第6章 总线及整机

18
6.3.2 SCSI总线和SAS总线
SCSI是一个高速智能接口，可以作各种磁盘、光盘、磁带 机、打印机、扫描仪条码阅读器以及通信设备的接口。SCSI是 处于主适配器和智能设备控制器之间的并行输入输出接口，一 块主适配器可以连接7台具有SCSI接口的设备。 SCSI可以采用单级和双级两种连接方式，单级连接方式最 大传输距离可达6m；双级连接方式最大传输距离可达25m。
19
6.3.3
通用串行总线USB
USB（universal serial bus）是Intel、DEC、 Compaq、Microsoft和IBM等公司1996年共同制定的串 行接口标准。 主要特点： 速度快； 连接简单快捷，可进行热插拔； 无须外接电源； 扩充能力强； 具有高保真音频； 良好的兼容性。 20

3
6.1.1 总线分类
按照总线在微机结构中所处的不同层次和位置,总线分为： 内部总线、局部总线、输入输出接口总线。 内部总线：CPU芯片内部各功能单元电路之间传送信息用的 总线。内部总线的对外引线就是CPU总线。根据使用功能CPU 总线分为地址总线、数据总线和控制总线。 局部总线：局部总线是在印刷电路板上连接主板上各个主要 部件的公共通路。表现为局部总线扩展槽。目前已经推出3代 局部总线。 输入输出接口总线：用于微机系统与外部设备或其他仪器仪 表的连接。如串行总线EIA-RS232，USB等。
15
PC的总线及整机结构
1 2 3 4 5 6
总线概述
局部总线 输入输出接口总线
Pentium微型计算机系统 PC主机结构及主板 PC的外存储设备 16
概述
• ATA总线和SCSI总线都是并行外部总线 • 两者都用于主机和硬盘的连接 • ATA用于微机系统，SCSI用于高性能计算机 、小型机、服务器和工作站中 • SATA和SAS分别是串行连接的ATA总线和SCSI 总线，是目前流行的硬盘接口
4
内部总线
5
局部总线
显卡插槽
PCI插槽
PCI-E插槽
硬盘 IDE连接器
内存条插座
6
输入输出接口总线 一、RS-232总线
二、IEEE1394总线
TPA TPB VG
三、 USB通用串行总线
TPA+ TPB+ VP
7
6.1.2 总线操作
请求总线
利用总线进行信息传送的主控模块申请总线，以便 取得总线控制权
6.5.1 PC机主机结构
微型计算机，或称PC机在不同场合，有不同的外围 配置，或因品牌不同而外型包装各异，但万变不离其宗。 PC机最主要核心部分只不过“三大件”：主机箱、监控器 (显示器)和键盘。再缩小点说，PC机只不过是一个主机箱 。键盘和监控器是其外部设备，一个作为数据输入，一个 作为数据输出并兼有监控作用。 主机的主要部件是：电源、CPU、（4条）内存条、（ 双）显卡、光驱和硬盘等，如下图所示。
6.5.5 主板上的总线扩展插槽
2. AGP扩展槽 AGP扩展槽如下图所示，每块主板只有1条AGP扩展槽，通常都是棕 色的。AGP扩展槽结构也与PCI、ISA完全不同，它不与PCI、ISA扩 展槽处于同一水平位置，而是内进一些，这使得PCI卡、ISA卡不可 能插得进去。随着显卡速度的提高，AGP扩展槽已经不能满足显卡 传输数据的速度，目前AGP显卡已经逐渐淘汰，取代它的是PCI Express显卡。
14
6.2.4 PCI Express总线
PCI Express是最新的总线和接口标准。 PCI Express总线是一种高速串行IO总线。PCI- E总线 继承了前两代局部总线的大多数优点，又吸收了近几年来 计算机体系结构研发的新成果。 PCI- E总线采用点对点 异步传输模式，将数据封装成数据包，在设备之间进行高 速串行传输。 PCI- E总线根据总线宽度的不同而有以下规格，PCI Express 1x(250Mbps)、2x、4x、8x、16x和32x。
30
6.5.2 主板的结构
31
6.5.3 常用的CPU及其在主板上的插座
Intel公司生产的CPU型号至80486为止，此后生产的CPU型号改 为Pentium(奔腾)。计算机技术发展很快，现在已有Pentium 4、双 核处理器Pentium E5800和Cori 2、四核处理器Cori i7等。微型计 算机常用的CPU的主要性能如下表。
最大特点：即插即用 13
6.2.3
视频接口总线AGP
AGP（Accelerated Graphics Port）就是Intel 公司于1996年7月开发的专为实现高速图形显示的视 频接口，习惯上称其为总线 AGP对内存实现流水线式的读/写，提高了数据传 输速率。同时AGP是高速图形适配器的一条专用信息 通道，不用与其他任何设备共享
信号线98根
16 位 插 槽 A1 外 B1 A1 单 位 ： mm 138.5 B31 10.16 8位 插 槽 A31 C1 A31 D1 D18 扩展部分 C18 内
