第6章 总线系统.ppt

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1、1/31/2023 2:58 AM1第六章 总线系统n基本概念n总线接口n总线的总裁、定时和数据传送模式n典型总线1/31/2023 2:58 AM2总线结构基本概念n总线的基本概念总线的基本概念n总线：总线：是构成计算机系统的互联机构，是多个是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。n借助总线连接，计算机在各系统功能部件之间借助总线连接，计算机在各系统功能部件之间实现地址数据和控制信息的交换，并在争用资实现地址数据和控制信息的交换，并在争用资源的基础进行工作。源的基础进行工作。1/31/2023 2:58 AM3总线结构

2、基本概念n总线的分类：总线的分类：一个单处理器系统中的总线，分为三类一个单处理器系统中的总线，分为三类q内部总线内部总线：CPUCPU内部连接各寄存器及运算部件之内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。间的总线。q系统总线系统总线：CPUCPU同同计算机系统的其他高速功能部计算机系统的其他高速功能部件之间互相连接的总线。件之间互相连接的总线。qI/OI/O总线总线：中、低速中、低速I/OI/O设备之间互相连接的总线。设备之间互相连接的总线。1/31/2023 2:58 AM4总线结构基本概念n总线的特性：总线的特性：q物理特性：物理特性：指总线的物理连接方式。指总线的物理连接方式。q功能特性：功

3、能特性：总线中每一根线的功能。总线中每一根线的功能。q电气特性：电气特性：每一根线上信号的传递方向及有每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。效电平范围。q时间特性：时间特性：每根线在什么时间有效。每根线在什么时间有效。1/31/2023 2:58 AM5总线结构基本概念n总线的标准化问题；总线的标准化问题；n例如：例如：ISA,EISA,VESA,PCIISA,EISA,VESA,PCI等等等等n总线带宽：总线带宽：总线本身所能达到的最高传输速总线本身所能达到的最高传输速率。单位是兆字节率。单位是兆字节/秒（秒（MB/SMB/S）1/31/2023 2:58 AM6内存条芯片组BIOS芯片C

4、PU插座串行接口AGP扩展槽PCI扩展槽电池1/31/2023 2:58 AM7总线结构基本概念n总线的连接方式：总线的连接方式：n通过设备适配器将种类繁多、速度各异的外围设备连接到CPU上，使他们能够一起正常工作。设备适配器也称为接口。1/31/2023 2:58 AM8总线结构基本概念n单机系统的总线连接方式：单机系统的总线连接方式：n单总线系统单总线系统n双总线系统双总线系统n三总线系统三总线系统1/31/2023 2:58 AM9总线结构基本概念CPU主存设备适配器设备适配器单单总线结构总线结构系统总线1/31/2023 2:58 AM10总线结构基本概念n单总线单总线n特点：特点：结

5、构简单，容易扩充结构简单，容易扩充n由于若干逻辑部件共用一条总线，因此，总线为分时由于若干逻辑部件共用一条总线，因此，总线为分时工作状态，否则，将会使整机工作速度降低。工作状态，否则，将会使整机工作速度降低。1/31/2023 2:58 AM11CPU主存设备适配器设备适配器双总线结构双总线结构存储总线系统总线特点：由于特点：由于CPUCPU与主存交换数据的机会多，故增与主存交换数据的机会多，故增加了存储总线解决此问题，减轻了总线的负担。加了存储总线解决此问题，减轻了总线的负担。1/31/2023 2:58 AM12CPU主存设备适配器设备适配器IOPI/O总线三总线结构三总线结构系统总线存储

6、总线n通道的功能：通道的功能：对外设的统一管理；完成外设与主存，对外设的统一管理；完成外设与主存，CPU之间的数据传送。之间的数据传送。n特点：特点：提高了提高了CPU工作效率，同时也最大限度的提高外工作效率，同时也最大限度的提高外设的工作速度。设的工作速度。1/31/2023 2:58 AM13总线结构基本概念n总线结构对计算机系统性能的影响：总线结构对计算机系统性能的影响：q最大存储容量最大存储容量（单总线和双总线的区别）（单总线和双总线的区别）q指令系统指令系统（单总线和双总线的区别）（单总线和双总线的区别）q吞吐量吞吐量（取决于主存的存取周期）（取决于主存的存取周期）在计算机运行时双端

