第6章-系统总线接口计算机组装维修与维护教学课件.ppt

第第6 6章章 系统总线接口系统总线接口 本章介绍了微机主板的各种标准系统总线和通用、本章介绍了微机主板的各种标准系统总线和通用、专用接口的技术规格特点，也介绍了它们的使用方法专用接口的技术规格特点，也介绍了它们的使用方法等。等。6.1 6.1 主板上的系统总线主板上的系统总线 6.2 6.2 系统系统I/OI/O总线的标准总线的标准 6.3 6.3 系统设备接口系统设备接口退出退出6.1 6.1 主板上的系统总线主板上的系统总线 6.1.1 6.1.1 总线原理总线原理 主主板板上上的的系系统统总总线线是是传传输输数数据据的的通通道道，就就物物理理特特性性而而言言就就是是一一些些并并行行的的印印刷刷电电路路导导线线，通通常常根根据据传传送送信信号号的的不不同同将将它它们们分分别别称称为为地地址址(address(address bus)bus)、数数据据(data bus)(data bus)和控制和控制(Control bus)(Control bus)三大总线。三大总线。在数字电路中，逻辑信号在数字电路中，逻辑信号1 1、0 0是采用电平的高低是采用电平的高低来表示的，假如高电平表示来表示的，假如高电平表示1 1，低电平就表示，低电平就表示0 0，由此，由此抽象为二进制数的抽象为二进制数的1 1和和0 0，并以数位二进制数组成各种，并以数位二进制数组成各种代码，来表示各种信息，如用代码，来表示各种信息，如用7 7位二进制数的位二进制数的ASCIIASCII码码表示英文字符。系统处理各种信息，实际上就是处理表示英文字符。系统处理各种信息，实际上就是处理一组组二进制数，进一步说，就是在总线上不断传送一组组二进制数，进一步说，就是在总线上不断传送高、低电平信号。高、低电平信号。由于元器件性能所限，电路的工作速度也是有限由于元器件性能所限，电路的工作速度也是有限的，即不可能在一秒钟内开关任意多次。我们把系统的，即不可能在一秒钟内开关任意多次。我们把系统总线电路每秒钟电平转换的最高次数，称为总线频率总线电路每秒钟电平转换的最高次数，称为总线频率f f，单位为，单位为MHzMHz。频率。频率f f的倒数的倒数1/f1/f称为总线时钟周期。称为总线时钟周期。6.1.2 6.1.2 总线分类总线分类 总线大致可以分为四类：总线大致可以分为四类：1 1 1 1片内总线片内总线片内总线片内总线 片内总线也称为片内总线也称为CPUCPU总线。它位于总线。它位于CPUCPU处理器内部，处理器内部，是是CPUCPU内部各功能单元之间的连线，片内总线通过内部各功能单元之间的连线，片内总线通过CPUCPU的引脚延伸到外部与系统相连。的引脚延伸到外部与系统相连。2 2 2 2片间总线片间总线片间总线片间总线 片间总线也称为局部总线（片间总线也称为局部总线（Local BUSLocal BUS）。它是主）。它是主板上板上CPUCPU与其它一些部件间直接连接的总线。与其它一些部件间直接连接的总线。6.1.3 6.1.3 总线构成总线构成 这里主要介绍的是系统总线，即主板的系统这里主要介绍的是系统总线，即主板的系统I/OI/O总总线和总线扩展插槽。系统线和总线扩展插槽。系统I/OI/O总线是数据总线、地址总总线是数据总线、地址总线和控制总线的总称。线和控制总线的总称。数据总线传送的是数据信号，可双向传送。它的线数据总线传送的是数据信号，可双向传送。它的线数即总线宽度取决于系统采用的数即总线宽度取决于系统采用的CPUCPU的字长指标。系统的字长指标。系统总线的宽度是指其数据线的位数。总线的宽度是指其数据线的位数。地址总线传送的是内存（或地址总线传送的是内存（或I/OI/O接口）的地址信号，接口）的地址信号，单向传送。它的线数与系统采用的单向传送。它的线数与系统采用的CPUCPU的地址线宽度一的地址线宽度一致，它决定了致，它决定了CPUCPU直接寻址的内存容量。直接寻址的内存容量。控制总线传送的是控制总线传送的是CPUCPU和其它控制芯片发出的各种和其它控制芯片发出的各种控制信号，如：读控制信号，如：读/写周期写周期W/RW/R、指令、指令/代码传送代码传送D/CD/C、存储器或存储器或IOIO口访问口访问M/IOM/IO和系统复位和系统复位ResetReset等。等。系统中的各个局部电路均需通过这三大总线互相系统中的各个局部电路均需通过这三大总线互相连接，实现了全系统电路的互连。