XT总线ISA总线MCA总线EISA总线VESA总线PCI总线USB-Piazza
总线分类
总线技术按总线所在位置分类，可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线：一、外部总线：1、RS-232-C总线；2、RS-485总线；3、IEEE-488总线；4、SCSI总线；5、IDE总线；6、USB总线；7、Fire wire串行总线（IEEE-1394）；8、Centronics总线；二、内部总线（PC内部总线1-3）1、FSB总线；2、HT总线；HT总线是AMD 为K8平台专门设计的高速串行总线，它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”（Lightning Data Transport），闪电数据传输。
3、QPI总线；4、I2C总线；5、SPI总线；6、SCI总线；三、系统总线1、VESA总线；2、数据总线（DB）、控制总线（CB）、地址总线（AB）；3、IBM PC总线；4、ISA总线；5、EISA总线；6、PCI总线；PCI（peripheral component interconnect）总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局部总线。
它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。
7、APG总线；8、2I C（intel integrated circuit bus)管理总线该总线是有飞利浦公司于80年代为音频和视频设备开发的串行总线，主要运用于服务器。
9、MCA总线；（微通道结构总线）在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线10、STD总线；11、VME总线；12、PC/104总线；13、Compact PCI；Compact PCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。
14、PCI-E总线PCI Express采用的也是目前业内流行这种点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
微型机总线的定义和分类
微型机总线的定义和分类
微型机总线是在微型计算机中，用于连接各种设备和组件的通信系统。
它通过一组标准化的电气信号线，实现了不同设备之间的数据交换和通信。
根据总线的传输速率、连接方式、数据传输的方式等不同特点，微型机总线可以分为以下几类：
1. ISA总线：是IBM PC/AT机的标准总线，传输速率为8位，支持16位扩展。
现已逐渐被PCI总线所取代。
2. EISA总线：是IBM PC/AT机的扩展总线，传输速率为32位，支持8位和16位扩展。
已被取代。
3. VESA总线：是IBM PC/AT机的显卡总线，传输速率为32位，现已被AGP和PCI Express所取代。
4. PCI总线：是替代ISA和EISA总线的通用总线，传输速率为32位或64位，并支持插拔式设备。
是目前最常用的总线之一。
5. AGP总线：是专门用于显卡的总线，传输速率为32位或64位，并支持高速数据传输。
目前已被PCI Express所取代。
6. PCI Express总线：是目前最先进的通用总线，传输速率为多个通道，每个通道可以达到16GB/s的速度，支持高速数据传输和插拔式设备。
是未来计算机总线的发展方向。
总之，微型机总线是微型计算机中非常重要的组成部分，其种类和类型的不断更新和升级，将为计算机技术的发展和提升带来更多的可能性和机遇。
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总线分类
总线技术按总线所在位置分类，可以把总线分为外部总线、内部总线和片内总线：一、外部总线：1、RS-232-C总线；2、RS-485总线；3、IEEE-488总线；4、SCSI总线；5、IDE总线；6、USB总线；7、Fire wire串行总线（IEEE-1394）；8、Centronics总线；二、内部总线（PC内部总线1-3）1、FSB总线；2、HT总线；HT总线是AMD 为K8平台专门设计的高速串行总线，它的发展历史可回溯到1999年，原名为“LDT总线”（Lightning Data Transport），闪电数据传输。
