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如果說(shuō)主板(Mother Board)是一座城市,那么總線就像是城市里的公共汽車(bus),能按照固定行車路線,傳輸來(lái)回不停運(yùn)作的比特(bit)。這些線路在同一時(shí)間內(nèi)都僅能負(fù)責(zé)傳輸一個(gè)比特。因此,必須同時(shí)采用多條線路才能傳送更多數(shù)據(jù),而總線可同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)數(shù)就稱為寬度(width),以比特為單位,總線寬度愈大,傳輸性能就愈佳。總線的帶寬(即單位時(shí)間內(nèi)可以傳輸?shù)目倲?shù)據(jù)數(shù))為:總線帶寬 = 頻率 x 寬度(Bytes/sec)。當(dāng)總線空閑(其他器件都以高阻態(tài)形式連接在總線上)且一個(gè)器件要與目的器件通信時(shí),發(fā)起通信的器件驅(qū)動(dòng)總線,發(fā)出地址和數(shù)據(jù)。其他以高阻態(tài)形式連接在總線上的器件如果收到(或能夠收到)與自己相符的地址信息后,即接收總線上的數(shù)據(jù)。發(fā)送器件完成通信,將總線讓出(輸出變?yōu)楦咦钁B(tài))。

由于總線是連接各個(gè)部件的一組信號(hào)線。通過(guò)信號(hào)線上的信號(hào)表示信息,通過(guò)約定不同信號(hào)的先后次序即可約定操作如何實(shí)現(xiàn)。總線的特性如下

1、物理特性:物理特性又稱為機(jī)械特性,指總線上部件在物理連接時(shí)表現(xiàn)出的一些特性,如插頭與插座的幾何尺寸、形狀、引腳個(gè)數(shù)及排列順序等。
2、功能特性:功能特性是指每一根信號(hào)線的功能,如地址總線用來(lái)表示地址碼。數(shù)據(jù)總線用來(lái)表示傳輸?shù)臄?shù)據(jù),控制總線表示總線上操作的命令、狀態(tài)等。
3、電氣特性:電氣特性是指每一根信號(hào)線上的信號(hào)方向及表示信號(hào)有效的電平范圍,通常,由主設(shè)備(如CPU)發(fā)出的信號(hào)稱為輸出信號(hào)(OUT),送入主設(shè)備的信號(hào)稱為輸入信號(hào)(IN)。通常數(shù)據(jù)信號(hào)和地址信號(hào)定義高電平為邏輯1、低電平為邏輯0,控制信號(hào)則沒(méi)有俗成的約定,如WE表示低電平有有效、Ready表示高電平有效。不同總線高電平、低電平的電平范圍也無(wú)統(tǒng)一的規(guī)定,通常與TTL是相符的。
4、時(shí)間特性:時(shí)間特性又稱為邏輯特性,指在總線操作過(guò)程中每一根信號(hào)線上信號(hào)什么時(shí)候有效,通過(guò)這種信號(hào)有效的時(shí)序關(guān)系約定,確保了總線操作的正確進(jìn)行。為了提高計(jì)算機(jī)的可拓展性,以及部件及設(shè)備的通用性,除了片內(nèi)總線外,各個(gè)部件或設(shè)備都采用標(biāo)準(zhǔn)化的形式連接到總線上,并按標(biāo)準(zhǔn)化的方式實(shí)現(xiàn)總線上的信息傳輸。而總線的這些標(biāo)準(zhǔn)化的連接形式及操作方式,統(tǒng)稱為總線標(biāo)準(zhǔn)。如ISA、PCI、USB總線標(biāo)準(zhǔn)等,相應(yīng)的,采用這些標(biāo)準(zhǔn)的總線為ISA總線、PCI總線、USB總線等。

總線按功能和規(guī)范可分為五大類型:

數(shù)據(jù)總線(Data Bus):在CPU與RAM之間來(lái)回傳送需要處理或是需要儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)。
地址總線(Address Bus):用來(lái)指定在RAM(Random Access Memory)之中儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)的地址。
控制總線(Control Bus):將微處理器控制單元(Control Unit)的信號(hào),傳送到周邊設(shè)備,一般常見(jiàn)的為 USB Bus和1394 Bus。
擴(kuò)展總線(Expansion Bus):可連接擴(kuò)展槽和電腦。
局部總線(Local Bus):取代更高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄U(kuò)展總線。

其中的數(shù)據(jù)總線DB(Data Bus)、地址總線AB(Address Bus)和控制總線CB(Control Bus),也統(tǒng)稱為系統(tǒng)總線,即通常意義上所說(shuō)的總線。

