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《微机总线技术解析：从通用到专用》 本书深入剖析了现代微型计算机系统中扮演关键角色的各类总线技术，旨在为读者提供一个全面而详实的理解框架。我们将从最基础的通用总线概念出发，逐步深入到那些构成高性能和特定应用基础的专用总线规范。 第一部分：通用总线架构与原理 本部分将首先建立读者对微机总线基本原理的认知。我们将详细阐述总线的定义、作用以及在计算机体系结构中的核心地位。内容包括： 总线的基本构成： 数据总线、地址总线、控制总线的各自功能、宽度以及它们如何协同工作来完成信息传输。 总线的工作时序： 深入解析总线周期、各种信号（如读/写信号、握手信号、中断信号）的时序图和交互过程，理解数据如何在CPU、内存和I/O设备之间安全高效地传输。 总线仲裁机制： 探讨当多个设备需要访问总线时，如何进行有效的请求和授权，介绍集中式和分布式仲裁等不同方式及其优缺点。 总线接口设计： 讲解总线驱动器、总线收发器等关键接口电路的功能和实现，以及信号完整性、阻抗匹配等硬件实现中的重要考虑因素。 中断与DMA： 详细阐述中断处理机制如何使CPU响应外部事件，以及直接内存访问（DMA）如何允许设备在不经过CPU干预的情况下直接进行数据传输，这对于提升系统效率至关重要。 第二部分：高速扩展总线标准 随着计算机性能的飞速发展，对总线速度和带宽的要求也日益提高。本部分将聚焦于一系列推动微机总线技术革新的高速扩展总线标准： PCI (Peripheral Component Interconnect) 详解： PCI的起源与设计理念： 介绍PCI如何作为ISA等老一代总线的替代品出现，以及其在提升速度、简化设计和支持即插即用方面的优势。 PCI的机械与电气规范： 详细阐述PCI的物理接口（插槽、连接器）以及电气特性。 PCI的事务模型： 深入分析PCI的总线事务，包括主/从设备角色、地址阶段、数据阶段、探测读取（Probing）等核心概念。 PCI的配置空间： 讲解PCI设备的配置过程，包括设备ID、供应商ID、类代码以及可配置寄存器的作用。 PCI的突发传输与流水线： 剖析PCI如何利用突发传输和流水线技术来提高数据吞吐量。 PCI桥接与多层PCI结构： 介绍PCI桥如何连接不同速度的PCI总线，以及构建多层PCI结构以扩展总线数量和改善性能。 PCI的电源管理与中断机制： 探讨PCI的电源管理功能以及中断信号的实现。 VESA Local Bus (VLB) 剖析： VLB的背景与发展： 介绍VLB作为早期ISA总线速度瓶颈的解决方案，以及其在图形加速领域的突出贡献。 VLB的架构特点： 阐述VLB如何直接连接到CPU的局部总线，以及其高速度的实现原理。 VLB的信号定义与时序： 详细介绍VLB的信号线及其工作时序。 VLB的局限性： 分析VLB在总线长度、负载能力和多主控支持方面的限制，这也是其最终被PCI取代的原因之一。 第三部分：工业与高性能计算领域的专用总线 除了个人电脑领域，在工业自动化、嵌入式系统和高性能计算等领域，也涌现出了一系列为满足特定需求而设计的总线标准： VMEbus (Versa Module Eurocard bus) 深度解析： VMEbus的历史与应用： 介绍VMEbus在工业控制、航空航天、通信等领域的广泛应用，及其作为开放标准的优势。 VMEbus的机械与电气规范： 详细阐述VMEbus的Eurocard标准、背板结构以及电气接口。 VMEbus的信号与协议： 深入分析VMEbus的信号组（数据、地址、控制、功能）、数据传输模式（单周期、多周期、猝发）以及仲裁机制（单监听器、多监听器、竞态）。 VMEbus的内存映射与I/O访问： 讲解VMEbus如何实现对不同地址空间的访问。 VMEbus的扩展性与模块化： 强调VMEbus的模块化设计如何方便系统扩展和升级。 VMEbus的互联与网络： 介绍VMEbus网络以及其在分布式系统中的应用。 EISA (Extended Industry Standard Architecture) 介绍： EISA的出现与目标： 解释EISA如何旨在扩展ISA总线的性能和功能，同时保持与ISA的兼容性。 EISA的机械与电气特性： 描述EISA的98引脚连接器以及其32位数据通路。 EISA的总线主控与仲裁： 阐述EISA如何支持多总线主控和复杂的仲裁方案。 EISA的即插即用（Plug and Play）功能： 介绍EISA在即插即用方面的早期探索。 EISA的性能特点与局限： 分析EISA的优势以及其未能完全普及的原因。 结论 本书通过对VESA、PCI、VME和EISA等关键微机总线技术的详细阐述，旨在帮助读者理解这些总线在不同应用场景下的设计哲学、技术实现和性能特点。掌握这些总线规范，对于理解现代计算机硬件系统的设计、开发和优化具有至关重要的意义，尤其是在嵌入式系统、工业自动化和高性能计算等领域。本书适用于计算机硬件工程师、系统集成商、嵌入式开发人员以及对计算机体系结构感兴趣的学生和技术爱好者。
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