早期微型计算机的体系结构

    在早期的微型计算机中，控制逻辑是由一些具有独立功能的芯片组成的。

    1．PC和PC／XT机的体系结构

    在最初的IBM PC(1981年)和PC／XT机中，除了处理器(8088)／协处理器(8087)外，使用6个芯片构成主板上的控制逻辑，分别是：时钟发生器8284、总线控制器8288、中断控制器8259A、DMA控制器8237A、定时器／计数器8253和用于键盘接口的8255A。另外还有一个串行通信控制器8250被安排在接口板上。其系统三总线(地址总线、数据总线和控制总线)的形成与第二章所介绍的8086最大模式时一样，由8288、地址锁存器、数据双向驱动电路形成。8259A、8237A、8253和8255A等控制逻辑都直接连接到系统三总线上。系统三总线直接或经过再驱动后就形成了I／O扩展总线，这就是PC总线。PC总线是微型计算机最初的一种系统总线，其数据总线宽度为8位，地址线宽度为20位，总线时钟等于处理器时钟，频率为4．77 MHz。由于完成一次数据传输需要4个以上的时钟周期，因此总线的数据传输率最高接近1 MB／s(在不少资料中说成4 MB／s，是认为一个时钟周期传送一个数据。实际上，当时还未采用Burst传输技术)。在PC和PC／XT机中，处理器是整个系统的核心，通过系统三总线和PC总线进行全系统的调度与控制，并与各部件进行数据交换。图11．11所示是PC和PC／XT机的体系结构简图。

2．PC／AT机的体系结构

    在PC机推出后的第三年，IBM又推出了采用80286处理器的PC／AT机。该机的协处理器、时钟发生器和总线控制器分别是80287、82284和82288。相对PC／XT机，控制逻辑的其他变化是：增加了一片8259A，以便能管理系统中的15级硬中断；增加了一片8237A，以便将系统中的DMA通道数增加到7个；增加一片MCl46818，用来提供实时时钟；键盘接口改用处理器8042。PC／AT机的I／O扩展总线，即AT总线，经过标准化后被命名为ISA总线。在PC／AT机中，处理器仍然是整个系统的核心，AT总线仍然以与处理器相同的时钟频率运行，即6 MHz或8 MHz.随着微处理器时钟速度的提高，系统总线的时钟频率也随之提高，但某些适配器却因此不能工作或工作起来变得不可靠。因此AT／ISA总线的时钟一般为8 MHz或8．33 MHz。AT／ISA总线规范支持24位地址线、16位数据线。由于完成一次数据传输最快只需要两个时钟周期，因此AT／ISA总线的最高数据传输率可达到8 MB／s。图11．12所示是PC／AT机的体系结构简图。

    和PC、PC／XT相比，PC／AT体系结构的一个变化是：核心逻辑芯片组将由CPU引出的系统三总线(可认为是早期的处理器总线)与AT／ISA总线隔离开来，速度相对较高的主存和高速缓存直接连接到处理器总线上，而慢速的BIOS ROM、键盘／鼠标等部件连接到核心逻辑芯片或AT／ISA总线上。