有的系統(tǒng)中,數(shù)據(jù)總線和地址總線是復(fù)用的,即總線在某些時(shí)刻出現(xiàn)的信號(hào)表示數(shù)據(jù)而另一些時(shí)刻表示地址;而有的系統(tǒng)是分開的。51系列單片機(jī)的地址總線和數(shù)據(jù)總線是復(fù)用的,而一般PC中的總線則是分開的。

"數(shù)據(jù)總線DB"用于傳送數(shù)據(jù)信息。數(shù)據(jù)總線是雙向三態(tài)形式的總線,即他既可以把CPU的數(shù)據(jù)傳送到存儲(chǔ)器或I/O接口等其它部件,也可以將其它部件的數(shù)據(jù)傳送到CPU。數(shù)據(jù)總線的位數(shù)是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo),通常與微處理的字長(zhǎng)相一致。例如Intel 8086微處理器字長(zhǎng)16位,其數(shù)據(jù)總線寬度也是16位。需要指出的是,數(shù)據(jù)的含義是廣義的,它可以是真正的數(shù)據(jù),也可以是指令代碼或狀態(tài)信息,有時(shí)甚至是一個(gè)控制信息,因此,在實(shí)際工作中,數(shù)據(jù)總線上傳送的并不一定僅僅是真正意義上的數(shù)據(jù)。

常見(jiàn)的數(shù)據(jù)總線為ISA、EISA、VESA、PCI等。

"地址總線AB"是專門用來(lái)傳送地址的,由于地址只能從CPU傳向外部存儲(chǔ)器或I/O端口,所以地址總線總是單向三態(tài)的,這與數(shù)據(jù)總線不同。地址總線的位數(shù)決定了CPU可直接尋址的內(nèi)存空間大小,比如8位微機(jī)的地址總線為16位,則其最大可尋址空間為2^16=64KB,16位微型機(jī)(x位處理器指一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)微處理器能處理的位數(shù)(1 、0)多少,即字長(zhǎng)大小)的地址總線為20位,其可尋址空間為2^20=1MB。一般來(lái)說(shuō),若地址總線為n位,則可尋址空間為2^n字節(jié)。

"控制總線CB"用來(lái)傳送控制信號(hào)和時(shí)序信號(hào)。控制信號(hào)中,有的是微處理器送往存儲(chǔ)器和I/O接口電路的,如讀/寫信號(hào),片選信號(hào)、中斷響應(yīng)信號(hào)等;也有是其它部件反饋給CPU的,比如:中斷申請(qǐng)信號(hào)、復(fù)位信號(hào)、總線請(qǐng)求信號(hào)、設(shè)備就緒信號(hào)等。因此,控制總線的傳送方向由具體控制信號(hào)而定,(信息)一般是雙向的,控制總線的位數(shù)要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際控制需要而定。實(shí)際上控制總線的具體情況主要取決于CPU。

按照傳輸數(shù)據(jù)的方式劃分,可以分為串行總線和并行總線。串行總線中,二進(jìn)制數(shù)據(jù)逐位通過(guò)一根數(shù)據(jù)線發(fā)送到目的器件;并行總線的數(shù)據(jù)線通常超過(guò)2根。常見(jiàn)的串行總線有SPI、I2C、USB及RS232等。

按照時(shí)鐘信號(hào)是否獨(dú)立,可以分為同步總線和異步總線。同步總線的時(shí)鐘信號(hào)獨(dú)立于數(shù)據(jù),而異步總線的時(shí)鐘信號(hào)是從數(shù)據(jù)中提取出來(lái)的。SPI、I2C是同步串行總線,RS232采用異步串行總線。

并發(fā)

CAMAC,用于儀表檢測(cè)系統(tǒng)
工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)總線(ISA)
擴(kuò)展ISA(EISA)
Low Pin Count(LPC)
微通道(MCA)
MBus
多總線(Multibus),用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)
NuBus,或稱IEEE 1196
OPTi本地總線,用于早期Intel 80486主板
外圍部件互聯(lián)總線(PCI)
S-100總線(S-100 bus),或稱IEEE 696,用于Altair或類似微處理器
SBus或稱IEEE 1496
VESA本地總線(VLB,VL-bus)
VERSAmodule Eurocard bus(VME總線)
STD總線(STD bus),用于八位或十六位微處理器系統(tǒng)
Unibus
Q-Bus
PC/104
PC/104 Plus
PC/104 Express
PCI-104
PCIe-104

串行

1-Wire
HyperTransport
I2C
串行PCI(PCIe)
串行外圍接口總線(SPI總線)
火線i.Link(IEEE 1394)

外部總線指纜線和連接器系統(tǒng),用來(lái)傳輸I/O路徑技術(shù)指定的數(shù)據(jù)和控制信號(hào),另外還包括一個(gè)總線終結(jié)電阻或電路,這個(gè)終結(jié)電阻用來(lái)減弱電纜上的信號(hào)反射干擾。