在主板上，系统连接，实现了全系统电路的互连。在主板上，系统I/OI/O总线还连接到一些特定的插槽上去对外开放，以便于总线还连接到一些特定的插槽上去对外开放，以便于外部的各种扩展电路板连入系统。这些插座被称为系外部的各种扩展电路板连入系统。这些插座被称为系统统I/OI/O总线扩展插槽（总线扩展插槽（System Input/Output Bus System Input/Output Bus Expanded SlotExpanded Slot）。系统）。系统I/OI/O总线的示意图如图总线的示意图如图6-16-1。图6-1 微机的系统I/O总线图6-2 主板上的系统I/O总线插槽 6.2.1 6.2.1 以往的总线标准以往的总线标准 1 1 1 1PCPCPCPC总线和总线和总线和总线和ISAISAISAISA总线总线总线总线 PC PC总线最初用于总线最初用于IBM PC/XTIBM PC/XT机主板，并在以后的机主板，并在以后的PC/ATPC/AT和各种和各种286286、386386兼容机主板上继续使用，目的是兼容机主板上继续使用，目的是便于保留老的便于保留老的PCPC扩展卡。在后来制定的扩展卡。在后来制定的ISAISA总线标准中总线标准中被称为被称为8 8位位ISAISA总线，目前已被淘汰。总线，目前已被淘汰。PC PC总线是配合总线是配合Intel 8088Intel 8088处理器的，因此是处理器的，因此是8 8位位总线，具有总线，具有8 8位数据线和位数据线和2020位地址线，直接内存寻址能位地址线，直接内存寻址能力为力为2 22020即即1MB1MB。它的扩展插槽是黑色的，有。它的扩展插槽是黑色的，有6262个触点，个触点，分列两边，每边分列两边，每边3131个。个。PCPC总线扩展插槽的引脚配置如总线扩展插槽的引脚配置如图图6-36-3所示。所示。ISA ISA总线标准来源于总线标准来源于IBM PC/ATIBM PC/AT机主板使用的系统机主板使用的系统I/OI/O总线和扩展插槽，所以也称为总线和扩展插槽，所以也称为ATAT总线（总线（AT BusAT Bus），），8787年成为国际通用总线标准年成为国际通用总线标准ISAISA（Industry Standard Industry Standard ArchitectureArchitecture）即工业标准结构总线。）即工业标准结构总线。ISA ISA是针对是针对Intel 80286 CPUIntel 80286 CPU设计的，因此是设计的，因此是1616位位总线，数据线总线，数据线1616位和地址线位和地址线2424位，即直接内存寻址为位，即直接内存寻址为16MB16MB。它的工作时钟是。它的工作时钟是8.33MHz8.33MHz，数据传输率为，数据传输率为8.33MB/S8.33MB/S。16 16位位ISAISA总线是在总线是在8 8位位ISAISA总线插槽的沿伸方向上增总线插槽的沿伸方向上增加了一个双排共加了一个双排共3636触点的插槽，新增的插槽引脚把触点的插槽，新增的插槽引脚把8 8位位数据和数据和2020位地址扩展成位地址扩展成1616位数据线和位数据线和2424位地址线。因位地址线。因此此1616位位ISAISA插槽同插槽同8 8位位ISAISA插槽保持了互换性，即插槽保持了互换性，即1616位位ISAISA槽也可以使用槽也可以使用8 8位位ISAISA卡。卡。表表6-1 ISA6-1 ISA总线插槽的信号定义总线插槽的信号定义 2 2 2 2MCAMCAMCAMCA和和和和EISAEISAEISAEISA总线总线总线总线 这两种总线由于特定的原因，在这两种总线由于特定的原因，在PCPC机上很少采用。机上很少采用。MCA MCA（Micro Channel ArchitectureMicro Channel Architecture）即微通道）即微通道结构总线来源于结构总线来源于IBM PS/2IBM PS/2机，是为机，是为3232位的位的Intel 80386 Intel 80386 CPUCPU设计的。设计的。MCAMCA是是3232位总线，数据线位总线，数据线3232位，地址线位，地址线3232位，直接内存寻址为位，直接内存寻址为4GB4GB。它工作时钟为。它工作时钟为33MHz33MHz，数据，数据传输率提高到传输率提高到20MB/S20MB/S。它可以接。它可以接1616个外设。