3第三章系统总线(lxl)

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第三章总线20190908

第三章总线20190908

大连理工大学软件学院 赖晓晨
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二、总线特性
功能特性:
每根传输线的功能:数据、地址、控制。
时间特性:
信号的前后时序关系。
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二、总线特性
功能特性:
每根传输线的功能:数据、地址、控制。
时间特性:
信号的前后时序关系。
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三、总线性能指标
I/O接口 … 将速度较低的设备从主存总线上分离出来, 形 是成一主个存具总有线特与殊功I/O能总的线处分理开器的设,结备负构0责。对通I…/道O 统一大管连理理工大。学软件学院 赖晓晨
I/O接口 设备n
2、三总线结构1
CPU
主存总线
I/O总线
主存
I/O接口
I/O接口
DMA(Direct Memory Access)总线
总线宽度:数据线位数 总线带宽:数据传输速率 时钟同步方式:同步、异步 总线复用:地址、数据、控制线复用 信号线数:三总线所有信号线总数 总线控制方式:突发工作、仲裁方式等 其他指标:带载能力、电源电压等
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四、总线标准
1、概念:
系统与模块、模块与模块之间的一个互连的标 准界面,能够隐藏符合标准的部件内部的操作细 节。
汉语

法语





俄语
困 难
3.1 总线的基本概念
采用总线的必要性
分散连接 vs 总线连接
英语
汉语
法语
日语
俄语
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总线:汉语
3.1 总线的基本概念
采用总线的必要性

第3章系统总线-精选

第3章系统总线-精选

如ISA、PCI等。
通信总线(I/O总线)
I/O device
I/O device
是指计算机系统之间或计算机 系统与其他系统(如控制仪表 等)之间的通信传输线。
通信总线
IDE、SCSI、USB、RS-232
通信总线
用于 计算机系统之间 或 计算机系统 与其他系统(如控制仪表、移动通信等) 之间的通信
总线主设备发出地址信号后,总线上的所有部件均 感受到该地址信号,但只有经过译码电路选中的部 件才接收主设备的控制信号,并与之通信。
地址总线是单向的,即地址信号只能由总线主设备 至从设备。地址总线也是三态的,非主设备部件不 能驱动地址总线。
3.3 总线特性及性能指标
3.3.1 总线物理实现
CPU 插件板
片内总线
寄存器之间、寄存器和算逻单
元ALU之间都有总线连接。 主机
系统总线
processor
系统总线 memory
是指CPU、主存、I/O(通过 I/O接口)各大部件之间的信 息传输线。
又叫板级总线和板间总线
I/O Interface (adapter)
I/O Interface (adapter)
AGP、SCSI、USB
AGP:Accelerated Graphics Port——加速图形接口, 专为提高视频带宽而设计的总线规范。它采用点对点连接, 连接控制芯片组和AGP显示卡,因此严格说AGP不能称 为总线,而是一种接口标准。
SCSI:Small Computer System Interface—小型计算 机系统接口。SCSI总线主要用于光驱、音频设备、扫描仪、 打印机以及像硬盘驱动器这样的大容量存储设备等的连接, 是一种直接连接外设的并行I/O总线。