3、QPI总线；5、SPI总线；6、SCI总线；三、系统总线1、VESA总线；2、数据总线（DB）、控制总线（CB）、地址总线（AB）；3、IBM PC总线；4、ISA总线；5、EISA总线；6、PCI总线；PCI（peripheral component interconnect）总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局部总线。
它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。
7、APG总线；8、2IC（intel integrated circuit bus)管理总线该总线是有飞利浦公司于80年代为音频和视频设备开发的串行总线，主要运用于服务器。
9、MCA总线；（微通道结构总线）在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线10、STD总线；12、PC/104总线；13、Compact PCI；Compact PCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。
14、PCI-E总线PCI Express采用的也是目前业内流行这种点对点串行连接，比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构，每个设备都有自己的专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，达到PCI所不能提供的高带宽。
PCIe的原理及体系架构_学习笔记
IO总线的三个阶段:第一代并行ISA 、EISA、MC、VESA.共同特点:信号的功能与时序与处理器引脚密切相关,几乎是微处理器信号的延伸和扩展,有些信号还与主板上的硬件资源有关系.第二代并行PCI、AGP、PCI-XPCI总线是一个标准的、与处理器无关的局部外围总线,不受限于系统所使用的处理器的种类,通用性更强. 图形端口,将PCI总线从图形数据传输中解放出来,改善带宽.第三代PCI Express高性能IO串行总线在总线结构上采取了根本性的变革,主要体现在两个方面:一是有并行总线变位串行总线;二是采用点到点的互连独享带宽.将原并行总线结构中桥下面挂连设备的一条总线变成了一条链路,一条链路可包含一条或多条通路.没有专用的数据、地址、控制和时钟线,总线上各种事务组织成信息包来传送.地址空间、配置机制及软件上均保持与传统PCI总线兼容.第一代和第二代都是并行总线,有多条地址线、数据线和控制线,挂接多个设备,称为下挂式总线(Multi-Drop),总线带宽由多个设备共享.通过提高数据宽度和频率来改善带宽的代价是挂接的电器负载减少(由于功耗增加和静态定时减少).PCIx与PCI相比:由于采用了PLL,频率更高性能更好;在地址和数据的基础上增加属性,从而可以高效管理缓冲区;分离事务协议相对延迟事务协议来说,提高了总线利用效率;可不需要中断引脚,改用消息信号中断(带内)体系结构,中断效率更高.基于PCI总线的结构最基本的PCI总线平台包含三级总线:FSB(Front-Side Bus)、PCI和ISA,FSB是处理器子系统的总线(Host总线),总线定义完全取决于系统所用的处理器;PCI局部总线是一个完全与处理器无关的总线,不受限微处理器的种类;ISA总线(IO扩展总线),也有采用EISA或MC总线的.不同的总线之间通过相应的桥芯片来连接.平台中两极桥是必须的,一是Host到PCI的(常称为主桥——Host桥),即北桥;另一个是PCI总线的桥(常称为扩展总线桥),即南桥.最基本的基于PCI总线的平台PCI地址空间映射x86 CPU的内存与I/O独立编址,I/O对应寄存器,内存对应RAM.因此,访问IO空间用IO读写指令,访问内存空间用内存读写指令.IO读写一般用于低速传输一些状态、控制寄存器的读写等。
系统总线的分类
系统总线的分类系统总线是计算机内部各个硬件组件之间进行数据传输和通信的重要手段。
根据不同的标准和功能，系统总线可以分为以下几类：一、ISA总线ISA总线（Industry Standard Architecture）是一种较早的系统总线标准，它最早出现在IBM PC/AT机型上。
ISA总线采用了16位的数据路径，传输速率相对较低，仅为4.77 MHz。
ISA总线主要用于连接低速外设，如串口卡、并口卡等，随着计算机技术的发展，ISA总线已经逐渐被更为先进的总线所替代。