由于个外设。由于MCAMCA技技术不开放，且与术不开放，且与ISAISA不兼容，以后在微机上很少使用。不兼容，以后在微机上很少使用。EISA EISA（Extend Industry Standard Extend Industry Standard ArchitectureArchitecture）即扩展）即扩展ISAISA总线，它是总线，它是CompaqCompaq等兼容机等兼容机厂商为对抗厂商为对抗IBMIBM的的3232位位MCAMCA总线和保持对总线和保持对ISAISA总线的兼容总线的兼容性而推出的。性而推出的。EISAEISA支持支持386CPU386CPU，是，是3232位总线。它的位总线。它的3232位地址也可直接寻址位地址也可直接寻址4GB4GB内存。内存。EISA EISA的工作时钟与的工作时钟与ISAISA一样是一样是8.33MHz8.33MHz，数据传输，数据传输率是率是33MB/S33MB/S。EISA EISA的插槽外形与的插槽外形与ISAISA一样，但在槽内的底部又增一样，但在槽内的底部又增加了一排触点，用以扩充加了一排触点，用以扩充3232位数据、位数据、3232位地址和控制位地址和控制信号等。这样信号等。这样EISAEISA既可用于既可用于3232位扩展卡，又可兼容老位扩展卡，又可兼容老的的8 8位、位、1616位位ISAISA扩展卡。在扩展卡。在EISAEISA插槽上，插槽上，EISAEISA卡可以卡可以更深地插入，以便与下一排触点连接，取得更深地插入，以便与下一排触点连接，取得3232位支持。位支持。EISAEISA的结构用当时的工艺技术制做是比较复杂的，的结构用当时的工艺技术制做是比较复杂的，因而成本很高，通常用于服务器和工作站。因而成本很高，通常用于服务器和工作站。EISAEISA总线总线扩展插槽的引脚配置如图扩展插槽的引脚配置如图6-56-5所示。所示。图图6-5 EISA6-5 EISA总线扩展插槽总线扩展插槽 3 3VESAVESA总线总线 VESA VESA（Video Electronic Standard Video Electronic Standard AssociationAssociation）总线是以视频电子标准协会制定而得名，）总线是以视频电子标准协会制定而得名，也叫也叫VL BUSVL BUS（VESA Local BusVESA Local Bus）即）即VESAVESA局部总线。它局部总线。它是专门为是专门为Intel 80486 CPUIntel 80486 CPU系统的高速视频信号处理而系统的高速视频信号处理而设计的。设计的。VESA VESA是是3232位高速总线，也允许扩展到位高速总线，也允许扩展到6464位。它的位。它的工作时钟为工作时钟为33MHz33MHz，最大允许到，最大允许到66MHz66MHz，数据传输率高，数据传输率高达达133MB/S133MB/S。VESA VESA是在是在ISAISA总线的黑色插槽的延伸方向上增加总线的黑色插槽的延伸方向上增加了一个新的浅色插槽，它有双排共了一个新的浅色插槽，它有双排共116116个触点，单独提个触点，单独提供供3232位数据线和位数据线和3232位地址线。因此位地址线。因此3232位的位的VESAVESA总线槽总线槽同同1616位的位的ISAISA总线槽保持了互换性，即在总线槽保持了互换性，即在VESAVESA扩展槽上扩展槽上也可以插也可以插ISAISA扩展卡，只是扩展卡，只是VESAVESA扩展卡比较长。扩展卡比较长。只有使用只有使用VL BUSVL BUS扩展卡才能发挥它的扩展卡才能发挥它的3232位高速总位高速总线的优势。最典型的线的优势。最典型的VESAVESA显示卡是显示卡是ET-4000 VGAET-4000 VGA和和Trident 9440 VL-BUS Graphics AdaptorTrident 9440 VL-BUS Graphics Adaptor等。等。6.2.2 6.2.2 目前主流总线标准目前主流总线标准 6.2.2.1 PCI 6.2.2.1 PCI 6.2.2.1 PCI 6.2.2.1 PCI总线总线总线总线 PCI PCI（Peripheral Component InterconnectPeripheral Component Interconnect）即）即外部设备互联总线，顾名思义，它的初衷就是使外设外部设备互联总线，顾名思义，它的初衷就是使外设主芯片能快捷地连入系统。