理解计算机中的系统总线

理解计算机中的系统总线

理解计算机中的系统总线计算机中的系统总线是一种用于数据传输的重要组件,它负责连接计算机内部各个硬件设备,实现它们之间的数据通信和信息传递。

在现代计算机中,系统总线被广泛应用于各种设备和子系统之间的连接以及数据传输过程中。

一、系统总线的定义和作用系统总线是计算机内部各个硬件设备之间传输数据的路径,它连接着CPU、内存、硬盘、显卡等各个部件,发挥着至关重要的作用。

系统总线主要承担以下几个方面的功能:1. 数据传输:系统总线负责在计算机内部各个设备之间传输数据和信息。

它通过一系列的电子信号和电压变化来传递二进制数据,实现设备之间的信息交换。

2. 地址传输:在计算机内部,每个设备都有自己的地址。

系统总线可以将地址信息传递给相应的设备,使得设备能够识别并进行相应的操作。

3. 控制信号传输:系统总线还承担着传输各种控制信号的功能。

这些信号可以用来控制设备的读写操作、中断请求、时钟同步等。

二、系统总线的类型和特点根据传输方式和数据传输速度的不同,系统总线可以分为并行总线和串行总线。

1. 并行总线:并行总线是一种同时传输多个数据位的数据传输方式。

它将数据划分为多个位,利用多个导线同时传输。

由于数据位数较多,传输速度相对较快,但受制于导线数量的限制,传输距离较短。

2. 串行总线:串行总线是一种逐位传输数据的数据传输方式。

它将数据转化为位流进行传输,每次只传输一个数据位。

串行总线由于只需要一条导线传输数据,可以实现较高的传输距离,但传输速度相对较慢。

总线技术的发展使得计算机内部的数据传输速度不断提高,同时也为计算机的扩展和升级提供了便利。

现如今,常见的系统总线类型有PCI总线、USB总线、SATA总线等,它们在数据传输速度、传输距离和设备兼容性等方面有着不同的特点。

三、系统总线的工作原理系统总线的工作原理涉及到信号线、控制线、数据线等多个方面的内容。

1. 信号线:系统总线中的信号线主要用于传输控制信号和时钟信号。

这些信号线一般包括地址线、数据线、中断线、复位线等,通过它们可以实现对设备的控制和数据的传输。

LIN总线系统简析PPT课件

LIN总线系统简析PPT课件

LIN总线是一种辅助的串行通信总线网络,多用于不需要CAN总 线的带宽和多功能的场合,LIN的目标是为现有汽车网络(例 如CAN总线)提供辅助功能
LIN典型的应用是车上传感器和执行器的联网,LIN属于汽车上
的A级网络。
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2.LIN总线的特点
(1)工作方式:LIN总线为单主/多从方式;CAN总线为多主或主/从方式。 (2)数据传输线:LIN总线为单线传输;CAN总线为双线传输。
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带有从控制单元回应的信息,LIN从控制单元会根据识别码给这个回应提供信息
(2)带有主反馈的空调装置LIN信息传递流程——主控制单元向LIN总线系统 发送鼓风机转速信号
主控单元向LIN总线系统发送鼓风机转速信号
① 空调装置在LIN总线系统上发送信息标题——调节新鲜空气鼓风机的等级。 ② 空调装置发送所希望的鼓风机等级。 ③ 新鲜空气鼓风机读取信息,相应地控制鼓风机。
⑤只能按照主节点的要求同其他从节点进行数据交换。
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注意:只有当LIN主节点发送出主任务(起始报文或信息标题)后,从节点才会反应。
2.LIN总线系统的物理结构
从节点
主节点
二极管的作用?
节点数为什么 不能太多?
当VBAT为低时(本地节点断电或断路等)防止LIN 总线驱动节点的电源线,从而大大增加总线负载
(3) LIN主控制单元的环境条件可能会改变信息的顺序。如:点火开关接
通/关闭;自诊断已激活/未激活;停车灯接通/关闭。
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三、LIN总线在实车上的应用
1.在奥迪A6L轿车上的应用
奥迪A6L防盗系统中的LIN总线系统

第3章+微型计算机总线

第3章+微型计算机总线
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,以加速数据传输。
2019/11/3
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一、PCI总线的特点
PCI总线的主要参数如下: • 总线时钟频率33MHz/66MHz; • 最大数据传输速率在时钟频率为33MHz时为132MB/s
(32位)或264MB/s(64位); • 采用与时钟同步的方式; • 数据总线的宽度为32位/64位; • 具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力; • 能支持64位寻址能力; • 具有完全的多总线主控能力; • 能自动识别外设(即插即用功能); • 能实现中断共享等。
提高了微机的可扩展性。
2019/11/3
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3.1.3 微型计算机总线的组成
一、数据总线(Data Bus)
• 数据总线一般采用双向三态逻辑,用来传送数据。数据总线 的宽度(位数)反映了总线传输和处理数据的能力,是总线 性能优劣的主要指标。
二、地址总线(Address Bus)
• 地址总线一般采用单向三态逻辑,用来传送地址信息。地址 线的宽度(位数)决定了微型计算机系统的寻址范围,是衡 量微型计算机系统规模的重要指标之一。
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A0
3.2.2 ISA工业标准总线
工业标准体系结构ISA(Industry Standard Architecture) 总线。
一、16位ISA总线的特点 • 1、总线支持力强,支持64KB的I/O地址空间、24位存储器
地址空间、8/16位数据存取、15级硬件中断、7个DMA通道 等。 • 2、16位ISA总线是一种多主控(Multi Master)总线,可 通过系统总线扩充槽中的的信号线实现。除CPU外,DMA 控制器、刷新控制器和带处理器的智能接口卡都可以成为 ISA总线的主控设备。 • 3、支持8种类型的总线周期,分别为8/16位的存储器读周期、 8/16位的存储器写周期、8/16位的I/O读周期、8/16位的I/O 写周期、中断请求和中断响应周期、DMA周期、存储器刷 新周期和总线仲裁周期。