7、口存储器，每个端口对应在计算机运行时双端口存储器，每个端口对应不同总线，提高了存取速度；在三总线中，采用不同总线，提高了存取速度；在三总线中，采用通道控制，增加了通道控制，增加了I/O总线，进一步扩展了系统的总线，进一步扩展了系统的吞吐量。吞吐量。1/31/2023 2:58 AM14n单总线结构：主存、外设统一编址n例：例：ABAB为为1616位，则最大容量为位，则最大容量为64K64K 60K4K0000HF3FFHF400HFFFFH主存外设主存容量主存容量存储总线存储总线-AB=16-64K外设外设-系统总线系统总线-AB=8-256字节字节1/31/2023 2:58 AM16n指令

8、系统：指令系统：nCPUCPU访问主存、外设的指令由于总线的结构访问主存、外设的指令由于总线的结构不同而不同。不同而不同。n例：单总线：主存例：单总线：主存-外设统一编址外设统一编址n所以只有一条指令，如：所以只有一条指令，如：nMOV AMOV A，0000H0000H；A-A-主存主存nMOV AMOV A，FFE0HFFE0H；A-A-外设外设1/31/2023 2:58 AM17n双总线：主存、外设单独编址双总线：主存、外设单独编址n所以需要各种命令所以需要各种命令n例：例：MOV A，0020H；A-外存外存 主存传送主存传送 IN A，20H；A-外设外设n OUT (20)，A；

9、外设外设-A外设传送外设传送1/31/2023 2:58 AM18总线结构基本概念n早期总线的内部结构：早期总线的内部结构：实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理实际上是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与器与I/OI/O设备适配器的通道设备适配器的通道。q数据线数据线q地址线地址线 q控制线控制线1/31/2023 2:58 AM19总线结构基本概念CPU存储器模块输入设备接口输出设备接口1/31/2023 2:58 AM20n简单总线结构的不足之处在于：简单总线结构的不足之处在于：n第一第一CPUCPU是总线上的唯一主控者。是总线上的唯一主控者。n第二第二总线信号是总线信号是CPUCPU引脚信号

10、的延伸，故总引脚信号的延伸，故总线结构紧密与线结构紧密与CPUCPU相关，通用性较差。相关，通用性较差。1/31/2023 2:58 AM21总线结构基本概念n当代总线结构：当代总线结构：q数据传送总线：由地址线、数据线和控制线组成。数据传送总线：由地址线、数据线和控制线组成。q仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线仲裁总线：包括总线请求线和总线授权线q中断和同步总线：包括中断请求线和中断认可线。中断和同步总线：包括中断请求线和中断认可线。q公用线：包括时钟信号线、电源线、地线和系统复公用线：包括时钟信号线、电源线、地线和系统复位线等。位线等。1/31/2023 2:58 AM22总线结构基本概

11、念CPU-CACHE模块存储器模块I/O适配器总线控制器数据传送总线（数据线、地址线、控制线）仲裁总线中断和同步总线公用线1/31/2023 2:58 AM23系统总线总线接口n信息的传送方式信息的传送方式q串行传送串行传送在串行传送时，按顺序来传送表示一在串行传送时，按顺序来传送表示一个数码的所有二进制位个数码的所有二进制位(bit)的脉冲信号，每次一位，的脉冲信号，每次一位，被传送的数据需要在发送部件进行并串变换，被传送的数据需要在发送部件进行并串变换，这称为这称为拆卸拆卸，反之称为，反之称为装配装配。q并行传送并行传送 对每个数据位都需要单独一条传输对每个数据位都需要单独一条传输线。信息

12、有多少二进制位组成，就需要多少条传输线。信息有多少二进制位组成，就需要多少条传输线，从而使得二进制数线，从而使得二进制数“0”或或“1”在不同的线上在不同的线上同时进行传送同时进行传送。q分时传送分时传送 共享总线的部件分时使用总线共享总线的部件分时使用总线1/31/2023 2:58 AM241/31/2023 2:58 AM25系统总线总线接口n接口接口即即I/O设备适配器，具体指设备适配器，具体指CPU和主存、外围设和主存、外围设备之间通过总线进行连接的逻辑部件。备之间通过总线进行连接的逻辑部件。接口部件在接口部件在它动态连接的两个部件之间起着它动态连接的两个部件之间起着“转换器转换器”

13、的作用，的作用，以便实现彼此之间的信息传送。以便实现彼此之间的信息传送。n接口的功能：接口的功能：q控制控制q缓冲缓冲q状态状态q转换转换q整理整理q程序中断程序中断1/31/2023 2:58 AM26系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式n总线仲裁：连接到总线上的功能模块有总线仲裁：连接到总线上的功能模块有主动主动和和被动被动两种形态。两种形态。n为了解决多个主设备同时竞争总线控制为了解决多个主设备同时竞争总线控制权，必须具有权，必须具有总线仲裁部件总线仲裁部件，以某种方式选，以某种方式选择其中一个主设备作为总线的下一次主方。择其中一个主设备作为总线的下一次主方。n 对多个主设备提出的占用