2.54
11
6.2.2 PCI局部总线
PCI局部总线是Intel公司为适应奔腾高性能而开发的32/64位总线。
12
PCI
ISA
信息传输
主控模块与访问模块之间进行数据传输
错误检测
8
总线的标准化与总线的性能指标
1.总线的标准化
不同厂商生产的相同功能的部件互 换使用 ——要求总线标准化。
2.总线的性能指标
(1)总线宽度：即总线位宽 ，能同时传送数据的二进制位数 ，单
位为位(bit) 。 (2)总线频率 :一秒钟能够传送数据的次数，通常用MHz表示 。 (3)总线带宽:每秒钟总线上可传送的数据总量即最大数据传输速 率，通常以MB/s为单位。 总线带宽＝(总线宽度/8)×总线频率
微机系统中的各种操 作，包括存储器读写以及 IO输入输出等，都是通过 总线进行的信息交换，统 称为总线操作。
总线仲裁
多个主控模块同时申请总线使用权时，系统根据某种 算法做出裁定，把总线的控制权赋予某个主控模块。
寻址(目的寻址)
主控模块取得总线控制权后，由该模块进行寻址 ，通知被访问的模块进行信息传输
IDE是把“硬盘控制器”和“盘体”集成在一起的硬盘驱动器的接 口总线，它通过40芯扁平电缆将磁盘驱动器或光盘驱动器连接到 主机系统上。一个IDE接口可连两个硬盘。 串行硬盘驱动器接口SATA（serial ATA）非常小巧，仅为7针插座， 在主板上标有SATA1、SATA2标志的7针插座就是SATA硬盘的数据线 接口，通过扁平的SATA数据线，即可与SATA硬盘连接。SATA采用 点对点的连接方式，每个SATA接口只能连接一块SATA硬盘。SATA 还有一大优势是支持热插拔。
28
6.5.1 主机结构
29
6.5.2 主板的结构
各种品牌的主板的基本组成都是相近的。主板上的器件很多， 分布各异，但都可以分解为下列几个部分： (1) CPU及其相关器件所组成的系统； (2) 总线扩展槽所形成的系统； (3) 主板上的存储器系统； (4) 芯片组(chipset)及其他芯片； (5) 跳线(jumper)及各种辅助电路 下图为某PC机的主板的布局。从图可见，主板上有，CPU插座、 北桥芯片、南桥芯片、4条内存插槽、PCI插槽、PCI-E 16x插槽、2 条PCI-E 1x插槽、6个SATA接口、IDE插槽和外置输入输出接口等。
35
6.5.4 主板上的芯片组
主板的性能取决于北桥芯片，主板支持外设功能的多 少则取决于南桥芯片。紧靠着CPU，上面覆盖着散热片的 芯片就是北桥芯片。而距离CPU较远，在局部总线扩展插 槽附近的芯片是南桥芯片，南桥芯片上面一般没有覆盖散 热片。 Intel公司的芯片组的命名规则是一个英文字母后跟 两个数字，其中英文字母代表针对的市场，第 1个数字代 表芯片组系列，第2个数字则代表芯片组的功能。在同一 个系列中，且英文字母相同的情况下，数字大的芯片组的 性能高于数字小的芯片组。 36
23
6.4.2 北桥-南桥构建的专用总线型微型计算机系统
24
6.4.3 IOH和ICH芯片组构建的微型计算机系统
25
6.4.4 单芯片组构建的微型计算机系统
26
PC的总线及整机结构
1 2 3 4 5 6
总线概述
局部总线 输入输出接口总线
Pentium微型计算机系统 PC主机结构及主板 PC的外存储设备 27
PC的总线及整机结构
1 2 3
总线概述
局部总线 输入输出接口总线
4
5 6
Pentium微型计算机系统 PC主机结构及主板 PC的外存储设备 21
各种I/O插口 显卡插槽
PCI插槽
PCI-E插槽 CPU插座
芯片组
硬盘 IDE连接器
内存条插座
22
6.4.1 北桥-南桥构建的PCI总线型微型计算机系统
6.5.5 主板上的总线扩展插槽
1. PCI总线扩展槽 Intel公司于1992年7月推出的PCI总线是为配合奔腾 芯片而设计的。PCI总线扩展槽如下图所示。 PCI总线的优点如下： ①即插即用(plug and play)——PCI总线有自动将增加的 PCI卡配置到系统中去的能力。 ②可使用在多处理器环境中，还可支持多媒体及数据量非 常大的应用。它能支持更多的局部总线。 PCI总线可与早期的ISA总线、EISA总线、VESA总线共存于 同一主板上。 ③PCI的扩展槽可以多达10个。 37
17
6.3.1 ATA总线 和SATA总线
ATA(advanced technology attachment)接口总线是Compaq公司 联合Westrn Digital公司专门为主机和硬盘连接而设计的总线， 也适用于光驱和软驱的连接，ATA也称为IDE（integrated drive electronics或inteligent drive electronics）。