内部总线,系统总线,外部总线

内部总线,系统总线,外部总线

内部总线,系统总线,外部总线任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。

为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。

采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。

----微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。

内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。

----另外,从广义上说,计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。

并行通信速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通信速率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。

串行通信一般可分为异步模式和同步模式。

----随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机总线技术种类繁多,各具特色。

下面仅对微机各类总线中目前比较流行的总线技术分别加以介绍。

一、内部总线----1.I 2C总线----I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。

它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。

在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。

----2.SPI总线----串行外围设备接口SPI(serial peripheral interface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。

第3章系统总线ppt课件

第3章系统总线ppt课件

SCSIⅡ 控制器
ISA、EISA …
多媒体 高速局域网 高性能图形
图文传真
8 MHz的16位数据通路
Modem …
3. PCI 总线结构
3.4
系统总线
CPU
存储器
PCI 桥
标准总线 33 MHz的32位数据通路 控制器
PCI 总线
SCSIⅡ 控制器
8 MHz的16位数据通路
多媒体 高速局域网 ISA、EISA
接收方 用系统 时钟后沿 判断、识别
异步 允许不同速度的模块和谐工作 增加一条 “等待”响应信号WAIT
以输入数据为例的半同步通信时序 3.5
T1 主模块发地址 T2 主模块发命令 Tw 当 WAIT 为低电平时,等待一个 T Tw 当 WAIT 为低电平时,等待一个 T
T3 从模块提供数据 T4 从模块撤销数据,主模块撤销命令
排队器
二、总线通信控制
3.5
1. 目的 解决通信双方 协调配合 问题
2. 总线传输周期
申请分配阶段 主模块申请,总线仲裁决定
寻址阶段
主模块向从模块 给出地址 和 命令
传数阶段
主模块和从模块 交换数据
结束阶段
主模块 撤消有关信息
3. 总线通信的四种方式
3.5
同步通信 由 统一时标 控制数据传送 异步通信 采用 应答方式 ,没有公共时钟标准 半同步通信 同步、异步结合 分离式通信 充分 挖掘 系统 总线每个瞬间 的 潜力
3.3
ISA
模块 标 模块
EISA

总 线
VESA(LV-BUS)

标 PCI
系统 面
系统 准 AGP
RS-232

LXI总线在自动化测量中的应用

LXI总线在自动化测量中的应用
扩展 ) 。 独 立 L I 器 分 为全 机 架 或 半 机 架 宽 度 , 度 上 有 1 X 仪 高 U、 2 3 和 4 几 种 ( 以装 入 前 面 板 显 示 和 键 区 ) 因 而 能容 U、 U U 足 。 易 地将 各 种 功 能 的模块 混 装 在机 柜 中。也可 放 在夹 具 中 , 挂在 墙 上 , 附 在某 些 设 备 的 小 型 装 置 上 。 所有 信 号 连 接 输 入 和 或 输 出 都 在 前 面板 上 , 电源 、 O、 发 总 线 及 网线 接 口 ( J 4 ) I 触 / R 一 5 连 接 在 后 面 。 与 V I P I 限 于特 定 模 块 尺 寸 不 同 , X X 和 X 受 L I 的 尺 寸 能完 全 符 合 应 用 的 需 要 。图 2为 一种 基 于 I I J 的仪 器 x 样式
Th p i a i n o e a pl to fLXI i u o a i e s e e t c n a t m tc m a ur m n
Z HANG in ,W ANG Xi gl n ,L ANG u La g n —a g I i J n,W U W e — i n bn
公 司提出的总线规 范) 器体 积和重量大 , 据传输速 度慢 , 仪 数 要G I PB卡 和 电缆 来 实 现 程 控 . 要 昂 贵 的 电 缆 , 有 时 需 要 需 且 电缆 多 ( 于 被 测 端 口与 综 合 测 试 系 统 的距 离较 远 ) 总 线 最 由 ,
多支持 l 4个 终 端 , 件 标 准 化 程 度 不 高 , 器 非 模 块 化 , 软 仪 维
V 差 。 XI
测 量 仪 器 的 总线 技 术 主 要 经历 了 G I ( 用 仪 器 总线 ) PB 通 、
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数据总线DB(Data Bus) 地址总线AB(Address Bus) 控制总线CB(Control Bus)
3.2 总线的分类
2.系统总线
数据总线
8位、16位、32位、64位等
通常由一组控制线、一组数据线和一组地址线构成。 承载在源和目部件之间传输的信息 双向 与机器字长、存储字长有关 数据总线的宽度反映一次能传送的数据的位数 源/目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址 单向 与存储地址、 I/O地址有关
第3章 系统总线
3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标
3.4 总线结构
3.5 总线控制
主要内容
总线的基本概念 总线的分类 总线的组成及性能指标 总线结构 总线判优控制和总线通信控制

