總線控制器

微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中采用的標(biāo)準(zhǔn)總線種類很多，但采用最多的是以下幾種：

1、ISA總線

ISA(Industry Standard Architecture)即工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線，是IBM公司為其生產(chǎn)的PC系列微型機(jī)制定的總線標(biāo)準(zhǔn)。1981年IBM推出PC/XT時(shí)，采用XT總線，數(shù)據(jù)寬度為8位，時(shí)鐘頻率為4.77MHz，所以ISA又稱PC/XT總線。1984年又推出PC/AT時(shí)，在此基礎(chǔ)上擴(kuò)充為16位，6MHz的AT總線。AT的性能很好，被各種微型系統(tǒng)采用，所以就將AT和XT綜合設(shè)計(jì)為工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線ISA總線，時(shí)鐘頻率提高到8MHz。

2、MCA總線

ISA總線是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。IBM公司為了保護(hù)自身的利益，在1986年宣布PS/2機(jī)時(shí)，推出了一種相對(duì)封閉式的與ISA總線完全不同的全新的總線標(biāo)準(zhǔn)，稱為微通道結(jié)構(gòu)，即MCA(Micro Channel Architecture)。MCA總線是一種具有32位數(shù)據(jù)寬度的高性能總線標(biāo)準(zhǔn)，提供成組傳送方式，即burst mode，又叫猝發(fā)式或迸發(fā)式。MCA被公認(rèn)為是一種性能很好的總線，與ISA總線相比具有許多優(yōu)點(diǎn)。但由于它的封閉性及其他一些原因沒(méi)有發(fā)展起來(lái)，并且MCA與ISA不具有互換性。

3、EISA總線

1988年由COMPAQ、HP、AST、Epson、NEC等九家公司聯(lián)合推出的EISA(ExtendedIndustrial Standard Architecture)是對(duì)ISA總線的擴(kuò)展，是在ISA的基礎(chǔ)上擴(kuò)展成為高速的32位的總線體系結(jié)構(gòu)。其主要特點(diǎn)是保證了與ISA總線的向下兼容，其意義在于保護(hù)了用戶的投資。即ISA擴(kuò)充和有關(guān)的軟件的功能和特性都可以在EISA系統(tǒng)中保持有效，同時(shí)提供了較快的速度和較強(qiáng)的擴(kuò)展能力，因而EISA總線一直被廣泛應(yīng)用。

4．PCI總線

PCI(Peripheral Component Interconnect)即外部設(shè)備互連總線，是時(shí)鐘同步型輸入/輸出總線，用于連接微處理器和輸入/輸出設(shè)備。PCI總線是1992年6月由Intel公司提出的面向個(gè)人計(jì)算機(jī)的輸入/輸出總線。它不僅是為改善圖形或圖像的操作性能而設(shè)計(jì)，而是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)提供了解決性能改進(jìn)的方案。PCI總的設(shè)計(jì)思想是增加外設(shè)到CPU總線的數(shù)據(jù)傳輸量，與大量圖形、圖像處理相適應(yīng)，并且又與傳統(tǒng)兼容，使外設(shè)與CPU相對(duì)獨(dú)立，便于標(biāo)準(zhǔn)化。

PCI總線不直接與CPU局部總線相連，它是通過(guò)PCI橋接器與CPU總線信號(hào)相連。PCI總線時(shí)鐘為33MHz，與CPU時(shí)鐘無(wú)關(guān)，總線的數(shù)據(jù)寬度為32位，并可擴(kuò)展至64位，帶寬可達(dá)132MB/S-264MB/S，提高了高速數(shù)據(jù)傳輸通路。對(duì)于不需要高速的傳輸設(shè)備，仍可以采用標(biāo)準(zhǔn)總線ISA，EISA，MCA連接。通過(guò)PCI總線的標(biāo)準(zhǔn)總線橋接器與PCI相連接，PCI總線的結(jié)構(gòu)還可以擴(kuò)充，從而可以增加外設(shè)的數(shù)量。

PCI總線支持并發(fā)工作。如CPU要訪問(wèn)PCI總線上的設(shè)備，它可以把一批數(shù)據(jù)快速寫入橋接器的緩沖區(qū)，當(dāng)這些數(shù)據(jù)從緩沖區(qū)不斷寫入PCI上的設(shè)備時(shí)，CPU可以同時(shí)執(zhí)行其他操作。

在總線系統(tǒng)設(shè)計(jì)和總線使用中．有幾個(gè)必須注意的基本要素：

總線的寬度；

總線的類型；

總線的仲裁機(jī)制；

總線的定時(shí)方式；

總線的數(shù)據(jù)傳送方式。

從功能上看，總線控制器完成總線協(xié)議規(guī)定的任務(wù)，它有以下主要功能：

1、總線系統(tǒng)資源的管理

總線系統(tǒng)的資源主要有存儲(chǔ)空間、設(shè)備端口空間、通道、中斷等。總線控制器需要對(duì)資源進(jìn)行分配，對(duì)資源沖突進(jìn)行判定，需要對(duì)設(shè)備完成選擇、啟動(dòng)、復(fù)位等功能。

2、總線系純的定時(shí)

無(wú)論是同步總線還是異步總線，系統(tǒng)都必須有定時(shí)控制。所謂系統(tǒng)定時(shí)就是產(chǎn)生各種總線命令和標(biāo)識(shí)信號(hào)，協(xié)調(diào)設(shè)備的工作過(guò)程，輔助總線仲裁器工作，控制設(shè)備占用總線的時(shí)間，產(chǎn)生各種定時(shí)信號(hào)等。

3、總線的仲裁

當(dāng)總線中有若干個(gè)設(shè)備同時(shí)產(chǎn)生使用總線的請(qǐng)求時(shí)，需要對(duì)這些請(qǐng)求進(jìn)行仲裁，以確定哪一個(gè)設(shè)備可以處于優(yōu)先狀態(tài)，從而獲得總線使用權(quán)。

4、總線的連接

對(duì)于系統(tǒng)中存在多種總線，需要有總線控制器完成不同總線協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換；對(duì)于系統(tǒng)中有多條總線，總線控制器要完成這些總線之間的連接。

不管是哪一種形式的總線控制器，都可以采用3種控制方法：優(yōu)先權(quán)固定控制法、定時(shí)查詢計(jì)數(shù)法以及獨(dú)立請(qǐng)求控制法。

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