并發(fā)

ATA:磁盤/磁帶周邊附件總線,也稱 PATA、IDE、EIDE、ATAPI 等等。(the original ATA is parallel, but see also the recentserial ATA)
HIppI(HIgh Performance Parallel Interface):高速平行接口。
IEEE-488:也稱 GPIB(General-Purpose Instrumentation Bus)或 HPIB(Hewlett-PACkard Instrumentation Bus)。
PC card:前身為知名的PCMCIA,常用于筆記本電腦和其它便攜式設(shè)備,但自從引入U(xiǎn)SB以及嵌入式網(wǎng)絡(luò)后,這個(gè)總線就慢慢不再使用了。
SCSI(Small Computer System Interface):小型電腦系統(tǒng)接口,磁盤/磁帶周邊附件總線。

串行

USBUniversal Serial Bus, 大量外部設(shè)備均采用此總線
Serial Attached SCSIand otherserial SCSIbuses
Serial ATA
Controller Area Network("CAN總線")
EIA-485
FireWire
Thunderbolt

a、主板的總線

在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)中,人們常常以MHz表示的速度來(lái)描述總線頻率。計(jì)算機(jī)總線的種類很多,前端總線的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連接到北橋芯片的總線。計(jì)算機(jī)的前端總線頻率是由CPU和北橋芯片共同決定的。

b、硬盤的總線

一般有SCSI、ATA、SATA等幾種。SATA是串行ATA的縮寫,為什么要使用串行ATA就要從PATA——并行ATA的缺點(diǎn)說(shuō)起。我們知道ATA或者說(shuō)普通IDE硬盤的數(shù)據(jù)線最初就是40根的排線,這40根線里面有數(shù)據(jù)線、時(shí)鐘線、控制線、地線,其中32根數(shù)據(jù)線是并行傳輸?shù)?一個(gè)時(shí)鐘周期可以同時(shí)傳輸4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)),因此對(duì)同步性的要求很高。這就是為什么從PATA-66(就是常說(shuō)的DMA66)接口開始必須使用80根的硬盤數(shù)據(jù)線,其實(shí)增加的這40根全是屏蔽用的地線,而且只在主板一邊接地(千萬(wàn)不要接反了,反了的話屏蔽作用大大降低),有了良好的屏蔽硬盤的傳輸速度才能達(dá)到66MB/s、100MB/s和最高的133MB/s。但是在PATA-133之后,并行傳輸速度已經(jīng)到了極限,而且PATA的三大缺點(diǎn)暴露無(wú)遺:信號(hào)線長(zhǎng)度無(wú)法延長(zhǎng)、信號(hào)同步性難以保持、5V信號(hào)線耗電較大。那為什么SCSI-320接口的數(shù)據(jù)線能達(dá)到320MB/s的高速、而且線纜可以很長(zhǎng)呢?你有沒(méi)有注意到SCSI的高速數(shù)據(jù)線是"花線"?這可不是為了好看,那"花"的部分實(shí)際上就是一組組的差分信號(hào)線兩兩扭合而成,這成本可不是普通電腦系統(tǒng)愿意承擔(dān)的。

c、其他的總線

計(jì)算機(jī)中其他的總線還有:通用串行總線USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、PCI等等。

1、總線的帶寬(總線數(shù)據(jù)傳輸速率)

總線的帶寬指的是單位時(shí)間內(nèi)總線上傳送的數(shù)據(jù)量,即每鈔鐘傳送MB的最大穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸率。與總線密切相關(guān)的兩個(gè)因素是總線的位寬和總線的工作頻率,它們之間的關(guān)系:

總線的帶寬=總線的工作頻率*總線的位寬/8

或者 總線的帶寬=(總線的位寬/8 )/總線周期

2、總線的位寬

總線的位寬指的是總線能同時(shí)傳送的二進(jìn)制數(shù)據(jù)的位數(shù),或數(shù)據(jù)總線的位數(shù),即32位、64位等總線寬度的概念。總線的位寬越寬,每秒鐘數(shù)據(jù)傳輸率越大,總線的帶寬越寬。