二、PCI总线PCI总线（Peripheral Component Interconnect）是一种较为常见的系统总线标准，它是由英特尔公司于1993年推出的。
PCI总线采用32位或64位的数据路径，传输速率较高，最高可达133 MHz。
PCI总线主要用于连接高速外设，如显卡、声卡、网卡等。
由于PCI总线具有良好的兼容性和扩展性，因此在现代计算机中被广泛应用。
三、AGP总线AGP总线（Accelerated Graphics Port）是一种专门用于图形显示的系统总线标准，它是由英特尔公司于1996年推出的。
AGP总线采用32位的数据路径，传输速率较高，最高可达266 MHz。
AGP总线的主要特点是为图形处理器提供了独立的高速通道，使得图形显示的性能得到了显著提升。
四、PCI-X总线PCI-X总线（Peripheral Component Interconnect eXtended）是一种对PCI总线进行扩展的系统总线标准，它是由PCI-SIG组织于1998年推出的。
PCI-X总线采用64位或32位的数据路径，传输速率较高，最高可达1333 MHz。
PCI-X总线主要用于连接高速外设和扩展卡，如RAID卡、高性能网卡等。
由于PCI-X总线具有较大的带宽和较高的传输速率，因此在服务器等高性能计算机中得到广泛应用。
五、PCI Express总线PCI Express总线（Peripheral Component Interconnect Express）是一种较新的系统总线标准，它是由PCI-SIG组织于2004年推出的。
pc总线分类
pc总线分类在计算机领域中，总线（Bus）是连接计算机内部各个组件的通信线路。
它能够传输数据、地址和控制信号，是计算机系统中至关重要的一部分。
根据其功能和结构的不同，PC总线可以分为三类：系统总线、扩展总线和局部总线。
一、系统总线系统总线是计算机中性能最高、传输速度最快的总线。
它主要用于处理器与内存之间的数据传输，分为前端总线和后端总线。
1. 前端总线前端总线是连接处理器与内存、输入输出设备之间的总线。
它承担着处理器与其他组件之间数据和控制信息的传递任务。
前端总线通常由数据总线、地址总线和控制总线组成。
- 数据总线：用于传输数据信息，在32位的计算机中一般为32根。
数据总线的宽度决定了处理器与其他组件之间数据传输的速度。
- 地址总线：用于传输内存地址信息，决定了计算机可寻址的内存空间大小。
在32位系统中，地址总线通常为32根，能够访问的内存空间为2^32字节（4GB）。
- 控制总线：用于传输各种控制信号，如读写控制、中断请求等。
控制总线的具体信号由计算机体系结构决定。
2. 后端总线后端总线是连接处理器与主板芯片组之间的总线。
它负责将前端总线传输过来的数据和控制信号转化为主板芯片组所支持的格式，使其能够被主板上其他芯片所使用。
二、扩展总线扩展总线是计算机中用于连接扩展插件卡的总线。
它允许用户根据个人需求对计算机进行功能扩展。
常见的扩展总线有ISA总线、PCI总线、AGP总线和PCI Express总线等。
1. ISA总线ISA总线（Industry Standard Architecture Bus）是较早期的一种扩展总线，用于连接低速外设。
由于其传输速度较慢，已逐渐被后来的总线所取代。
2. PCI总线PCI总线（Peripheral Component Interconnect Bus）是一种高速的扩展总线，具有较大的带宽和较快的传输速度。
它广泛应用于连接多种外部设备，如显卡、声卡和网卡等。
3. AGP总线AGP总线（Accelerated Graphics Port Bus）是专门用于连接显卡的扩展总线。
解释isa总线,eisa总线及pci总线的工作特点
解释isa总线，eisa总线及pci总线的工作特点
ISA、EISA和PCI总线的工作特点如下：
1.ISA总线：
•数据传输速率较慢，最大传输速率仅为8MB/s。
•允许多个CPU共享系统资源，但CPU资源占用较高，且数据传输带宽较小。
•基于ISA总线的扩展插槽颜色一般为黑色，长度比PCI接口插槽要长。
•已逐渐被淘汰，被PCI总线所取代。
2EISA总线：
•具有较大的带宽，约为32位数据总线，最高可达33MHz。
•传输速度较快，最高可达20MB/s。
•提供16个插槽，更好地支持外围设备的安装和升级。
•支持多种新技术和功能特性，如内存映射、DMA控制器、中断控制器等。
