的。总总线线操操作作过过程程只只在在时时钟钟脉脉冲冲一一个个信信号号控控制下完成。制下完成。但但它它又又不不象象同同步步总总线线那那样样总总线线周周期期固固定定，它它通通过过设设置置一一根根“等等待待”(WAIT)(WAIT)或或“就就绪绪”(READY)(READY)信信号号线线，可可以以使使总总线线周周期期延延长整数个时钟周期。长整数个时钟周期。综合同步、异步协定两者的优点而综合同步、异步协定两者的优点而产生的一种混合式总线握手协定。产生的一种混合式总线握手协定。3.半同步总线协定4.2.2 4.2.2 握手控制握手控制 PentiumPentium与与8048680486一样，支持多种多样的总线传输，一样，支持多种多样的总线传输，以满足高性能系统的需要。但无论哪种总线传输，均以满足高性能系统的需要。但无论哪种总线传输，均采用半同步握手协定来控制其传送操作的进行。较典采用半同步握手协定来控制其传送操作的进行。较典型的有型的有：非流水线式读非流水线式读/写周期的总线时序写周期的总线时序 突发式读突发式读/写周期的总线时序写周期的总线时序 流水线式读流水线式读/写周期的总线时序写周期的总线时序4.2.3 Pentium处理器的总线操作时序T1T2TiT1T2TiT1T2T2TiT2T2无效无效无效无效CLKADDRADSCACHEW/RNABRDYDATAPCHK有效有效有效有效有效有效无效无效有效有效T1T2基本的基本的2-22-2周期周期带等待态的总线周期带等待态的总线周期读读写写写写读读等待等待等待等待1.非流水线式读/写周期的总线时序4.2.3 Pentium4.2.3 Pentium处理器的总线操作时序处理器的总线操作时序读读写写T1T2T2T2T2TiT1T2T2T2T2Ti有效有效有效有效CLKADDRADSCACHEW/RKENBRDYDATAPCHK2.突发式读/写周期的总线时序4.2.3 Pentium4.2.3 Pentium处理器的总线操作时序处理器的总线操作时序4.3.1 4.3.1 标准总线概述标准总线概述4.3.2 ISA4.3.2 ISA总线总线 4.3.3 PCI4.3.3 PCI总线总线4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线4.3.6 SCSI4.3.6 SCSI总线总线4.3.7 AGP4.3.7 AGP总线总线4.3 目前主流微机系统中的常用标准总线 所谓总线标准是指国际工业界正式公布或推所谓总线标准是指国际工业界正式公布或推荐的连接各个模块的总线规范，是把各种不同的荐的连接各个模块的总线规范，是把各种不同的模块或设备组成计算机或计算机应用系统时必须模块或设备组成计算机或计算机应用系统时必须遵循的连接规范。遵循的连接规范。4.3.1 标准总线概述 芯片级总线芯片级总线模块级总线模块级总线系统级总线系统级总线 总线按其在系统中的位置及功能不同，一总线按其在系统中的位置及功能不同，一般可分为三级：般可分为三级：利用它把芯片连成模块。利用它把芯片连成模块。利用它把主板和主板上利用它把主板和主板上各模块各模块连成微机。连成微机。利用它把多台微机或设利用它把多台微机或设备连成微机系统备连成微机系统 从微机应用角度看，最关心的是模块级和系从微机应用角度看，最关心的是模块级和系统级总线。统级总线。1.标准总线分类4.3.1 4.3.1 标准总线概述标准总线概述 信号系统信号系统电气特性电气特性机械结构机械结构 无无论论哪哪种种总总线线标标准准，尽尽管管在在设设计计细细节节和和适适应应范范围围上上有有很很多多不不同同，各各有有特特点点，但但从从总总体体原原则则上上看看，每每种种总总线线设设计计所所要要解解决决的的问问题题是是大大体体相同的，其总线规范一般都应包括如下几部分：相同的，其总线规范一般都应包括如下几部分：2.总线规范（Specification）4.3.1 4.3.1 标准总线概述标准总线概述 ISAISA总线是对总线是对XTXT总线的扩展，以适应总线的扩展，以适应8/168/16位数据总线的位数据总线的要求。常见的要求。常见的286286、386386、486486等微机都采用了这种标准总线。等微机都采用了这种标准总线。1.1.ISAISA总线的主要特点：总线的主要特点：64K I/O64K I/O地址空间（地址空间（0000H0000HFFFFHFFFFH）；）；2424根地址线，支持根地址线，支持16M16M存储器地址空间存储器地址空间 8/168/16位数据线，支持位数据线，支持8 8位或位或1616位数据存取；位数据存取；最高时钟频率为最高时钟频率为8MHz8MHz；最大传输率为最大传输率为16MB/S16MB/S；1515级硬中断；级硬中断；7 7级级DMADMA通道；通道；开放式总线结构，允许多个开放式总线结构，允许多个CPUCPU共享系统资源。共享系统资源。