2014计算机三级《PC技术》考试要点:系统总线与外设接口
在微机中连接CPU、内存、外存、各种I/O接口的信号及其控制电路称为系统总线。系统总线包括数据总线、地址总线和控制总线。其中,数据总线是双向三态(高电平、低电平和高阻)的,地址总线是单向的(从CPU输出),控制总线按其功能,有从CPU发出的,也有向CPU输入的状态或请求信号。此外,系统总线还包括各种电源线、地线等。
2.ISA(Industry Standard Architecture)总线
ISA总线是286机采用的总线,为了与PC/XT机兼容,除保留原XT机的62线插槽外,还增加了一个36线插槽,共计98线。所以ISA插卡也是98线。
ISA总线的数据位宽为16位,地址线为24条,供I/O插卡使用的硬中断为11级。因为在IRQ0~IRQ15中,除IRQ0(定时器通道0中断),IRQ1(键盘中断),IRQ2(8259级联),IRQ8(实时时钟中断),IRQ13(协处理器中断)外,可提供给I/O插卡用的最多为11个。
3.PCI(Peripheral Component Interconnect)局部总线
为了改进ISA总线的性能,曾推出扩展的ISA总线,即EISA总线,但由于其结构复杂,成本高,未能广泛推广;IBM公司为PS/2机设计的微通道结构(MCA)总线,因与ISA总线不兼容而无法推广;美国的视频电气标准协会(VESA)推出的VESA局部总线,在性能上也不是最优;目前在奔腾机上广泛采用的局部总线是PCI,目前流行的规格是电源电压为5V,数据位宽为32位(电源电压可以是3.3V,数据线位宽可以是64位)。
PCI总线的特点是:
①采用PCI桥芯片将CPU与PCI总线隔率开,保证了PCI总线的负载性能良好,它可以带10个负载;
②PCI桥就是PCI总线控制器,它支持外部设备与CPU并发工作;
③具有“即插即用”功能,就是外设控制卡插入PCI接口后,可立即被系统调用,用户不用担心发生I/O地址冲突等问题;
④PCI是独立于CPU的总线,其性能指标与CPU及系统时钟无关。⑤支持3.3V工作电压,以满足节能的绿色计算机的要求。
4.串行通信协议
异步串行通信协议又称为起停式协议,用于按字符传输,在字符之间是不同步的,只保证字符内各比特之间的同步传输。其通信参数有数据位数、有无奇偶校验、停止位数、波特率等。
面向比特的同步通信协议,可实现对比特流的透明传输,比较著名的有高级数据链路控制协议ALDL(High-Level Data Control),其传输的帧格式以一个字节的01111110B作为开始和结束标志,包括1~2字节的地址段,1字节的控制段,若干字节的数据段和2字节的CRC校验段。
5.串行接口标准
目前普遍采用的串行通信接口标准是RS-232-C,它使用DB-25连接器,对25条信号线作了明确的定义。在微机的串行通信中常用的信号只有9个,所以在PC机中,也使用9芯连接器。RS-232-C信号的输入输出方向是以数据终端设备DTE为标准的,因此当两台计算机通过RS-232-C互连时,有关的输入输出信号(例如发送和接收)应该交*连接,这又称为无调制解调器连接。RS-232-C采用负逻辑,-15~-3V表示逻辑1(即断开状态),+3~+15V表示逻辑0(即接通状态)。
为了提高串行通信的抗干扰性,又提高了RS-423和RS-422标准,前者采用非平衡驱动和差分接收;后者采用平衡驱动和差分接收,能有效的抑制共模干扰,提高了传输速度和传输距离。当然,RS-422性能更好,也更流行。
6.可编程串行通信接口芯片8251和8250
8251和8250都是可编程的串行通信接口芯片,专门负责串行通信的处理任务,从而减轻CPU的负担。8251支持同步和异步通信,8250支持异步通信。
8251芯片的时钟信号CLK为其内部提供定时,在同步通信时,CLK应大于发送器和接收器输入时钟频率的30倍;在异步方式时,必须大于发送时钟和接收时钟的4.5倍。在同步方式下,发送时钟的频率和接收时钟的频率分别等于发送和接收的波特率;在异步方式下,发送时钟的频率和接收时钟的频率可以是发送和接收波特率的1、16、32或64倍。
PC机中的串行异步通信接口是以8250芯片为核心的。它具有内部时钟产生电路,根据外部1.8432MHz的时钟频率,经16次分频,产生发送和接收时钟。8250内部有10个寄存器,共占用7个端口地址。
7.可编程并行接口芯片8255
8255有3个8位的并行端口:A口、B口和C口。8255有3种工作方式:方式0、方式1和方式2。
方式0———直接输入/输出方式,8255和外设之间无需联络信号。A口、B口和C口均可分别由控制字规定为输入或输出。
方式1———选通输入/输出方式,此时,C口的3~7位为A口8位数据的传输提供联络信号;C口的0~2位为B口的8位数据提供联络信号。
选通输入的时序是:
①外设通过STB信号将数据送入A口(或B口);
②A口(或B口)的状态标志IBF为1,表示输入缓冲器满,该状态信号可供程序查询;
③8255产生中断请求信号INTR,用于中断方式下,请求CPU从8255的A口(或B口)取走数据。选通输出的时序是:
①当CPU向A口(或B口)输出数据后,OBF为0,表示输出缓冲区满,此信号可供程序查询,或将A口(或B口)中的数据打入外设。
②当外设取走数据后,向8255送来确认信号ACK;
③8255产生中断请求INTR,告诉CPU可以输出下一个数据到8255的A口(或B口)了。方式2———A口的双向工作方式,在这种工作方式下,A口既可输入,也可输出。由于要用到STB、IBF、OBF、ACK和INTR,共5条联络信号线,要占用C口的5位,C口只剩下3位了,因此,B口只能在方式0或方式1下工作,此时C口余下的3位可用作输入/输出线,也可做B口的联络信号。
8.8255的编程
8255有4个端口地址,从小到大依次为A口地址、B口地址、C口地址和控制口地址。控制口用来写入8255的工作方式控制字,即实现8255芯片的初始化。
在程序中可对C口按位置1或置0,方法是:D 7 =0,D 3 D 2 D 1 =所选择位的二进制编码,D 0 =1或0。
9.打印机并行接口标准
PC机所用的打印机接口标准是Centronics,来源于一家打印机公司的名字。它使用了36个引脚,但在PC机打印接口中则作了简化,使用了与RS-232-C相同的DB-25接头。一些高速激光打印机中则使用了SCSI接口。
10.SCSI接口
SCSI(Small Computer Standarcl Interface)是小型计算机标准接口,但已在微机中逐渐流行起来,是一种性能优良的I/O接口。
SCSI总线通过按ACAI协议而设计的标准控制器与设备相连,最多可接8个设备,其中一个标准控制器又通过SCSI主接口与主机相连,因此可连I/O设备的接口卡为7个,而一个SCˉSI标准接口卡又可以带多台设备。SCSI总线的主要特点是:
①一个SCSI接口卡可带多台设备;
②接在SCSI总线上的设备可以相互通信,而不增加主机的负担;③传输速率可达5MB/s以上;④采用50线电缆;
⑤在新标准SCSI-2和SCSI-3中,性能进一步提高,如增加了即插即用功能,支持光纤传输等。