主芯片能快捷地连入系统。PCIPCI是专门为是专门为Intel Intel PentiumPentium处理器设计的，它也是一种高性能的处理器设计的，它也是一种高性能的PCPC机局部机局部总线（总线（Local BusLocal Bus）。）。PCIPCI是是3232位总线，工作时钟是位总线，工作时钟是33MHz33MHz，数据传输率为，数据传输率为133MB/S133MB/S。PCI PCI的高速性能使之能支持各种高速设备，特别是的高速性能使之能支持各种高速设备，特别是3D3D图形加速卡。目前图形加速卡。目前PCIPCI扩展卡已成为微机高速扩展卡扩展卡已成为微机高速扩展卡的主流，包括显示卡、声卡、的主流，包括显示卡、声卡、ModemModem卡、网卡和视频卡卡、网卡和视频卡等。等。目前在一些高档机上也有目前在一些高档机上也有6464位位PCIPCI总线，工作时钟总线，工作时钟提高到提高到66MHz66MHz，数据传输率可达，数据传输率可达528MB/S528MB/S。PCI PCI还有如下优点：还有如下优点：1 1PCIPCI支持支持PnPPnP（Plug and PlayPlug and Play）即插即用功能。）即插即用功能。2 2PCIPCI总线支持猝发数据传送方式，大大提高了总线支持猝发数据传送方式，大大提高了总线的数据传输率。总线的数据传输率。3 3PCIPCI支持总线主控和同步操作。支持总线主控和同步操作。4 4PCIPCI采用多路复用技术，可以在有限的空间里采用多路复用技术，可以在有限的空间里加大总线宽度，提高总线利用率。加大总线宽度，提高总线利用率。5 5PCIPCI总线通过局部总线控制器与总线通过局部总线控制器与CPUCPU相连，因此相连，因此PCIPCI可以不依赖于可以不依赖于CPUCPU的主频和种类，接入的的主频和种类，接入的PCIPCI设备也设备也不影响不影响CPUCPU。6 6主板的芯片组内含主板的芯片组内含PCIPCI桥（桥（PCI BridagePCI Bridage），），通过这通过这 个缓冲控制器，可以实现个缓冲控制器，可以实现6 6个个PCIPCI扩展槽同时扩展槽同时工作。工作。PCIPCI是白色插槽独立结构，与是白色插槽独立结构，与ISAISA扩展卡不兼容。扩展卡不兼容。它的插槽每边它的插槽每边6262线，共线，共124124线。线。64 64位的位的PCIPCI总线扩展槽是在总线扩展槽是在3232位位PCIPCI插槽上延长，插槽上延长，每边增加每边增加3232线而成。线而成。PCI PCI总线插槽分为总线插槽分为5V5V供电电源和供电电源和3.3V3.3V供电电源两供电电源两种，为避免这两种不同的扩展卡插错，种，为避免这两种不同的扩展卡插错，3.3V3.3V的插槽的的插槽的定位挡片定位挡片KeyKey的位置改设在的位置改设在1212、1313引脚处。电源为引脚处。电源为3.3V3.3V和和5V5V的的3232位位PCIPCI总线扩展插槽的引脚配置如图总线扩展插槽的引脚配置如图6-76-7所示。所示。插槽的触点信号定义如表插槽的触点信号定义如表6-26-2。6.2.2.2 AGP 6.2.2.2 AGP 6.2.2.2 AGP 6.2.2.2 AGP总线总线总线总线 AGP AGP（Accelerate Graphic PortAccelerate Graphic Port）即加速图形接）即加速图形接口，它是口，它是IntelIntel专门为专门为Pentium Pentium 系统的图形控制器设系统的图形控制器设计的系统总线结构，它十分默契地配合着计的系统总线结构，它十分默契地配合着Pentium Pentium 的高速浮点运算能力和的高速浮点运算能力和MMXMMX技术，目前几乎垄断了技术，目前几乎垄断了3D3D图图形加速卡的接口。形加速卡的接口。AGP AGP是是3232位数据总线，工作时钟是位数据总线，工作时钟是66MHz66MHz，数据传，数据传输率为输率为264MB/S264MB/S，是，是PCIPCI的二倍。第二代增强的二倍。第二代增强AGP 2AGP 2的的工作时钟是工作时钟是133MHz133MHz，数据传输率达到，数据传输率达到532MB/S532MB/S，是，是PCIPCI的四倍。目前奔腾的四倍。