3PCI总线：
•具有地址数据多路复用的高性能的32位或64位同步总线。
•总线引脚数目和部件数量较少，降低了成本及布线的复杂度。
•支持线性突发传输模式，确保了总线不断满载数据进行高速传输。
•设计独立于处理器的，具有严格的总线规范和良好的兼容性。
•隐蔽的总线仲裁减小了仲裁开销，极小的存取延迟，采用总线主控和异步数据转移操作。
•提供数据和地址奇偶校验功能，保证了数据的完整性和准确性。
•与CPU的时钟频率无关，能支持多个外设，设备间通过局部总线可以完成数据的快速传递，有效解决了数据传输的瓶颈问题。
•对扩展卡和元件能够进行自动配置，实现设备的即插即用。
总的来说，PCI总线在数据传输速率、设计灵活性、兼容性和扩展性等方面具有优势，因此在现代计算机系统中得到广泛应用。
第九章总线技术
A1
A31 C1
C18
外
B1
2.54
内
B31 138.5
10.16
D1
D18
图 ISA总线插槽示意图
21
ISA总线的信号
22
PC/XT总线技术的微型计算机结构
CPU 8088(4.77MHz) 8087（可选） ROM BIOS DRAM 控制器 RAM
8253 定时/计数器 扬声器
8259 中断控制器 8 个 8 位 62 引脚扩展槽 扩展总线缓冲 8250 串行通信控制器 8237 DMA 控制器
键盘与并行控制电路
DMA 页面寄存器
图PC和PC/XT总线的微机系统结构示意图
23
PC/AT ISA总线的微机系统结构
CPU 80486
DRAM 与 L2 CPU 局部 总线 SIMMS PC AT/ISA 核心逻辑 芯片组 内含： 7 个 DMA 通道 15 级中断 时间/计数器 总线缓冲器 扩展总线控制器 8个8位 XT 插槽 64K~128K ROM BIOS ISA 总线 PC/AT 或 ISA 插槽 6 个 16 位 AT/ISA 扩展槽 实时时钟/日历 CMOS RAM 8 位总线 8042MPU KBD/Mous 控制器 后备电池 Cache 控制器 L2 Cache 128K~512K 主存 DRAM 4~768MB
7
2) 按总线的层次结构分类：
CPU总线：微机系统中速度最快的总线，在CPU内 部连接内部部件，在CPU周围的小范围内也使用该 总线，提供系统的控制和命令。 局部总线：在系统总线和CPU总线之间的一级总线 ，提供CPU和主板器件之间以及CPU与高速外设之 间的快速信息通道。 系统总线：I/O总线，通过总线扩展卡连接外部设备 的总线。速度慢，其功能已经被局部总线替代。 通信总线：外部总线，是微机与微机，微机与外设 之间进行通信的总线。
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• 利用各种技术，提高设备的运行效率
– 设备与CPU之间、设备之间的并行 – 设备负载的均衡：保持设备的充分忙碌
–主要利用的技术有：中断技术、DMA技术、通道技术、 缓冲技术 • 实现对设备的管理和保护
– 设备的分配与回收：针对独占设备和共享设备，实现合理的资 源分配 – 设备的数据保护：不同设备之间的保护、设备内部的保护
设备管理
主要内容
• • • • • • 概述 输入/输出处理 缓冲技术 驱动调度技术 设备分配 虚拟设备
概述
• 计算机的外围设备分为（设备管理的对 象）：
– 存储型设备，以存储大量信息和快速检索为目 标，如磁带机、磁盘机 – 输入输出型设备，将外界信息输入计算机，把 计算结果从计算机输入。如显示器、卡片机、 打印机
• • • • 询问方式 中断方式 DMA方式 通道方式
输入/输出处理
• 输入/输出控制方式
– 询问方式
• 程序直接控制方式，不断查询外围设备的工作状态 （忙式等待） • CPU与I/O设备之间串行工作 • 效率低下
询问方式（程序直接控制方式）的工作流程
• • • • •
由操作系统的“服务程序”负责将用户数据传送至打印机端口 服务程序顺序传送打印数据，填满接口缓冲区后就等待（空循环） 每次循环中都检查接口缓冲区是否可用，一旦可用就继续传送数据 数据传送完成后“服务程序”结束，用户进程继续运行 缺点：靠CPU以“忙等待”的形式与打印机进行通信，浪费CPU资源
设备管理的目标和功能
• 根据用户请求，控制各类设备实现用户的目标
– 控制设备操作，实现设备与内存的数据交换 – 设备的分配与回收、设备驱动程序、设备中断管理等 – 管理缓冲区的建立、分配和释放。
• 向用户提供方便的设备接口，屏蔽底层硬件细节差别。