4.3.2 ISA总线(AT总线)2.2.ISA ISA总线信号总线信号 ISAISA总总线线共共包包含含9898根根信信号号线线，它它们们是是在在原原来来的的8 8位位XTXT总总线线6262线线的的基基础础上上再再扩扩充充3636线线而而成成的的。其其扩扩展展I/OI/O插插槽槽也也在在原原来来XTXT总总线线的的6262线线连连接接器器的的基基础础上上，附附加加了了一一个个3636线的连接器，如下图所示。线的连接器，如下图所示。C18C1D18D1A31B31A1B1 4.3.2 ISA4.3.2 ISA总线总线(AT(AT总线总线)PCIPCI总线是一种高性能的总线是一种高性能的3232位局部总线位局部总线,可同时支持可同时支持多组外围设备，且不受制于微处理器，并能兼容现有的多组外围设备，且不受制于微处理器，并能兼容现有的ISAISA、EISAEISA、MCAMCA等总线，与它们共存于等总线，与它们共存于PCPC系统中。系统中。1.PCI1.PCI总线的主要特点：总线的主要特点：性能优良性能优良灵活性、兼容性好灵活性、兼容性好自动配置，有自动配置，有 即插即用即插即用 功能，使用方便功能，使用方便发展前途好发展前途好价格较低价格较低4.3.3 PCI总线2.PCI总线信号PCIPCI总线设备总线设备C/BE(30)AD(310)C/BE(74)AD(6332)PARFRAME可选的可选的必备的必备的TRDYIRDYSTOPDEVSELIDSELPERRSERRREQGNTCLKRTSREQ64ACK64LOCKINTAINTBINTCINTDSBOTDITDOTCKTMSPAR64SDONETRST64位总线位总线扩展线扩展线接口控制线接口控制线中断线中断线Cache支持线支持线JTAG/边边界扫描信界扫描信号线号线地址与地址与数据线数据线接口接口控制线控制线系统系统信号线信号线错误错误报告线报告线仲裁线仲裁线(只主设备有只主设备有)4.3.3 PCI4.3.3 PCI总线总线3.PCI总线系统结构CPUPCI桥路桥路存储控制器存储控制器存存 储储 器器标准总线桥路标准总线桥路PCI设备设备PCI桥桥PCI设备设备设备设备PCI桥桥PCI桥桥PCI设备设备标准总标准总线桥路线桥路PCI桥桥PCI总线总线5PCI总线总线4PCI总线总线3CPU总线总线PCI总线总线1PCI总线总线2标准总线标准总线2(ISA、EISA、)标准总线标准总线1(ISA、EISA、)4.3.3 PCI4.3.3 PCI总线总线4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线USB接口的主要性能特点接口的主要性能特点 USB总线的硬件组成总线的硬件组成 USB的传输方式的传输方式 USB的连接方法与连接器的连接方法与连接器USB的帧格式的帧格式 这是由这是由IntelIntel、CompaqCompaq等等7 7家公司联合制定的一种新家公司联合制定的一种新型通用串行总线标准。它主要用于低速设备和中速设备型通用串行总线标准。它主要用于低速设备和中速设备与与PCPC机的连接，具有即插即用和热插拨的功能。机的连接，具有即插即用和热插拨的功能。1.USB1.USB接口的主要性能特点接口的主要性能特点4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线设备连接简便，具有即插即用和热插拨的能力。设备连接简便，具有即插即用和热插拨的能力。具有适合传送多媒体数据的传输方式。具有适合传送多媒体数据的传输方式。可由电缆给接入的设备提供可由电缆给接入的设备提供+5V+5V电源。电源。数据传输速率比普通标准串行口的要高得多。数据传输速率比普通标准串行口的要高得多。两台设备之间的最大传输距离一般为两台设备之间的最大传输距离一般为4 45m5m。最多可挂接最多可挂接127127台台USBUSB设备。设备。2.USB2.USB总线的硬件组成总线的硬件组成USBUSB主机控制器主机控制器/根集线器（根集线器（Host Host Controller/Root HubController/Root Hub）USBUSB集线器（集线器（USB HubUSB Hub）USBUSB设备（设备（USB DeviceUSB Device）4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线USBUSB系统在硬件上一般由以下三部分组成系统在硬件上一般由以下三部分组成 ：3.USB3.USB的传输方式的传输方式4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线等步传输方式（等步传输方式（Isochronous）中断传输方式（中断传输方式（Interrupt）控制传输方式（控制传输方式（Control）成批传输方式（成批传输方式（Bulk）4.USB4.USB的连接方法与连接器的连接方法与连接器 USB通常采用的是树型连接，即利用通常采用的是树型连接，即利用USB Hub经电经电缆对缆对USB设备进行树型连接设备进行树型连接。