目前奔腾IIIIII主板已采用了主板已采用了AGP 4AGP 4，数据宽，数据宽度扩展到度扩展到6464位，工作时钟位，工作时钟133MHz133MHz，数据传输率高达，数据传输率高达1GB/S1GB/S。AGP AGP总线将显示卡与主板的芯片组直接相连，进行总线将显示卡与主板的芯片组直接相连，进行点对点传输，所以它不是那种通用性的总线，它只用点对点传输，所以它不是那种通用性的总线，它只用于支持于支持AGPAGP图形加速卡。图形加速卡。IntelIntel公司推出了支持公司推出了支持AGPAGP的的440LX440LX和和BXBX等芯片组。等芯片组。Pentium II CPUPentium II CPU、440BX440BX和和AGPAGP的的系统结构如图系统结构如图6-86-8。图6-8 Pentium、440BX和AGP系统结构 AGPAGP加速图形接口在加速图形接口在PCPC图形控制器和系统内存之图形控制器和系统内存之间提供了高速通道，可使图形控制器直接从主内存执间提供了高速通道，可使图形控制器直接从主内存执行纹理映射，而不必局限于少量的显示缓存中。行纹理映射，而不必局限于少量的显示缓存中。AGPAGP还还有助于加速从有助于加速从CPUCPU到图形控制器的解码视频流，不需要到图形控制器的解码视频流，不需要将预取的纹理缓存到显存中，这使得将预取的纹理缓存到显存中，这使得3D3D程序运行更快。程序运行更快。AGP AGP插槽完全独立于原系统总线，且与以前的图插槽完全独立于原系统总线，且与以前的图形控制芯片、形控制芯片、PCIPCI控制芯片和控制芯片和CPUCPU不兼容。不兼容。AGPAGP插槽为棕插槽为棕色，色，124124个触点分列两边和上下两排，结构较复杂。个触点分列两边和上下两排，结构较复杂。AGPAGP扩展插槽的引脚配置如图扩展插槽的引脚配置如图6-96-9所示。所示。Intel Intel还推出了一种还推出了一种AGP ProAGP Pro插槽，目的是解决显插槽，目的是解决显示卡的电源供应和散热问题。它比原来的示卡的电源供应和散热问题。它比原来的AGPAGP插槽加长，插槽加长，并且要占用与其相邻的并且要占用与其相邻的PCIPCI插槽。插槽。图图6-9 AGP6-9 AGP扩展插槽扩展插槽6.3 6.3 系统设备接口系统设备接口 6.3.1 6.3.1 主板上的设备接口主板上的设备接口 主机的重要性前面已经充分说明了，但是作为一主机的重要性前面已经充分说明了，但是作为一个有效的计算机系统，外部设备也是不可或缺的。如个有效的计算机系统，外部设备也是不可或缺的。如果没有最基本的外存设备和输入输出设备，计算机主果没有最基本的外存设备和输入输出设备，计算机主机系统就无法运行和与用户交互。机系统就无法运行和与用户交互。微型计算机的外部设备主要包括外存设备和输入微型计算机的外部设备主要包括外存设备和输入输出设备（输出设备（I/OI/O设备），常用的外部存储器有软盘和软设备），常用的外部存储器有软盘和软盘驱动器、硬盘、光盘和光盘驱动器、磁带和磁带机盘驱动器、硬盘、光盘和光盘驱动器、磁带和磁带机等，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、等，常用的输入设备有键盘、鼠标、扫描仪、麦克风、数码相机、摄像机和光笔等，常用的输出设备有显示数码相机、摄像机和光笔等，常用的输出设备有显示器、打印机、功放扬声器和绘图仪等。器、打印机、功放扬声器和绘图仪等。在安装新硬件时，常常要为其配置在安装新硬件时，常常要为其配置I/OI/O口地址口地址（I/O Port AddressI/O Port Address），端口地址是），端口地址是CPUCPU访问、区别各访问、区别各个不同硬件设备的标志，任何设备占用的个不同硬件设备的标志，任何设备占用的I/OI/O口地址都口地址都不相同，而一个设备也可能占用几个连续或不连续的不相同，而一个设备也可能占用几个连续或不连续的I/OI/O口地址。比如声卡就可能占用口地址。比如声卡就可能占用0220-022FH0220-022FH这这1616个连个连续的续的I/OI/O口地址。如果几个硬件分配了相同的口地址。如果几个硬件分配了相同的I/OI/O口地口地址，址，CPUCPU就无法正确访问它们，这些硬件也就无法正常就无法正确访问它们，这些硬件也就无法正常工作，这种故障叫做工作，这种故障叫做I/OI/O口地址冲突。口地址冲突。