– 虚拟机——逻辑设备的作用：用户能够简单方便的使用I/O设备 – 设备接口的方便性、友好性、透明性、设备无关性
• 设备管理的目的：
– 方便用户使用各种各样的外围设备，同时提高 各种外围设备的并行性，从而提高其利用率
I/O处理全过程
User Program Kernel I/O Subsystem Device Driver Top Half Device Driver Bottom Half Device Hardware
输入/输出处理
• 输入/输出控制方式
– DMA方式
• I/O设备可直接与主存交换数据，而不需要CPU过多 的干预 • DMA具有处理器的能力，与CPU共享对总线的控制 • 数据在主存与I/O设备之间以块为单位传输，传输过 程不需要占用CPU时间 • CPU与I/O设备之间可以并行工作，效率较高 • 缺点：CPU还需要在块与块之间对I/O操作进行干预
3．按资源分配的角度分类 • 独占设备：指在一段时间内只允许一个用户（进程）访问的 设备，大多数低速的I/O设备，如用户终端、打印机等属于这 类设备。因为独占设备属于临界资源，所以多个并发进程必 须互斥地进行访问。 • 共享设备：指在一段时间内允许多个进程同时访问的设备。 显然，共享设备必须是可寻址的和可随机访问的设备。典型 的共享设备是磁盘。共享设备不仅可以获得良好的设备利用 率，而且是实现文件系统和数据库系统的物质基础。 • 虚拟设备：指通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台供 多个用户（进程）共享的逻辑设备。一般可以利用假脱机技 术（SPOOLing技术）实现虚拟设备。
2．按信息交换的单位分类 • 块设备（Block Device）：指以数据块为单位来组织和传送 数据信息的设备。这类设备用于存储信息，有磁盘和磁带等。 它属于有结构设备。典型的块设备是磁盘，每个盘块的大小 为512B～4KB，磁盘设备的基本特征是：①传输速率较高，通 常每秒钟为几兆位；②它是可寻址的，即可随机地读/写任意 一块；③磁盘设备的I/O采用DMA方式。 • 字符设备（Character Device）：指以单个字符为单位来传 送数据信息的设备。这类设备一般用于数据的输入和输出， 有交互式终端、打印机等。它属于无结构设备。字符设备的 基本特征是：①传输速率较低；②不可寻址，即不能指定输 入时的源地址或输出时的目标地址；③字符设备的I／O常采 用Βιβλιοθήκη 断驱动方式。输入/输出处理
• 输入/输出控制方式
– 中断方式
• 中断技术的引入，使得外围设备有表达其工作状态 的能力 • CPU与I/O设备之间可以部分并行工作，但数据传输 时，CPU需要参与工作，仍为串行工作方式 • 效率有所提高
中断控制I/O的工作流程
• • • • •
“打印服务程序”只将最开始的数据传送至打印机端口，然后阻塞 CPU可继续调度其他进程运行，不浪费CPU时间 一旦打印缓冲区空后，打印机端口发出硬件中断 CPU响应中断，恢复“打印服务程序”运行，继续传送数据 缺点：虽然节省了CPU资源，但是中断响应也消耗较大的系统资源
概述
• 设备管理是操作系统中最庞杂和琐碎的部分。其 主要内容：
基 本
– – – – –
外围设备中断处理 缓冲区管理 外围设备的登记和使用情况跟踪以及分配和去配 外围设备驱动调度 虚拟设备及其实现
输入/输出处理
• 输入/输出系统的组成
– I/O设备及其接口线路 – 控制部件 – 通道 – 管理软件
输出 硬件
软件
主存
输入
外围设备
设备的分类
I/O设备的种类繁多，从OS观点来看，其重要的性能指标有： 数据传输速率、数据的传输单位、设备的共享属性等。 1．按传输速率分类 • 低速设备：指传输速率为每秒钟几个字节到数百个字节的设 备。典型的设备有键盘、鼠标、语音的输入等； • 中速设备：指传输速率在每秒钟数千个字节至数十千个字节 的设备。典型的设备有行式打印机、激光打印机等； • 高速设备：指传输速率在数百千个字节至数兆字节的设备。 典型的设备有磁带机、磁盘机、光盘机等。
• 输入/输出设备分类
– 4. 按输入、输出特征
• 输入型、输出型、存储型
– 5. 按存取方式
• 顺序型 • 直接型（随机）
输入/输出处理
• 输入/输出控制方式
– I/O控制器（管理软件），对设备进行管理/并 实施具体的I/O操作 – 按其功能的强弱、以及与CPU的联系方式（并 行度的差异），可分为：