PCI底视图.docx

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PCI底视图

总线概述

CPU需要与各种外围硬件设备进行数据交换，如果每种设备都分别引入一组线路直接与CPU相连，将会导致系统线路杂乱无章。

为简化硬件电路和系统结构，计算机中引入了一组可供多种设备共同使用的数据传输线路（总线），CPU通过总线与各种外围硬件设备相连，并通过总线进行数据交换。

也就是说，总线是计算机中各部件之间传送数据的公共通路。

总线按功能分为五大总线：

1、地址总线

从CPU发出至各个I/O接口

地址总线上传送的是CPU向存储器、或I/O接口设备发出的地址信息，一般由CPU发出并被送往各个有关的内存单元、或者I/O接口，以实现CPU对内存或I/O设备的选址。

寻址能力是CPU特有的功能，地址总线上传送的地址信息是单向传输的。

其是采用单向传输，三态控制（即：

高、低电平，高阻）。

★CPU地址线数目决定了CPU选址的内存范围。

2、数据总线

数据总线是CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间传送数据信息（各种指令数据信息）的总线，这些信号通过数据总线往返于CPU与存储器、CPU与I/O接口设备之间，因此，数据总线上的信息是双向传输的。

★数据总线的宽度决定了CPU一次传输的数据量，也就决定了CPU的类型与档次。

3、控制总线

控制总线传送的是各种控制信号，有CPU至存储器、I/O接口设备的控制信号，有I/O接口送向CPU的应答信号、请求信号，因此，控制总线上的信息是双向传输的。

控制信号包括时序信号、状态信号和命令信号（如读写信号、忙信号、中断信号）等。

1、电源线

2、地线（GND）：

起屏蔽作用。

总线性能参数

总线的主要性能参数有总线带宽、总线位宽和总线工作时钟频率。

1、总线带宽

总线带宽也称总线传输速率，用来描述总线传输数据的快慢。

用总线上单位时间（每秒、S）可传送数据量的多少表示，常用单位为MB/S。

如符合AGP2X规范的AGP总线带宽为528MB/S。

2、总线位宽

总线位宽指是总线一次能传送二进制数的数据量，单位为bit（位）。

我们常说的32位（bit）、64位（bit）即是指总线宽度。

总线位宽越大，则每次通过总线传送的数据越多，总线带宽也就越大。

总线工作时钟频率

总线工作时钟频率简称为总线时钟，用以描述总线工作速度快慢，用总线上单位时间（每秒）可传送数据的次数表示，总线时钟常用单位为MHZ。

总线时钟频率越高，单位时间通过总线传送数据的次数越多，总线带宽也就越大。

由于计算机中不同设备的速度不同，需要的数据量多少也不同，因而通向不同设备的总线时钟也不尽相同，需要将系统时钟（由一个安装在主板上的晶振产生，相当精确稳定的脉冲信号发生器）经分频供给不同的设备和总线使用。

例如：

对安装有133MHZ外频PIIICPU主板构成的系统来说，系统时钟为133MHZ，CPU外部总线和内部总线工作于133MHZ；AGP通道工作于66MHZ（133*1/2MHZ，二分频）；而PCI总线则工作于33MHZ（133*1/4MHZ，四分频），AGP、PCI的工作时钟是由分频电路产生的。

（从分频中我们可以看出，为什么有时候我们超频到75MHZ和83MHZ叫做非标准外频呢？

因为这样的外频分频后不能平均，造成计算机不能稳定地工作。

）

带宽、位宽、总线时钟的关系

★总线带宽=总线位宽*总线时钟

例如：

PCI总线的位宽为32位，总线时钟频率为33MHZ；则PCI总线带宽=32bit*33MHZ/8=132MB/S（除8是将bit换算为Bye,1Bye=8bit）

主板总线架构

多种设备使用同一条总线进行数据交换，相互间的信号会产生干扰。

因此，实际设计主板总线时，会在CPU、系统存储器、I/O扩展插槽和外围接口芯片间加入缓冲器（其作用是对传送的信号进行隔离、整形、延时），这些缓冲器将单一的总线分成了不同层次的总线。

1、CPU总线将CPU（通过地址缓冲器和数据缓冲器）与外围芯片连接起来，以实现对存储器、I/O通道和外围接口的数据存取。

2、系统存储器总线用于连接存储控制器和存储器（通过缓冲器），实现对存储器的数据存取。

3、I/O通道总线（也称为扩展总线）连接I/O扩展插槽上的各种扩展板卡，CPU和系统存储器通过I/O通道总线与各种扩展板卡进行数据交换。

为使各个厂商生产的板卡具有兼容性，I/O通道总线必须具有统一的标准，不同I/O通道总线的数据总线、地址总线位宽不同、工作频率不同。

4、外围接口总线是连接主板上外围接口控制器和键盘控制器的总线，外围接口总线连接的芯片主要有中断控制器、DMA控制器、定时器/计数器、并行接口、键盘接口等。

注解：

1》ISA总线

ISA工业标准总线是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的16位系统总线标准，所以也叫AT总线。

