北京交通大学：《计算机硬件技术基础》第三章 微机的总线与主板

算 机 硬 第三章微机的总线与主板 2件 ) 按 本章主要讲 木述微机总线的概 基。念、主板结构 础芯片组、常见主 板、B|OS等

第三章 微机的总线与主板 本章主要讲 述微机总线的概 念、主板结构、 芯片组、常见主 板、BIOS等。 计 算 机 硬 件 技 术 基 础

本章学习的重点及要求 总线 计·功能、定义和分类,总线的三个组成部分 算·掌握ISA、PC和AGP总线的规格和特点 机>芯片组 芯片组(南桥和北桥)的基本功能。 掌握Inte的常用芯片组的基本特点。 技 米>主机板 基·构成和各部分的功能 础 了解主板的技术术语和特点 ■掌握主板上各个设备接口的用途。 第2页

第 2 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 本章学习的重点及要求 ➢总线 ▪ 功能、定义和分类，总线的三个组成部分。 ▪ 掌握ISA、PCI和AGP总线的规格和特点。 ➢芯片组 ▪ 芯片组(南桥和北桥)的基本功能。 ▪ 掌握Intel的常用芯片组的基本特点。 ➢主机板 ▪ 构成和各部分的功能。 ▪ 了解主板的技术术语和特点。 ▪ 掌握主板上各个设备接口的用途

3.1总线系统 定义和特点 4总线的定义 针 总线就是各种信号线的集合,是计算机各部件之间传送数 据、地址和控制信息的公共通路。通常根据传送信号的不同 将它们分别称为地址( address bus)、数据( data bus)和控制 ( Control bus)=大总线,总线是数据总线、地址总线和控制 总线的总称 总线的特性: 技 高速:满足CPU的外部访问要求 标准:使得不同的设备可以和计算机主机系统连接 基础 公共:全部外部设备共同使用 第3页

第 3 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 3.1 总线系统 ——定义和特点 总线的定义： 总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数 据、地址和控制信息的公共通路。通常根据传送信号的不同 将它们分别称为地址(address bus)、数据(data bus)和控制 (Control bus)三大总线。总线是数据总线、地址总线和控制 总线的总称。 总线的特性： ——高速：满足CPU的外部访问要求 ——标准：使得不同的设备可以和计算机主机系统连接 ——公共：全部外部设备共同使用

3.1总线系统 线的作用 数据总线双向——传送的内容 计算机 CPU取指令时——用于传送指令代码 C門U访问存储器时——用于传送数据 /O操作时——用于传送外部数据 >产生中断时——用于传送中断向量 硬?地址总线单向一传送的地点 存储器访问——传送存储器地址 件技术基础 >W/O访问——传送/O地址 控制总线—传送的方向和内容定义 传送的是CPU和其它控制芯片发出的各种控制信号 读写(WR)、存储器或)O口访问(MO 中断请求、DMA请求、DMA应答等 >时钟、复位等 第4页

第 4 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 数据总线 双向——传送的内容 ➢ CPU取指令时——用于传送指令代码 ➢ CPU访问存储器时——用于传送数据 ➢ I/O操作时——用于传送外部数据 ➢ 产生中断时——用于传送中断向量 地址总线 单向——传送的地点 ➢ 存储器访问——传送存储器地址 ➢ I/O访问——传送I/O地址 控制总线 ——传送的方向和内容定义 传送的是CPU和其它控制芯片发出的各种控制信号： ➢ 读/写(W/R)、存储器或I/O口访问(M/IO) ➢ 中断请求、DMA请求、DMA应答等 ➢ 时钟、复位等。 3.1 总线系统 ——三总线的作用

3.1总线系统 时序举例 总线工作过程举例 一个简化的存储器读周期——如取指令、取操作数 计盒机硬件技术 时钟 地址有效 地址总线,输出存储器物理 地址。通过总线传送到存储器 控制总线中的存储器读信号有 效。其他控制信号无效 数据总线。存储器输出的数据 基础 〈数据 到数据总线 一个完整的总线周期 第5页

第 5 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 总线工作过程举例 一个简化的存储器读周期——如取指令、取操作数 3.1 总线系统 ——时序举例 时钟 地址总线，输出存储器物理 地址，通过总线传送到存储器 控制总线中的存储器读信号有 效，其他控制信号无效 数据总线，存储器输出的数据 到数据总线 地址有效 数据 一个完整的总线周期