重点及难点
重点 – 总线的组成、总线控制(判优和通信)
难点
数据终端设备(计算机)和数据通信设备 (调制解调器)之间的标准接口
普通无屏蔽双绞线 带屏蔽双绞线 最高 1.5 Mbps (USB1.0) 12 Mbps (USB1.0) 480 Mbps (USB2.0)
USB
总线标准ISA --Industrial Standard Architecture
3. 以存储器为中心的双总线结构框图
系统总线
3.1
I/O接口

I/O接口
CPU
存储总线
主存
I/O 设备1 … I/O 设备n
3.2 总线的分类
一、按连接部件分为:
1.片内总线 2.系统总线 3.通信总线
芯片内部 的总线
CPU芯片内部,在 计算机各部件之间 的信息传输线 各个寄存器、ALU、 又称板级总线或板间总线

四、总线标准
3.3
ISA
模块
系统
标 准 界 面
模块 总 线 标 准
EISA
VESA(LV-BUS) PCI AGP RS-232
系统
USB
四、总线标准
总线标准 ISA(AT) 数据线 16 32 32 32 64 32 总线时钟 8 MHz(独立) 8 MHz(独立) 32 MHz(CPU) 33 MHz(独立) 66 MHz(独立) 66.7 MHz(独立) 133 MHz(独立)
3.2 总线的分类
并行传送
并行传送比串行传送速度快,系统总线都采用并行传送。
串行传送
3.3 总线特性及性能指标
一、总线物理实现
CPU 插板 主存 插板 I/O 插板
BUS
主板
二、总线特性
1. 机械特性
3.3
尺寸、形状、管脚数 及 排列顺序
2. 电气特性
3. 功能特性 4. 时间特性
传输方向 和有效的 电平 范围 地址 数据 控制
– 总线通信控制
3.1 总线的基本概念
一、引入:总线是用来连接各个部件的
部件的互连 部件的外部特征 部件的功能
通过功能了解部件与部件之间有哪些信息交换
计算机的三大部件及其功能
CPU:指令执行和数据加工 MM:存放指令和数据 I/O:输入数据和指令,输出程序的结果 计算机的所有功能都通过CPU执行保存在存储 器中的一串指令来实现的
性能下降的原因:传输性能=min{各个部件传输性能} 1. 总线上连接的设备越多,传输延迟就会越大。 单总线结构多数被小型计算机或微型计算机采用 2. 总线上挂接大量高速设备后,单一总线无法满足系统 要求。
一、单总线结构
单总线(系统总线)
I/O接口
I/O接口 …
I/O接口
CPU
主存
I/O 设备1 I/O 设备2 … I/O 设备n
每根传输线的 功能
信号的 时序 关系
三、总线的性能指标
尽管有许多不同的总线实现方式, 但总线设计的基本要素 和考察其性能的指标都是一样的。
3.3
三、总线的性能指标
1. 总线宽度
3.3
数据线 的根数(8位/16位/32位…)
2. 标准传输率 每秒传输的最大字节数(MBps) (总线带宽) 33MHz,总线宽度 5分钟发一辆车,每辆车最多 50人, 同步、不同步 3. 郑焦高速每车道最多每 时钟同步/异步 例:总线工作频率为
并行
四、总线结构的计算机举例
1. 面向 CPU 的双总线结构框图
中央处理器 CPU
3.1
I/O总线
M 总 线
主存
I/O接口
I/O接口

I/O接口
I/O 设备1
I/O 设备2

I/O 设备n
2. 单总线结构框图
单总线(系统总线)
3.1
I/O接口
I/O接口 …
I/O接口
CPU
主存
I/O 设备1 I/O 设备2 … I/O 设备n