ISA总线插槽一共有98个引脚，数据线有16条，地址线有27条，其余为控制信号线，接地线，电源线和时钟线。

数据传输率为8MB/S，但现在的主板已经逐步取消对ISA总线的支持，比如810、815EP的主板一般就不带ISA插槽。

ISA总线由南桥控制。

ISA底视图

A面B面

A面注解

B面注解

I/0CHCK就绪5V电平

1

1

GND地线

★低八位数据线，有任一路开路或短路将不开机。

2

2

★★复位脚，跳上去又跳下来

3

3

+5V电源脚

4

4

空脚NC、用于软中断

5

5

—5V电源脚

6

6

DRQ2请求，高电平有效

7

7

—12V电源脚

8

8

OWS等待信号，低电平有效

9

9

+12V电源脚

I/O通道准备好

10

10

GND地线

AEN地址允许信号

11

11

★SMEMW将数据总线上的数据写入存储器，否则不读A。

★20根地址线，为锁存地址，用于存储器和I/O设备的地址。

12

12

★SMEMR命令存储器将数据输出到数据总线，否则不读A

13

13

I/OW写

14

14

I/OR读

15

15

DACK3#应答低电平有效

16

16

DRQ3请求

17

17

DACK1#低电平有效

18

18

DRQ1请求

19

19

REFRESH#表示一个刷新周期

20

20

★★★SYSCLK系统时钟

21

21

★IRQ7控制打印口2

22

22

★IRQ6控制软盘

23

23

★IRQ5控制打印口1

24

24

★IRQ4控制COM2

25

25

★IRQ3控制COM1

26

26

DACK2#否则不读A

27

27

TC脉冲信号

28

28

BALE地址锁存允许信号

29

29

+5V电源脚

30

30

OSCCLK基本时钟

31

31

GND

ISA底视图

C面D面

C面注解

D面注解

SBHE高字节允许信号

1

1

MEMCS16#

16位片选信号

★7根地址线，为非锁存地址

2

2

I/OCS16#片选

3

3

IRQ10NC

4

4

IRQ11NC

5

5

IRQ12用作协处理器

6

6

★IRQ15控制IDE2

7

7

★IRQ14控制IDE1

8

8

DACK0#应答

MEMR内存读

9

9

DRQ0请求

MEMW内存写

10

10

DACK5#应答

★高八位数据线

11

11

DRQ5请求

12

12

DACK6#应答

13

13

DRQ6请求

14

14

DACK7#应答

15

15

DRQ7请求

16

16

★+5V

17

17

MASTER#控制线

18

18

GND

★★★B面重要测试点：

■B2：

RESET复位（上去又下来，开机瞬间测量）

■无复位：

PG、门电路、南桥周边电阻电容坏或南桥坏

■B20：

SYSCLK系统时钟

■B30：

OSCCLK基本时钟；无B30晶振坏或发生器无通电

■有OSC（基本时钟）无SYSCLK（系统时钟）：

南桥坏或南桥周边电阻坏。

2、PCI总线

PCI总线是一种不依附于某个具体处理器的局部总线。

从结构上看，PCI是在CPU和外设之间插入的一级总线，CPU总线和PCI总线由桥接电路相连，PCI总线上可挂接图形控制器、IDE设备、网络控制器等高速设备。

PCI总线工作时钟频率为33MHZ，位宽为32位（可扩展为64位），带宽达到133MB/S，可同时支持多组外围设备，并能在高时钟频率下保持高性能。

PCI总线支持总线主控技术，允许智能设备在需要时取得总线控制权。

随着技术的发展，传统32位33MHZ的PCI总线已经无法满足为系统中所有设备传输数据的需求，因此，主板芯片厂均对主板的整体架构进行了改造，主要有以下改造主案：

1）增加系统存储器总线和前端总线带宽。

2）将原PCI总线移交南桥芯片管理，仅用于连接PCI扩展插槽上的设备。

3）增加南、北桥之间的桥接总线（原PCI总线）带宽。

4）将需要大量数据的显示接口以AGP总线的形式从原PCI总线中独立出来，挂接在北桥芯片上，单独为显示卡提供数据。

★特注：

PCI总线为32位总线，且可扩展为64位，有124个脚（实际上去掉了4个定位卡有120引脚），AD线有32条，工作频率为33MHZ/66MHZ，最大传输率133MB/S。

总线宽度32位（5V）、64位3.3V。

PCI有四个电压：

3.3V、5V、+12V、-12V。

有一个时钟、一个复位。

4个C/BE线，如有问题将不开机。

PCI总线（32位）底视图

1●

●-12V

2●

+12V●

●

●1

+5V3●

●

●+5V

●2

4●

●

●

●3+5V

5●

+5V●

●

●4

6●

+5V●

●

●5

GND7●

●

●

●6

RESET8●

●

●

●7

9●

+5V●

●

●8CLK

10●

●

●+5V

●9

+3.3V11●

AD●

●AD

●10AD

AD12●

AD●

●AD

●11

AD13●

●

●3.3V

●12AD

+3.3V14●

●

●AD

●13C/BE

AD15●

AD●

●AD

●14

AD16●

●

●3.3V

●15AD

+3.3V17●

AD●

●C/BE

●16AD

18●

●

●

●17

19●

●

●

●18

+3.3V20●

●

●

●19

21●

●

●3.3V

●20

22●

●

●3.3V

●21

+3.3V23●

AD●

●AD

●22C/BE

AD24●

AD●

●AD

●23

AD25●

●

●

●24AD

C/BE●

●AD

3.3V26●

AD●

●AD

●3.3V

AD27●

●

●AD

●AD

AD28●

AD●

●GND

●AD

+5V29●

●

●+5V

●

+5V30●

+5V●

●+5V

●+5V

数据传输率=总线工作频率（33.333MHZ）*数据带宽（32bit）/8=133MB/S

PCI复位信号实际上由电源PG信号经过一个电阻，直接供给PCI复位，IDE复位。

PCI复位（A8、5V电平）只上去不下来。

PCI时钟由时钟发生器生成，经过排阻或单个电阻通向路PCI时钟，少数的IC也由此类PG信号初始化。