14、总线请求，一对多个主设备提出的占用总线请求，一般采用优先级或公平策略进行仲裁。般采用优先级或公平策略进行仲裁。1/31/2023 2:58 AM27n按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分按照总线仲裁电路的位置不同，仲裁方式分为为集中式仲裁集中式仲裁和和分布式仲裁分布式仲裁两类。两类。q集中式集中式n链式查询方式链式查询方式n计数器定时查询方式计数器定时查询方式n独立请求方式独立请求方式 q分布式分布式1/31/2023 2:58 AM28系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式n链式查询方式链式查询方式n优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实优点：只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁

15、。现总线仲裁。n缺点：对询问链的电路故障很敏感缺点：对询问链的电路故障很敏感。1/31/2023 2:58 AM29系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口0设备接口1设备接口Nn特点：判优方法简单，扩充设备容易；特点：判优方法简单，扩充设备容易；总线请求较低的设备容易被忽略；总线请求较低的设备容易被忽略；总线授权信号串行传送，因设备的差错，容总线授权信号串行传送，因设备的差错，容易造成堵塞。易造成堵塞。1/31/2023 2:58 AM30系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式n计数器定时查询方式：计数器定时查询方式：n优点：比较灵活。优点：比较灵活。n缺点：线数比较多。缺点

16、：线数比较多。1/31/2023 2:58 AM31系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口0设备接口1设备接口Nn计数器定时查询过程：计数器定时查询过程：n各设备经各设备经BR发现请求；总线仲裁电路判断：当发现请求；总线仲裁电路判断：当BS=0时，开始计数；计数值经地址线送各设备：时，开始计数；计数值经地址线送各设备：计数值计数值=某设备，该设备或总线授权；当计数从某设备，该设备或总线授权；当计数从0开始时，谁的地址号越小越优先，当计数值从终开始时，谁的地址号越小越优先，当计数值从终止点开始，所有设备优先级相同。止点开始，所有设备优先级相同。1/31/2023 2:58 AM

17、32系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式n独立请求方式：独立请求方式：n优点：相应的时间快。优先次序的控制灵活。优点：相应的时间快。优先次序的控制灵活。n过程：过程：n每个设备有独立的总线请求线每个设备有独立的总线请求线BR至总线仲裁；至总线仲裁；总线总裁也对每个设备送总线授权线。总线总裁也对每个设备送总线授权线。n当有总线请求时，有总线总裁内部进行判优裁当有总线请求时，有总线总裁内部进行判优裁次。次。1/31/2023 2:58 AM33系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式总线的仲裁、定时和数据传送模式中央仲裁器设备接口0设备接口1设备接口Nn独立请求方式：独立请求方式：n特点：判有速度

18、快；设备、电路复杂。特点：判有速度快；设备、电路复杂。1/31/2023 2:58 AM34n分布式仲裁分布式仲裁n 分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主分布式仲裁不需要中央仲裁器，每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的的仲裁总线上，每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。则它的总线请求不予响

19、应，并撤消它的仲裁号。n 最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。最后，获胜者的仲裁号保留在仲裁总线上。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。显然，分布式仲裁是以优先级仲裁策略为基础。1/31/2023 2:58 AM35中央处理器设备接口0设备接口1设备接口N3121/31/2023 2:58 AM36系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式总线的仲裁、定时和数据传送模式n总线的定时总线的定时n同步定时同步定时n异步定时异步定时1/31/2023 2:58 AM37系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式n同步总线同步总线特点：特点：出现在总线上出现在总线上的地址或数据的地址或数据都由时钟信号

20、都由时钟信号定时控制；定时控制；挂在总线上的挂在总线上的模块存取时间模块存取时间应比较接近；应比较接近；总线较短总线较短1/31/2023 2:58 AM38系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式n异步总线异步总线特点：特点：无公共时钟信无公共时钟信号；号；挂在总线上的挂在总线上的模块的存取时模块的存取时间差别较大；间差别较大；传送方式依靠传送方式依靠应答信号，总应答信号，总线周期长度不线周期长度不固定。固定。1/31/2023 2:58 AM39系统总线总线的仲裁、定时和数据传送模式总线数据传送模式总线数据传送模式n读、写操作读、写操作n块传送操作块传送操作n写后读、读修改写操作写后读、读修