由于外部设备各自的特点，主机与外设间交换的由于外部设备各自的特点，主机与外设间交换的信息载体形式（模拟、数字、电压、电流）、数据传信息载体形式（模拟、数字、电压、电流）、数据传送的速率和方式（串行、并行）等都会有所不同，因送的速率和方式（串行、并行）等都会有所不同，因此必须在它们之间建立多种数据转换和缓冲的界面，此必须在它们之间建立多种数据转换和缓冲的界面，这就是各种规格的输入输出接口（这就是各种规格的输入输出接口（Input/Output Input/Output Interface PortInterface Port），简称），简称I/OI/O接口。接口。微机采用的通信接口标准有计算机专用的也有电微机采用的通信接口标准有计算机专用的也有电器设备领域通用的，有某一类外设专用的也有不同外器设备领域通用的，有某一类外设专用的也有不同外部设备通用的。专用接口如硬盘接口部设备通用的。专用接口如硬盘接口IDEIDE、键盘鼠标接、键盘鼠标接口口PS/2PS/2和显示器接口（和显示器接口（VGAVGA口）等。通用口）等。通用I/OI/O通信接口通信接口按其数据传送的形式不同可以分为串行接口和并行接按其数据传送的形式不同可以分为串行接口和并行接口两大类。口两大类。串行接口是用一条线路将二进制数据按顺序一位串行接口是用一条线路将二进制数据按顺序一位位地传送，每个时钟传送一位，至少位地传送，每个时钟传送一位，至少8 8个时钟才能传送个时钟才能传送1 1字节二进制数据。它的特点是线路简单但速度较慢，字节二进制数据。它的特点是线路简单但速度较慢，适合于慢速远距离的数据传送。例如适合于慢速远距离的数据传送。例如RS-232CRS-232C串行接口串行接口就用于鼠标器、就用于鼠标器、ModemModem和终端等。和终端等。并行接口是用并行接口是用8 8条线路同时分别传送条线路同时分别传送1 1字节二进制字节二进制数据的数据的8 8位，位，1 1个时钟就可以传送个时钟就可以传送1 1字节二进制数据。它字节二进制数据。它的特点是线路复杂（的特点是线路复杂（8 8条数据线）但速度较快，适合于条数据线）但速度较快，适合于快速近距离的数据传送。例如通用并行接口就用于打快速近距离的数据传送。例如通用并行接口就用于打印机、扫描仪等外设。软盘、硬盘和光盘等也都采用印机、扫描仪等外设。软盘、硬盘和光盘等也都采用专门的并行接口。专门的并行接口。在早期的在早期的PCPC机上，各个机上，各个I/OI/O接口都集中做在一块接口都集中做在一块“I/O“I/O多功能卡多功能卡”上，包括上，包括1 1个软盘口、个软盘口、1 1或或2 2个硬盘口、个硬盘口、2 2个通用串口、个通用串口、1 1个通用并口和个通用并口和1 1个游戏棒口，将此卡插个游戏棒口，将此卡插入入ISAISA槽便使系统增加了各个接口的功能。到了槽便使系统增加了各个接口的功能。到了586586机，机，就把接口的控制芯片集成到主板上，进一步地又把接就把接口的控制芯片集成到主板上，进一步地又把接口控制功能集成到南桥芯片中，把各个接口插座直接口控制功能集成到南桥芯片中，把各个接口插座直接做到主板后沿，形成标准做到主板后沿，形成标准ATXATX主板。这样就简化了结构，主板。这样就简化了结构，提高了接口性能和可靠性，还降低了成本。提高了接口性能和可靠性，还降低了成本。6.3.2 6.3.2 硬件硬件I/OI/O接口的系统资源接口的系统资源 1 1 1 1硬件设备的硬件设备的硬件设备的硬件设备的I/OI/OI/OI/O端口地址端口地址端口地址端口地址 CPU CPU与外设之间的访问要通过硬件的与外设之间的访问要通过硬件的I/OI/O接口，相接口，相互交换的数据要在互交换的数据要在I/OI/O接口电路的数据缓冲寄存器中暂接口电路的数据缓冲寄存器中暂存，存，CPUCPU控制硬件工作方式和速度的命令也要存入控制硬件工作方式和速度的命令也要存入I/OI/O接口电路的控制寄存器，这些寄存器统称为接口电路的控制寄存器，这些寄存器统称为I/OI/O端口。端口。CPUCPU正是通过访问硬件设备的各个正是通过访问硬件设备的各个I/OI/O端口来控制该设端口来控制该设备工作的，因此所有设备的备工作的，因此所有设备的I/OI/O端口寄存器都必须统一端口寄存器都必须统一编码，并且不能重复。系统会自动（或用户手工）为编码，并且不能重复。系统会自动（或用户手工）为每个设备的各个端口分配相应的每个设备的各个端口分配相应的I/OI/O口地址。口地址。