3.1总线系统 分类 4>片内总线 计2在CP内部,這存器之间和盒术部A山与控制部 线) 机>系统总线(前端总线) 一般为cPU与存储器(L2 Cache)、芯片组之间的连接总 线。是CPU的数据、指令等传输通道,也是O总线的过 度总线 技>O总线 主机与外部设备之间的连接总线。微机目前使用的O总 基线主要是C和SA 、>其他符合应总线概含的数据道 第6页

第 6 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 ➢片内总线 在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部 件之间传输数据所用的总线称为片内总线(芯片内部的总 线)。 ➢系统总线(前端总线) 一般为CPU与存储器(L2 Cache)、芯片组之间的连接总 线。是CPU的数据、指令等传输通道，也是I/O总线的过 度总线。 ➢I/O总线 主机与外部设备之间的连接总线。微机目前使用的I/O总 线主要是PCI和ISA。 ➢其他符合总线概念的数据通道 包括USB、SCSI等。 3.1 总线系统 ——分类

3.1总线系统 微机总线之间的关系 控制器 (含在芯片组内) 计盒机硬件技术 ●a oooooo L2 CPU 系统总线 Cache RAM I/0设备 基础 含在芯片组内)/0总线驱动器 控制器 键盘 鼠标 适配器等 第7页

第 7 页 计算机硬件技术基础 系统总线 I/O总线 RAM 控制器 （含在芯片组内） 控制器 （含在芯片组内） L2 Cache I/O 设 备 驱动器 键盘 鼠标 适配器等 CPU 3.1 总线系统 ——微机总线之间的关系

31.1总线的主要参数 y总线位宽 计送的数据位数。位宽越宽则总线 算每秒数据传输率越大。 机“>总线时钟频率 总线的工作时钟频率以MHz 为单位,工作频率越高则总线工 件作速度越快 技>总线带宽 带宽实质上指的是给定时间内可以发送的最大数据量, 即我们常说的每秒钟传送多少MB的最大稳态数据传输率。 基础 总线带宽-线的位宽×总线的工作时钟频率。 第8页

第 8 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 ➢总线位宽 总线宽度指的是可以同时发 送的数据位数。位宽越宽则总线 每秒数据传输率越大。 ➢总线时钟频率 总线的工作时钟频率以MHz 为单位，工作频率越高则总线工 作速度越快。 ➢总线带宽 带宽实质上指的是给定时间内可以发送的最大数据量， 即我们常说的每秒钟传送多少MB的最大稳态数据传输率。 总线带宽=总线的位宽×总线的工作时钟频率。 3.1.1 总线的主要参数

3.12系统总线 系统总线——又称前端总线(FSB: Front side Bus),目 计:前用于连接CPU与RAM(+是12cae.在主板上系统 系统总线的时钟频率 系统总线的设计频率一般取决于当时RAM的速度 以400M的 Pentium为例:当时的存储器采用的是 件,PC10o的DRAM,使用ne440芯片组 技 100 总线接口k1001z PC100 基础 时钟 1×4 系统总线/nte|440 芯片组(北桥 SDRAM Pentium I 400MHz 第9页

第 9 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 系统总线——又称前端总线(FSB: Front Side Bus)，目 前用于连接CPU与RAM (一般是L2-Cache)。在主板上系统 总线是主干，其它总线是其支干。 ➢系统总线的时钟频率 系统总线的设计频率一般取决于当时RAM的速度。 以400M的Pentium II 为例：当时的存储器采用的是 PC100的SDRAM，使用Intel 440 芯片组： 3.1.2 系统总线 Pentium II 400MHz X4 100 MHz 时钟 总线接口 Intel 440 芯片组(北桥) PC100 SDRAM 100MHz 系统总线

3.1.2系统总线 早期CPU的系统总线 由于CPU速度的发展高于存储器速度的发展从nte 计80486开始CPU采用倍频技术 Pentium4之前系统总线 CPU CPU主频系统总线位宽系统总线频率 nt386162532位16-25 件,[hn48625-10032位2-50 技 Pentium77~20064位 60~66 Petm23345064位610 基础 Pentium4507364位10013 从 Pentium4开始,系统总线频率高于CPU外频。 第10页

第 10 页 计 算 机 硬 件 技 术 基 础 3.1.2 系统总线 ——早期CPU的系统总线 Intel 386 16~25 32位 Intel 486 25~100 32位 Pentium 77~200 64位 16~25 25~50 60~66 Pentium II 233~450 64位 66~100 Pentium III 450~733 64位 100~133 CPU CPU主频 系统总线位宽 系统总线频率 由于CPU速度的发展高于存储器速度的发展,从Intel 80486开始，CPU采用倍频技术。Pentium 4 之前系统总线 频率和CPU外频相同。 从Pentium 4 开始，系统总线频率高于CPU外频