21、改写操作n广播、广集操作广播、广集操作1/31/2023 2:58 AM40总线的互连n多总线1/31/2023 2:58 AM41总线信号的两个演示n奔腾微处理器总线信号的演示nPower PC微处理器总线信号的演示1/31/2023 2:58 AM42思考作业nP235n1-201/31/2023 2:58 AM43I/O(Input-Output)总线与扩展槽总线与扩展槽总线是计算机中的传输数据信号的通道，按并行方式传输信息。接口电路接口电路微处理器微处理器外部设备外部设备存储器存储器输入/输出：数据总线数据总线数据总线数据总线控制总线控制总线控制总线控制总线地址总线地址总线地址总线地址

22、总线I/O总线扩展槽扩展槽的作用1/31/2023 2:58 AM44输入设备输出设备微机上不可少的两种输入输出接口是并行端口和串行端口。并行端口可以同时传送8路信号，传输距离相对较近。串行端口在一个方向一次只能传送1路信号。处理结果数据二进制内存数字、字符、图像、声音并行端口串行端口鼠标接口键盘接口1/31/2023 2:58 AM45主板主板1/31/2023 2:58 AM46典型总线nISA总线nPCI总线nAGP总线1/31/2023 2:58 AM47ISA(Industry Standard Architecture）工工业业标标准准结结构构总总线线，又又称称为为ATAT总总线线

23、。它它的的数数据据宽宽度度1616位位，地地址址线线为为2424位位，工工作作频频率率8MHz8MHz，最最大大数数据传输率据传输率16.67MB/S16.67MB/S。ISAISA总总线线是是286286时时代代所所定定义义的的8/168/16为为总总线线，虽虽然然传传输输速速度度不不快快，但但是是这这个个规规格格已已经经有有十十多多年年的的历历史史，相相关关设设计计技技术术、零零件件十十分分充充足足，而而且且能能支支持持计计算算机机主主板板也也是是最最多多的的。在在PIIIPIII时时代代的的主主板板甚甚至至还还保保留留1 1、2 2个个ISAISA扩充插槽。扩充插槽。ISAISA主主要要

24、是是用用来来匹匹配配速速度度较较慢慢的的接接口口卡卡，如如串串/并并行行口口卡卡、大大多多数数网网络络卡卡等等等等。通通常常PCPC内内ISAISA插插槽槽用黑塑料制作。用黑塑料制作。_1/31/2023 2:58 AM48MCA(Micro Channel Architecture)IBMIBM公公司司推推出出的的微微通通道道结结构构总总线线。基基本本上上也也是是ISAISA的的增增强强版版，它它的的数数据据传传输输也也是是3232位位，速速度度可可达达10MHz10MHz，甚甚至至16MHz16MHz，但但它它的的外外设设比比ISAISA外外设设造造价价高高。同同时时作作为为IBMIBM的

25、的专专利利产产品品，除除了了用用于于IBM IBM PS/2PS/2，很很少少有有厂厂商商采采用用这这种种结结构构总总线线。IBMIBM也也已已经经退退回回ISAISA总总线线上上并并考考虑虑其其它它的的局部总线技术。局部总线技术。1/31/2023 2:58 AM49EISA总线总线(Extended ISA)(Enhanced Industry Standard Architecture)增强型工业标准结构的总线，增强型工业标准结构的总线，ISA总线的增强版，它的数据和总线的增强版，它的数据和地址总线都是地址总线都是32位，工作频率仍是位，工作频率仍是8.33MHz，直接寻址范围为直接寻址

26、范围为4GB，最大传输率为最大传输率为33MB/S。EISA插槽通常用褐色塑料制作。插槽通常用褐色塑料制作。_ 随着随着32位微处理器的出现，原有的位微处理器的出现，原有的16位微机要向高性能的位微机要向高性能的32位微机发展。而位微机发展。而IBM公司的公司的32位微通道总线结构与位微通道总线结构与PCXTAT又又不兼容，为了发展不兼容，为了发展ISA同时又继承同时又继承ISA结构，结构，1988年，以年，以 Compaq为首的为首的 9家家 PCXTAT兼容机厂商联合起来，为兼容机厂商联合起来，为 32位位 PC机设计机设计了个新的工业标准，即了个新的工业标准，即“扩展工业标准结构扩展工业