下面是在下面是在Windows 98Windows 98系统工具的系统工具的“系统信息系统信息”窗窗口中摘录的某一台微机从口中摘录的某一台微机从0000-04D1H0000-04D1H段的段的I/OI/O口地址的口地址的硬件占用情况：硬件占用情况：x0000-xFFFFx0000-xFFFF（也可以见：控制面（也可以见：控制面板、系统、设备管理、计算机属性）板、系统、设备管理、计算机属性）要求熟悉几个基本硬件的要求熟悉几个基本硬件的I/OI/O口地址：口地址：串口串口1 1（COM1COM1）3F8-3FF3F8-3FF，串口，串口2 2（COM2COM2）2F8-2FF2F8-2FF，并口，并口1 1（LPT1LPT1）即打印机）即打印机378-37B378-37B，声卡的游戏棒、，声卡的游戏棒、声音声音SB16SB16、MIDIMIDI（MPU401MPU401）和声音）和声音WSSWSS，显示卡，标准，显示卡，标准IDEIDE硬盘控制器硬盘控制器170-177170-177和和370-377370-377，标准软盘控制器，标准软盘控制器3F0-3F53F0-3F5。2 2 2 2硬件设备的硬件设备的硬件设备的硬件设备的IRQIRQIRQIRQ号号号号 一些硬件设备除了占用一些硬件设备除了占用I/OI/O端口地址外，还具有端口地址外，还具有向向CPUCPU申请硬件中断的能力，因此还占有中断请求申请硬件中断的能力，因此还占有中断请求（IRQIRQ）号的系统资源。）号的系统资源。PCPC系统的系统的IRQIRQ中断号共有中断号共有1616个个（IRQ 0-15IRQ 0-15），可以分配给），可以分配给1616个设备使用，每个设备个设备使用，每个设备单独占用一个单独占用一个IRQIRQ号。当某个设备向号。当某个设备向CPUCPU发出中断申请，发出中断申请，CPUCPU可以根据其可以根据其IRQIRQ号加以响应，运行相应的中断处理号加以响应，运行相应的中断处理程序。程序。下面是在下面是在Windows 98Windows 98系统工具的系统工具的“系统信息系统信息”窗窗口中摘录的某一台微机的口中摘录的某一台微机的1616个个IRQIRQ中断申请号的分配情中断申请号的分配情况：况：IRQ0-15IRQ0-15（也可以见：控制面板、系统、设备管理、（也可以见：控制面板、系统、设备管理、计算机属性）计算机属性）3 3 3 3硬件设备的硬件设备的硬件设备的硬件设备的DMADMADMADMA通道号通道号通道号通道号 DMA DMA（Direct Memory AccessDirect Memory Access）是某些数据量大）是某些数据量大的硬件设备与主机快速交换数据的特殊工作方式，如的硬件设备与主机快速交换数据的特殊工作方式，如软盘、硬盘、声卡等。在软盘、硬盘、声卡等。在DMADMA控制器的控制下，设备与控制器的控制下，设备与内存直接交换数据，并不占用内存直接交换数据，并不占用CPUCPU时间，时间，CPUCPU再与内存再与内存交换数据。因此交换数据。因此DMADMA方式比方式比CPUCPU直接访问速度较慢的设直接访问速度较慢的设备的方式要高效得多。备的方式要高效得多。PCPC系统的系统的DMADMA通道共有通道共有8 8个个（DMA0-7DMA0-7），），DMADMA通道号不一定被一个设备独占，几个通道号不一定被一个设备独占，几个硬件设备可以共用一个硬件设备可以共用一个DMADMA通道，只要它们不是同时使通道，只要它们不是同时使用它。用它。下面是在下面是在Windows 98Windows 98系统工具的系统工具的“系统信息系统信息”窗窗口中摘录的某一台微机的口中摘录的某一台微机的8 8个个DMADMA通道号的分配情况：通道号的分配情况：DMA0-7DMA0-7（也可以见：控制面板、系统、设备管理、计（也可以见：控制面板、系统、设备管理、计算机属性）算机属性）6.3.3 6.3.3 标准串行接口和并行接口标准串行接口和并行接口 1 1 1 1串行接口串行接口串行接口串行接口 PC PC机通常配置有两个机通常配置有两个RS-232CRS-232C异步串行通信接口和异步串行通信接口和一个并行接口。串口一的逻辑名为一个并行接口。串口一的逻辑名为COM1/COM3COM1/COM3，9 9针针D D型型插座，通常用来接鼠标。串口二的逻辑名为插座，通常用来接鼠标。串口二的逻辑名为COM2/COM4COM2/COM4，2525针针D D型插座，连接型插座，连接ModemModem、数码相机和磁卡机等外、数码相机和磁卡机等外设。