4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线5.USB5.USB的帧格式的帧格式4.3.4 USB4.3.4 USB总线总线 USBUSB支持支持4 4种类型的帧：种类型的帧：控制帧，等步（控制帧，等步（IsochronousIsochronous）帧，成批（帧，成批（bulkbulk）帧和中断帧。它们与前述）帧和中断帧。它们与前述4 4种数据传输方种数据传输方式相对应。式相对应。4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线IEEE1394的主要性能特点的主要性能特点 IEEE1394总线的配置结构总线的配置结构 IEEE1394的连接器的连接器 IEEE1394的分层协议的分层协议 IEEE1394的数据传输方式的数据传输方式IEEE1394与与USB总线的比较总线的比较 IEEE1394IEEE1394是是AppleApple公司于公司于19931993年首先提出的，后经过年首先提出的，后经过IEEE IEEE 协会于协会于19951995年年1212月正式接纳成为一个工业标准，全月正式接纳成为一个工业标准，全称是称是IEEE1394IEEE1394高性能串行总线标准。高性能串行总线标准。1.IEEE13941.IEEE1394总线总线的主要性能特点的主要性能特点 通用性强通用性强 数据传输速率高数据传输速率高 数据传送实时性强数据传送实时性强 结构小巧结构小巧 连接方便连接方便 4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线2.IEEE13942.IEEE1394总线的配置结构总线的配置结构4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线CPU网络卡网络卡声卡声卡数码相机数码相机CPUCD ROM打印机打印机IEEE1394总线总线IEEE1394桥接器桥接器内存内存并行总线并行总线内部总线连接内部总线连接I/O扫描仪扫描仪电缆连接电缆连接 IEEE1394IEEE1394标准既可以用于内部总线连接，也可以用于设标准既可以用于内部总线连接，也可以用于设备之间的电缆连接。备之间的电缆连接。3.IEEE13943.IEEE1394的连接器的连接器4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线 IEEE1394IEEE1394总线规范定义了总线规范定义了6 6针和针和4 4针两种类型的电缆连针两种类型的电缆连接器。接器。153246VP TPB*TPB TPATPA*VG(a)6(a)6针连接器插头针连接器插头(b)4(b)4针连接器插头针连接器插头4.IEEE13944.IEEE1394的分层协议的分层协议4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线 IEEE1394IEEE1394接口的传输通过分层协议实现，分为物理层、接口的传输通过分层协议实现，分为物理层、链路层和处理层。链路层和处理层。5.IEEE13945.IEEE1394的数据传输方式的数据传输方式异步传输异步传输等步传输等步传输 4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线IEEE1394IEEE1394支持两种数据传输方式：支持两种数据传输方式：首先要传输发送端和接首先要传输发送端和接收端地址收端地址(ID)(ID)，然后传送数，然后传送数据包；一旦接收端收到数据据包；一旦接收端收到数据包，将发送一个应答信号给包，将发送一个应答信号给发送端。发送端。这种方式是基于通道号来广播数据，发送端需要一这种方式是基于通道号来广播数据，发送端需要一个具有规定带宽的等步通道。等步通道的通道号个具有规定带宽的等步通道。等步通道的通道号IDID发出发出后再传输数据包；接收端监视进来的通道号后再传输数据包；接收端监视进来的通道号IDID，仅接收，仅接收与自己与自己IDID有关的数据。有关的数据。6.IEEE13946.IEEE1394与与USBUSB总线的比较总线的比较两者的传输速率不同两者的传输速率不同 两者的结构不同两者的结构不同 两者的智能化不同两者的智能化不同 IEEE1394IEEE1394和和USBUSB都是目前都是目前PC PC 机中流行的新一代高速串机中流行的新一代高速串行总线。两者均支持带电热插拔和即插即用功能，都可以行总线。两者均支持带电热插拔和即插即用功能，都可以通过通过“级联级联”方式同时连接多台设备。