27、标准结构”EISA标准。标准。它与它与ISA由良好的兼容性，同时充分发挥和利用了由良好的兼容性，同时充分发挥和利用了32位处理器位处理器的功能，使之在图形技术、网络和数据处理等需要高速处理能力的的功能，使之在图形技术、网络和数据处理等需要高速处理能力的地方发挥作用。地方发挥作用。1/31/2023 2:58 AM50VESA总线总线(Vidio Electronics Standards Association)PC总线发展到总线发展到EISA时，系统性能得到了较大提高，时，系统性能得到了较大提高，但仍然没有充分发挥高性能但仍然没有充分发挥高性能CPU的强大处理能力，跟不的强大处理能力，跟不上

28、软件上软件和和CPU的发展速度。在主机与外设交换信息的过的发展速度。在主机与外设交换信息的过程中，程中，CPU在大部分时间内仍处于等待状态。在大部分时间内仍处于等待状态。为了支持早期高性能为了支持早期高性能WINDOWS图形显示卡和存储设图形显示卡和存储设备而设计此总线。备而设计此总线。速度高达速度高达40MHz，但是超过但是超过33MHz后稳定性较差。最后稳定性较差。最大传输率为大传输率为133MB/S，数据线可扩展到数据线可扩展到64位。位。但没有流行多久就被但没有流行多久就被PCI总线所代替。总线所代替。1/31/2023 2:58 AM51CPURAM局部总线控制器网络适配器图 形磁

29、盘ISA扩展总线控制器CD-ROMFAX磁 带扫描仪打印机33MH32位33MH 32位8MH 16位1/31/2023 2:58 AM52PCI(Periperal Component Interconnect)总线总线 PCI总线由Intel公司1991年提出，很快为IBM，DEC，Compaq，Apple公司接受。后成立PCI集团。目前PC计算机都以PCI为主的系统总线。主要总线性能比较:好很好有有有无限132/264/52832/64位PCI差差无无无有限 13232位VESA较好好无无有有限 3332位EISA较好差无无无无 816位总线线宽带宽（MB/S）猝发方式自动配置并行工作支

30、持3.3V规范性可扩展性ISA1/31/2023 2:58 AM53主要特点：主要特点：（1）支持总线主控技术，允许智能设备在适当的时候取得总线控）支持总线主控技术，允许智能设备在适当的时候取得总线控制权以加速数据传输和对高度专门化任务的支持。制权以加速数据传输和对高度专门化任务的支持。（2）支持猝发传输模式。采用这种线性寻址方式，当有一个地址）支持猝发传输模式。采用这种线性寻址方式，当有一个地址起读写大量数据时，每次只需将地址自动加起读写大量数据时，每次只需将地址自动加1就可读写下一个单元。就可读写下一个单元。（3）低数量的引脚设计。采用了多路复用体系，即地址总线和数）低数量的引脚设计。采用

31、了多路复用体系，即地址总线和数据总线体系共用一条物理线路。降低了生产成本，并提高了总线性据总线体系共用一条物理线路。降低了生产成本，并提高了总线性能。能。（4）预留扩展空间，可扩展到）预留扩展空间，可扩展到64位和位和133MHz。PCI总线的时钟频总线的时钟频率为率为33.3/66MHz，甚至可达甚至可达133/MHZ以上，并与以上，并与CPU的时钟频率无的时钟频率无关；总线宽度位关；总线宽度位32位，也可扩展到位，也可扩展到64位。位。（5）设有特别的缓存，实现外设）设有特别的缓存，实现外设与与CPU隔离，外设或隔离，外设或CPU的的单独升级都不会带来问题。并且无需担心在不同时钟频率下会引

32、起单独升级都不会带来问题。并且无需担心在不同时钟频率下会引起性能上的波动。性能上的波动。1/31/2023 2:58 AM54nPCIPCI总线是一个与处理器无关的高速外围总总线是一个与处理器无关的高速外围总线，又是至关重要的层间总线。它采用同步线，又是至关重要的层间总线。它采用同步时序协议和集中式仲裁策略，并具有自动配时序协议和集中式仲裁策略，并具有自动配置能力。置能力。nHOST总线总线nPCI总线总线nLAGACY总线总线1/31/2023 2:58 AM55PCIPCI总线结构总线结构处理器处理器主存控制器主存PCI设备PCI设备HOST桥主设备 目标设备PCI/LAGACY总线桥PC