串行接口的设。串行接口的9 9针和针和2525针插座针孔配置见图针插座针孔配置见图6-106-10，各，各针孔的信号定义如表针孔的信号定义如表6-36-3。图6-10 串口插座针孔配置 2 2 2 2并行接口并行接口并行接口并行接口 标准并行接口的逻辑名为标准并行接口的逻辑名为LPT1LPT1，也叫打印机接口，也叫打印机接口（PrinterPrinter），是一个），是一个2525针的针的D D型插座，用来连接打印型插座，用来连接打印机和扫描仪等外设。并行接口插座针孔配置见图机和扫描仪等外设。并行接口插座针孔配置见图6-116-11。各针孔的信号定义如表各针孔的信号定义如表6-46-4。图6-11 并口的引脚配置 在在BIOS SetupBIOS Setup中，并行接口有中，并行接口有NormalNormal、EPPEPP和和ECPECP三种模式供选择。三种模式供选择。Normal Normal接口是一种低速的并口模式，也叫接口是一种低速的并口模式，也叫SPPSPP（Singl Parallel PortSingl Parallel Port）即单向并口，它的数据）即单向并口，它的数据传输率为传输率为40Kb/S40Kb/S，适合将结果输出到普通打印机上，适合将结果输出到普通打印机上，所有并口外设都支持此种模式。所有并口外设都支持此种模式。EPP EPP接口（接口（Enhanced Parallel PortEnhanced Parallel Port）即增强并行）即增强并行接口，在外部设备间进行双向通信，数据传输率在接口，在外部设备间进行双向通信，数据传输率在400Kb/S400Kb/S以上。目前多数打印机和扫描仪都支持以上。目前多数打印机和扫描仪都支持EPPEPP模模式。式。ECP ECP接口（接口（Extended Capabilities PortExtended Capabilities Port）即扩）即扩展并行接口，具有和展并行接口，具有和EPPEPP一样高的速率和双向通信能力，一样高的速率和双向通信能力，但在多任务环境下，它能使用直接存储器访问方式但在多任务环境下，它能使用直接存储器访问方式（DMADMA），所需缓冲区也不大。但），所需缓冲区也不大。但ECPECP模式容易引起冲模式容易引起冲突。突。许多新型的并行设备，如激光打印机、扫描仪等许多新型的并行设备，如激光打印机、扫描仪等要求要求EPPEPP、ECPECP或或EPP+ECPEPP+ECP模式。因此在模式。因此在CMOS SetupCMOS Setup中应中应根据设备的要求适当选择并口模式。根据设备的要求适当选择并口模式。6.3.4 6.3.4 6.3.4 6.3.4 新型串口新型串口新型串口新型串口USBUSBUSBUSB USB USB（Universal Serial BusUniversal Serial Bus）是通用串行总线，）是通用串行总线，是一种新型高速串行接口。是一种新型高速串行接口。USBUSB仅用一个仅用一个4 4针方形标准针方形标准插座，采用菊花链的形式就可以把许多外设逐一连接插座，采用菊花链的形式就可以把许多外设逐一连接起来，并且不会损失信号带宽。起来，并且不会损失信号带宽。USBUSB的推出使得接口性的推出使得接口性能大大提高，主机与外设的连接变得非常简单和有效，能大大提高，主机与外设的连接变得非常简单和有效，它正在逐步取代它正在逐步取代PCPC机上原有的串行、并行等各种接口。机上原有的串行、并行等各种接口。目前目前USBUSB能支持的外设有扫描仪、数码相机、打印机、能支持的外设有扫描仪、数码相机、打印机、显示器、键盘、鼠标等。显示器、键盘、鼠标等。要使用要使用USBUSB设备，就要求主板和操作系统都支持设备，就要求主板和操作系统都支持USBUSB接口。接口。PentiumPentium以上的主板一般都采用了支持以上的主板一般都采用了支持USBUSB的的芯片组和芯片组和BIOSBIOS程序，主板上也都有程序，主板上也都有USBUSB插座。插座。Windows Windows 9797、9898和和NT4.0NT4.0等都支持等都支持USBUSB接口。如果使用早期的接口。如果使用早期的Windows 95Windows 95和和NT 3.0NT 3.0等，就需要安装等，就需要安装USBUSB接口驱动程序。接口驱动程序。最后还需在安装了最后还需在安装了USBUSB