2011年计算机等级考试三级PC技术第三章要点(14)

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四、系统总线与外设接口:基本原理、ISA总线、PCI局部总线、串行接口、SCSI接口1.系统总线　　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。
, d' v: D" N( `/ ~# W　　2.ISA(Industry Standard Architecture)总线
; h& |# V2 ]9 |3 q0 m6 J8 v　　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。
4 L8 |6 _" _+ @5 \% A0 {　　3.PCI(Peripheral Component Interconnect)局部总线
+ B+ r7 `/ t; x　　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)。
% W6 K' @) O8 H5 e4 E' m4 a7 F　　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;
$ D' T4 ?6 C# s( |# n- T. i　　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。
+ a0 I) g" y6 i# |0 j- }　　4.串行通信协议
5 C9 F" M* H# G; U　　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。
- i2 L* U. N# V( K　　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。
7 H  R, E- n7 b　　6.可编程串行通信接口芯片8251和8250
' L! p2 p' d5 y- h; D: r: Q6 z　　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。
, B( q0 h0 ]9 B' j3 H% {( q# T　　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。

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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。
4 x! |. s1 M, s　　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。
$ X( g3 j' m, p. i　　选通输入的时序是:
( ?3 j" V% @' f& |　　①外设通过STB信号将数据送入A口(或B口);
, W" a' j/ {/ `1 `6 ~　　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。
! x  r+ I( x( U) q7 v　　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。
9 B0 [$ i4 M1 b" u" w) b　　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。
2 _2 w/ o& g# |; @( k　　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。
" l! L* T! A  K1 t- ^! D  h7 j- k　　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。
6 U! ?; N, P# p, a5 ^& ^, p　　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。