33、I/PCI桥LAGACY设备LAGACY设备PCI设备PCI设备HOST总线PCI总线PCI总线LAGACY总线（遗留）1/31/2023 2:58 AM56n总线结构实例总线结构实例n 大多数计算机采用了分层次的多总线结构。大多数计算机采用了分层次的多总线结构。在这种结构中，速度差异较大的设备模块使在这种结构中，速度差异较大的设备模块使用不同速度的总线，而速度相近的设备模块用不同速度的总线，而速度相近的设备模块使用同一类总线。使用同一类总线。n PentiumPentium是一个三层次的多总线结构，既是一个三层次的多总线结构，既有有CPUCPU总线，总线，PCIPCI总线和总线和ISAISA

34、总线。总线。n 计算机主板的总线结构框图如下：计算机主板的总线结构框图如下：1/31/2023 2:58 AM571/31/2023 2:58 AM58桥（桥（bridge)它是一个总线转换部件，连接两条总线，它是一个总线转换部件，连接两条总线，使总线间相互通信。使总线间相互通信。1.HOST/PCI 1.HOST/PCI 含有中央仲裁含有中央仲裁器器.2.PCI/PCI 2.PCI/PCI 3.PCI/LAGACY 3.PCI/LAGACY（中低速设备）中低速设备）PCIPCI灵活的设计使其始终能跟上灵活的设计使其始终能跟上CPUCPU性能性能及数据容量的发展速度。目前及数据容量的发展速度。

35、目前PCIPCI仍然在推仍然在推广其新的版本。广其新的版本。1/31/2023 2:58 AM59n桥的功能：桥的功能：n信号速度缓冲、电平转换、控制协信号速度缓冲、电平转换、控制协议转换议转换1/31/2023 2:58 AM60nAGPAGP总线总线n1 1、AGPAGP总线概述总线概述nAGPAGP接口：接口：AGPAGP叫做图形加速接口，是叫做图形加速接口，是IntelIntel公司推出的图形显示卡专用数据通道，它只公司推出的图形显示卡专用数据通道，它只能安装能安装AGPAGP的显示卡。它将显示卡同主板内的显示卡。它将显示卡同主板内存芯片组直接相连，大幅提高了电脑对存芯片组直接相连，大

36、幅提高了电脑对3D3D图图形的处理速度，信号的传送速率可以提高到形的处理速度，信号的传送速率可以提高到533MB/s533MB/s。1/31/2023 2:58 AM61nAGPAGP总线时钟频率总线时钟频率n锁频技术：PCI的总线时钟是系统时钟的一半，而AGP总线和系统时钟相等。因此，当系统总线的频率提高时，PCI和AGP总线的频率都会随之提高，从而会出现一些问题。解决的办法“锁频”。常见的AGP的种类：nAGP 1X 2X 属于AGP 1.0 3.7V 266MB/533MBnAGP 4X 属于AGP 2.0 1.5V 1.06GB/SnAGP 8X 属于AGP 3.0 0.8V 2.7G

37、B/S1/31/2023 2:58 AM623D3D加速，加速，3D3D加速卡加速卡n其上的显存被分为两部分，一部分是帧显存，其上的显存被分为两部分，一部分是帧显存，一部分是材质显存。一部分是材质显存。n帧显存的主要作用是控制可支持的最大分辨帧显存的主要作用是控制可支持的最大分辨率，一般达到率，一般达到800*600800*600在在3232位下的显示效果，位下的显示效果，则需要则需要2MB2MB帧显存，达到帧显存，达到1600*12001600*1200的分辨率，的分辨率，最多只需要最多只需要8MB8MB的帧显存。的帧显存。n但对于材质显存却不一样，它的大小决定了但对于材质显存却不一样，它的

38、大小决定了3D3D的视觉效果，越大，所表现出的的视觉效果，越大，所表现出的3D3D效果就效果就越逼真。越逼真。1/31/2023 2:58 AM63n如何来选择如何来选择?n只用显存来进行材质处理；只用显存来进行材质处理；n利用系统内存来分担材质处理工作；利用系统内存来分担材质处理工作；n使用频率高的材质在显存中处理，使用频率低的在使用频率高的材质在显存中处理，使用频率低的在系统内存中专门开辟的一块空间中处理。系统内存中专门开辟的一块空间中处理。n但是但是,Intel,Intel公司提出另一种解决方案，就是公司提出另一种解决方案，就是AGPAGP接接口规范。此技术的核心目的就是使用成本降低的同