控制线中典型的信号
时钟:用于总线同步。 复位:初始化所有设备。 总线请求:表明发出该请求信号的设备要使用总线。 总线允许:表明接收到该允许信号的设备可以使用总线。 中断请求:表明某个中断正在请求。 中断回答:表明某个中断请求已被接受。 存储器读:从指定的主存单元中读数据到数据总线上。 存储器写:将数据总线上的数据写到指定的主存单元中。 I/O读:从指定的I/O端口中读数据到数据总线上。 I/O写:将数据总线上的数据写到指定的I/O端口中。 传输确认:表示数据已被接收或已被送到总线上。
特点
•速度快 •支持无限突发传输方式 •支持并发工作
3.4 总线结构
一、单总线结构
•早期计算机采用单总线结构。 •CPU、主存与I/O模块之间的传送都通过一组总线进行。 •PDP-11和国产DJS183机采用该结构。
优点:体系结构简单、便于扩充 缺点:所有传送都共享一组总线极易使总线成为整 个系统的瓶颈,使性能下降 。
A8

B8
G DIR


3.2 总线的分类
三、按数据传送格式分为:
并行总线:并行总线的数据线有多条,可同时传送多个二进制位, 通常数据总线上可同时传送的二进制位数称为数据通路 的宽度; 系统总线一般是并行总线,其数据通路的宽度与CPU一 致,并为字节的整数倍。
串行总线:串行总线中的数据线只有一条,只能串行地逐位传送数 据或有两根数据线,分别实现两个方向的数据传输。 外部总线多用串行总线,节省线路成本,实现远距离传 述,显然串行总线的传输速度低于并行总线。
地址总线的宽度反映最大的寻址空间(存储单元数) 例:地址总线为20根,则存储单元有220个
控制对数据线和地址线的访问和使用。 由于数据线、地址线都是被挂在总线上为所有部件所 共享的, 控制总线 用来传输定时信号和命令信息 有出 有入 如何使各部件能在不同时刻占有总线使用权, 存储器读、存储器写 需要依靠控制总线来完成。 总线允许、中断确认 中断请求、总线请求
并发、自动、仲裁、逻辑、计数
负载能力
四、总线标准
•为什么要制定总线标准?
为了便于机器的扩充 新设备的添加
3.3
便于灵活组成系统
•哪些总线是标准的?
主板上的CPU-MM总线经常是特定的 专用总线,不可以被标准化 I/0总线和底板式总线通常可以在不同计算机中 互用,通常是标准总线
四、总线标准
概念:系统与各模块、模块与模块之间 的一个互连的标准界面。 界面的任一方只需根据总线标准的要求 完成自身一方接口的功能要求,而无须 了解对方接口与总线的连接要求。 按总线标准设计的接口可视为通用接口。
IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标 准。所以也叫AT总线。
ISA的时钟频率为8MHz,共有98根信号线。数据线 和地址线分离,数据线宽度为16位,可以进行8位或16 位数据的传送,所以最大数据传输率为16MB/s。 没有支持仲裁的硬件逻辑,不能支持多台主设计系 统。 ISA属系统总线标准。

三态门电路
三态门: 具有三种逻辑状态的门电路。 输出为:0 状态、1状态、与输入信号隔离状态。
输入 输出 Q 0 1 Z
D
Q
G 0 0 1
D 0 1
G
当控制信号/G为低电平(0) 三态门的输入D 被送到总线上,输出Q。
3.2 总线的分类
二、按传送方向分为:单向总线、双向总线。
单向总线:总线上的信号只能向一个方向传送,如地址总线。
总线是连接各个部件的信息传输线, 是各个部件共享的传输介质, 它能够分时接收和发送各种信号。
递信号。 任意时刻只能有一个设备向总线发送信息 三、总线上信息的传送(按数据传送方式分类) 分时:在某一时刻只允许有一个部件将 •系统瓶颈 信号送上总线。 串行 多个部件可以同时从总线接受相同的信息 •广播式 共享:总线所连接的各部件都通过它传 总线有两个特点
指令部件等各元件 之间的总线连接
用于 计算机系统之间 或 计算机系统与其他 连接 CPU、存储器 系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信 和各种I/O模块等 主要部件的总线 串行通信总线
传输方式
适用于远距离通信
并行通信总线
适用于近距离通信(<30米)
总线
,速度高。 传输距离较短,速度较高。 传输距离远,速度较低。
A1 A2 Y1 Y2
输入
G 0 0 1 A 0 1 任意
0 1 高阻
A8

输出 Y
Y8
G
3.2 总线的分类
二、按传送方向分为:单向总线、双向总线。
双向总线:总线上的信号可以向两个方向上传送,如数据总线。
A1 B1
控制输入
A2
B2
操作
G 0 0 1 DIR 0 1 任意 × 输入信号B 到 A 输入信号A 到 B 隔离
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