但它们在性能上也方式同时连接多台设备。但它们在性能上也有区别，主要表现在如下几个方面：有区别，主要表现在如下几个方面：4.3.5 IEEE13944.3.5 IEEE1394总线总线4.3.6 SCSI4.3.6 SCSI总线总线SCSI的系统结构的系统结构 SCSI总线信号与设备连接总线信号与设备连接 SCSI接口标准的主要性能特点接口标准的主要性能特点 SCSI是是小小型型计计算算机机系系统统接接口口（Small Computer System Interface）的的简简称称，它它是是在在美美国国Shugart公公司司开发的开发的SASI的基础上，增加了磁盘管理功能而成的。的基础上，增加了磁盘管理功能而成的。1.SCSI1.SCSI的系统结构的系统结构磁盘磁盘控制器控制器磁盘磁盘控制器控制器外设外设控制器控制器外设外设1 1外设外设3 3外设外设2 2磁盘磁盘磁盘磁盘适配器适配器适配器适配器主机主机2 2主机主机1 1系统系统总线总线系统系统总线总线SCSISCSI总线总线ST-506ST-506ESDIESDI 控制器与外设之间的总线是设备级局部总线。控制器与外设之间的总线是设备级局部总线。SCSISCSI作为一种高级的作为一种高级的系统接口，可以通过一些设备级接口来实现对外设的控制。系统接口，可以通过一些设备级接口来实现对外设的控制。4.3.6 SCSI4.3.6 SCSI总线总线2.SCSI2.SCSI总线信号与设备连接总线信号与设备连接启动启动设备设备A电电缆缆接口接口DB7DB0REQ（Request）ACK（Acknowlege）C/D（Control/Data）MSG（Message）SEL（Select）I/O（Input/Output）DBPBSY（Busy）ATN（Attention）RST（Reset）目标目标设备设备A电电缆缆接口接口启动启动设备设备B B电缆电缆接口接口DB31DB8,DBP3DBP1REQBACKB目标目标设备设备B B电缆电缆接口接口 SCSISCSI可以使用单端传送和差分传送，但两种方式采用相可以使用单端传送和差分传送，但两种方式采用相同的传输线。同的传输线。4.3.6 SCSI4.3.6 SCSI总线总线3.SCSI3.SCSI接口标准的主要性能特点接口标准的主要性能特点SCSISCSI是系统级接口，不依赖于具体设备是系统级接口，不依赖于具体设备 SCSISCSI总线上设备之间是平等的关系，一个设备既可总线上设备之间是平等的关系，一个设备既可以成为启动设备，也可以作为目标设备以成为启动设备，也可以作为目标设备 SCSISCSI设备以菊花链连接成一个系统，每个设备以菊花链连接成一个系统，每个SCSISCSI设备设备有两个连接器，一个用于输入，一个用于输出有两个连接器，一个用于输入，一个用于输出 SCSISCSI可以使用单端传送方式或差分传送方式可以使用单端传送方式或差分传送方式 SCSISCSI可以按同步方式和异步方式传送数据可以按同步方式和异步方式传送数据 SCSISCSI接口是一个多主机多设备系统，具有总线仲裁接口是一个多主机多设备系统，具有总线仲裁功能功能 4.3.6 SCSI4.3.6 SCSI总线总线4.3.7 AGP4.3.7 AGP总线总线AGP总线的系统结构总线的系统结构 AGP与与PCI总线的比较总线的比较 AGP（Accelerated Graphics Port，加速图形端口），加速图形端口）是是Intel公司为在公司为在PC平台上提高视频带宽、解决平台上提高视频带宽、解决3D图形数图形数据的传输问题而提出的新型视频接口总线规范。据的传输问题而提出的新型视频接口总线规范。1.AGPAGP总线的系统结构总线的系统结构 系统主存系统主存芯片组芯片组PCIAGPPCI设备设备PCI设备设备显显示示器器图形控制器图形控制器显显 存存CPU 显然，这是一种与显然，这是一种与PCIPCI总线迥然不同的图形接口，它完总线迥然不同的图形接口，它完全独立于全独立于PCIPCI总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一总线之外，直接把显卡与主板控制芯片联在一起起,使得使得3D3D图形数据不通过图形数据不通过PCIPCI总线总线,直接送入显示子系统。直接送入显示子系统。4.3.7 AGP4.3.7 AGP总线总线2.AGP2.AGP与与PCIPCI总线的比较总线的比较AGP是是基基于于PCI总总线线设设计计的的局局部部总总线线，但但是是在在电电器器特性、逻辑上都独立于特性、逻辑上都独立于PCI总线总线 PCI总总线线可可以以连连接接多多个个PCI设设备备，而而AGP总总线线仅仅仅仅是是为为了了AGP接接口口的的显显卡卡准准备备的的，一一般般主主板板上上会会提提供供多多个个PCI总线插槽，但只有一个总线插槽，但只有一个AGP总线插槽总线插槽 AGP插槽插槽4.3.7 AGP4.3.7 AGP总线总线