39、口规范。此技术的核心目的就是使用成本降低的同时，利用系统内存，为显示芯片提供最大容量的显时，利用系统内存，为显示芯片提供最大容量的显存。存。1/31/2023 2:58 AM64n与与PCI相比，相比，AGP由三大优势：由三大优势：n 对内存的管理有所加强，当显存不够时可快速使用系统内存，对内存的管理有所加强，当显存不够时可快速使用系统内存，在纹理处理方面用在纹理处理方面用DMADMA等技术，大大增强了视觉质量，并提高了足等技术，大大增强了视觉质量，并提高了足够用的存储设备。够用的存储设备。n 采用更高的时钟频率和总线速度。已经远远超过了系统总线速采用更高的时钟频率和总线速度。已经远远超过了系

40、统总线速度，所以在高版本的度，所以在高版本的AGP 4XAGP 4X使用时不能充分发挥其高速性能来。使用时不能充分发挥其高速性能来。n 独占总线技术，独占总线技术，PCIPCI局部总线联系着外设与局部总线联系着外设与CPUCPU的联系，但是如的联系，但是如果只有这一条总线，那就像很多人过独木桥，这样整个系统的速度果只有这一条总线，那就像很多人过独木桥，这样整个系统的速度就会慢下来。而使用就会慢下来。而使用AGPAGP技术则可以位数据传输量比较大的显卡开技术则可以位数据传输量比较大的显卡开辟一条它自己用的辟一条它自己用的“专用通道专用通道”，不必与其它设备共享，这样无论，不必与其它设备共享，这样

41、无论何时想调用总线都会马上得到满足，从而缓解了何时想调用总线都会马上得到满足，从而缓解了PCIPCI总线的困扰。总线的困扰。1/31/2023 2:58 AM651/31/2023 2:58 AM66nIDE/EIDE接口接口n 集成设备电路（集成设备电路（IDEIDE）,是连接硬盘的接口标准。而是连接硬盘的接口标准。而EIDEEIDE是目是目前微机系统中使用最为广泛的一种接口标准。另一个名称为前微机系统中使用最为广泛的一种接口标准。另一个名称为ATAATA。常见的表示形式常见的表示形式 ATA33/66/100/133ATA33/66/100/133n 硬盘内部数据传输率的限制使得硬盘不能同

42、时处理太多的数硬盘内部数据传输率的限制使得硬盘不能同时处理太多的数据，数据在硬盘的高速缓存中排成队列等待硬盘的读写，显然这据，数据在硬盘的高速缓存中排成队列等待硬盘的读写，显然这就降低了系统性能。就降低了系统性能。n 解决此瓶颈，增加硬盘的数据缓存即可。这种方法能从某些解决此瓶颈，增加硬盘的数据缓存即可。这种方法能从某些方面缓解，但却无法从根本上解决此问题，因为如果想更多缓解方面缓解，但却无法从根本上解决此问题，因为如果想更多缓解硬盘的内部数据传输率的限制，就需要增加更多的数据缓存以消硬盘的内部数据传输率的限制，就需要增加更多的数据缓存以消除延迟，然而由于硬盘数据缓存昂贵的生产成本，不可能将其

43、做除延迟，然而由于硬盘数据缓存昂贵的生产成本，不可能将其做得太大。所以要提高接口的传输率。得太大。所以要提高接口的传输率。1/31/2023 2:58 AM67n 这样数据能以更高的速度传输，也就是说数据不会这样数据能以更高的速度传输，也就是说数据不会在硬盘的数据缓存中保存太长时间，它们能通过更快的在硬盘的数据缓存中保存太长时间，它们能通过更快的总线传送走，这就是为什么不需要增加太大的数据缓存，总线传送走，这就是为什么不需要增加太大的数据缓存，以节省硬盘生产成本的原因。以节省硬盘生产成本的原因。n基于上面所述的后一种解决硬盘瓶颈效应的方法，基于上面所述的后一种解决硬盘瓶颈效应的方法，开发传输速

44、率更高得的接口，如开发传输速率更高得的接口，如ATA/100/133ATA/100/133接口，此接口，此接口允许主机接口允许主机 和硬盘之间以和硬盘之间以100MB/s100MB/s，133MB/s133MB/s的数据的数据传输率进行传输数据，这能减轻硬盘数据缓存的负担。传输率进行传输数据，这能减轻硬盘数据缓存的负担。这个接口得到了芯片制造商的支持确立为硬盘的标准接这个接口得到了芯片制造商的支持确立为硬盘的标准接口类型。口类型。1/31/2023 2:58 AM68nATA/100ATA/100接口接口nATA/100ATA/100接口结合了所有接口结合了所有ATA/66ATA/66的电缆及

45、控制器的思想，的电缆及控制器的思想，而且它使用的接口电缆与而且它使用的接口电缆与ATA/66ATA/66一样，也是一样，也是40 40 针的针的IDEIDE电缆。电缆。当然由于突发数据传输率相当高，这使得保护硬盘数据传输的当然由于突发数据传输率相当高，这使得保护硬盘数据传输的电磁干扰电磁干扰及冲突成了一个必须解决的问题。因此其接口电缆中及冲突成了一个必须解决的问题。因此其接口电缆中也含有也含有4040根的地线，也就是说根的地线，也就是说ATA/100ATA/100的接口电缆中也有的接口电缆中也有8080芯。芯。n ATA/100ATA/100希望能保留使用传统希望能保留使用传统的的4040针的

46、连接器，因为这样能针的连接器，因为这样能确保与现存的硬盘及系统兼容。可以完全向下兼容，即它能使确保与现存的硬盘及系统兼容。可以完全向下兼容，即它能使用用ATA/33ATA/33、ATA/66ATA/66的设备，包括硬盘、可移动存储器（如的设备，包括硬盘、可移动存储器（如ZIPZIP、JAZJAZ）、）、CD-ROM CD-ROM 驱动器驱动器、CD-R/RWCD-R/RW驱动器、驱动器、ATAATA磁带机磁带机及及DVD-ROMDVD-ROM驱动器驱动器。1/31/2023 2:58 AM69nATA/100ATA/100接口包含接口包含CRCCRC（循环冗余校正）特性，这循环冗余校正）特性，

47、这能增加传输数据的完整性和可靠性，同时它能检能增加传输数据的完整性和可靠性，同时它能检测到数据传送中的错误。测到数据传送中的错误。n例如：主机和驱动器之间的例如：主机和驱动器之间的CRCCRC寄存器内容均与每寄存器内容均与每一次传送的突发数据进行比较，看他们是否吻合，一次传送的突发数据进行比较，看他们是否吻合，如果不同，则此次数据传送过程重复进行，直到如果不同，则此次数据传送过程重复进行，直到其成功为止。其成功为止。nCRCCRC技术之所有得到广泛的应用是它具有如下几个技术之所有得到广泛的应用是它具有如下几个优点：优点：非常优秀的错误检测能力非常优秀的错误检测能力 资源占用少资源占用少 容易执

48、行容易执行 1/31/2023 2:58 AM70n新的接口模式新的接口模式Serial ATASerial ATAn ATA ATA都采用并行方式传输数据，但数据在同一时都采用并行方式传输数据，但数据在同一时间发送由许多缺点，比如间发送由许多缺点，比如4040个信号线，包括数据线、个信号线，包括数据线、地线和供电线等，制作成本高，另外需要高达地线和供电线等，制作成本高，另外需要高达5V5V的电的电压，然而降低电压可以节能和降温，但是压，然而降低电压可以节能和降温，但是ATAATA已经无已经无升级的潜力了，要想在提高传输率的话，必须要重头升级的潜力了，要想在提高传输率的话，必须要重头开始了。开

49、始了。n SATASATA以连续串行的方式传送数据，在同一时间内以连续串行的方式传送数据，在同一时间内只会有只会有1 1位数据，其实在这种模式下用四个针就完成位数据，其实在这种模式下用四个针就完成了所有的工作（第了所有的工作（第1 1针发出、第针发出、第2 2针接受、第针接受、第3 3针供电、针供电、第第4 4针为地线）；减少信号位还能降低电力消耗，发针为地线）；减少信号位还能降低电力消耗，发热量自然也下降许多。热量自然也下降许多。1/31/2023 2:58 AM71n 从外观上看从外观上看 SATASATA硬盘与普通的并行硬盘与普通的并行ATAATA硬盘相差不硬盘相差不大，最主要的差别是原

50、来大，最主要的差别是原来4040针的并行接口针的并行接口变成了变成了两段金两段金手指插头手指插头，其中较窄的部分为，其中较窄的部分为7PIN7PIN的数据线接口、较宽的数据线接口、较宽的部分为的部分为15pin15pin的电源接口，同时有的硬盘还保留了原来的电源接口，同时有的硬盘还保留了原来的的4pin4pin的电源接口，两个电源接口只要接任何一处就可的电源接口，两个电源接口只要接任何一处就可以了。以了。1/31/2023 2:58 AM72n高速端口速率高速端口速率SATASATA硬盘的外部接口速率高达硬盘的外部接口速率高达150MB/S150MB/S，超过了超过了并行并行ATAATA的最高