3、總線的工作頻率

總線的工作時(shí)鐘頻率以MHZ為單位,工作頻率越高,總線工作速度越快,總線帶寬越寬。

主板北橋芯片負(fù)責(zé)聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量最大的部件,并和南橋芯片連接。CPU就是通過(guò)前端總線(FSB)連接到北橋芯片,進(jìn)而通過(guò)北橋芯片和內(nèi)存、顯卡交換數(shù)據(jù)。前端總線是CPU和外界交換數(shù)據(jù)的最主要通道,因此前端總線的數(shù)據(jù)傳輸能力對(duì)計(jì)算機(jī)整體性能作用很大,如果沒(méi)足夠快的前端總線,再?gòu)?qiáng)的CPU也不能明顯提高計(jì)算機(jī)整體速度。數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時(shí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率,即數(shù)據(jù)帶寬=(總線頻率×數(shù)據(jù)位寬)÷8。目前PC機(jī)上所能達(dá)到的前端總線頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種,前端總線頻率越大,代表著CPU與北橋芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸能力越大,更能充分發(fā)揮出CPU的功能。現(xiàn)在的CPU技術(shù)發(fā)展很快,運(yùn)算速度提高很快,而足夠大的前端總線可以保障有足夠的數(shù)據(jù)供給給CPU,較低的前端總線將無(wú)法供給足夠的數(shù)據(jù)給CPU,這樣就限制了CPU性能得發(fā)揮,成為系統(tǒng)瓶頸。

​總線一個(gè)操作過(guò)程是完成兩個(gè)模塊之間傳送信息,啟動(dòng)操作過(guò)程的是主模塊,另外一個(gè)是從模塊。某一時(shí)刻總線上只能有一個(gè)主模塊占用總線。

總線的操作步驟:

主模塊申請(qǐng)總線控制權(quán),總線控制器進(jìn)行裁決。

總線的操作步驟:

主模塊得到總線控制權(quán)后尋址從模塊,從模塊確認(rèn)后進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

數(shù)據(jù)傳送的錯(cuò)誤檢查。

總線定時(shí)協(xié)議:定時(shí)協(xié)議可保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方操作同步,傳輸正確。定時(shí)協(xié)議有三種類型:

同步總線定時(shí):總線上的所有模塊共用同一時(shí)鐘脈沖進(jìn)行操作過(guò)程的控制。各模塊的所有動(dòng)作的產(chǎn)生均在時(shí)鐘周期的開始,多數(shù)動(dòng)作在一個(gè)時(shí)鐘周期中完成。

異步總線定時(shí):操作的發(fā)生由源或目的模塊的特定信號(hào)來(lái)確定�？偩�上一個(gè)事件發(fā)生取決前一事件的發(fā)生,雙方相互提供聯(lián)絡(luò)信號(hào)。

半同步總線定時(shí):總線上各操作的時(shí)間間隔可以不同,但必須是時(shí)鐘周期的整數(shù)倍,信號(hào)的出現(xiàn),采樣與結(jié)束仍以公共時(shí)鐘為基準(zhǔn)。ISA總線采用此定時(shí)方法。

數(shù)據(jù)傳輸類型:分單周期方式和突發(fā)(burst)方式。

單周期方式:一個(gè)總線周期只傳送一個(gè)數(shù)據(jù)。

突發(fā)方式:取得主線控制權(quán)后進(jìn)行多個(gè)數(shù)據(jù)的傳輸。尋址時(shí)給出目的地首地址,訪問(wèn)第一個(gè)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)2、3到數(shù)據(jù)n的地址在首地址基礎(chǔ)上按一定規(guī)則自動(dòng)尋址(如自動(dòng)加1)。

為什么要制定總線標(biāo)準(zhǔn)?

便于機(jī)器的擴(kuò)充和新設(shè)備的添加,有了總線標(biāo)準(zhǔn),不同廠商可以按照同樣的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范生產(chǎn)各種不同功能的芯片、模塊和整機(jī),用戶可以根據(jù)功能需求去選擇不同廠家生產(chǎn)的、基于同種總線標(biāo)準(zhǔn)的模塊和設(shè)備,甚至可以按照標(biāo)準(zhǔn),自行設(shè)計(jì)功能特殊的專用模塊和設(shè)備,以組成自己所需的應(yīng)用系統(tǒng)。這樣可使芯片級(jí)、模塊級(jí)、設(shè)備級(jí)等各級(jí)別的產(chǎn)品都具有兼容性和互換性,以使整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可維護(hù)性和可擴(kuò)充性得到充分保證。

總線標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范?

機(jī)械結(jié)構(gòu)規(guī)范:模塊尺寸、總線插頭、總線接插件以及安裝尺寸均有統(tǒng)一規(guī)定。

功能規(guī)范:總線每條信號(hào)線(引腳的名稱)、功能以及工作過(guò)程要有統(tǒng)一規(guī)定。

電氣規(guī)范:總線每條信號(hào)線的有效電平、動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)換時(shí)間、負(fù)載能力等。

哪種總線是標(biāo)準(zhǔn)的?

主板上的處理器-主存總線經(jīng)常是特定的專用總線,而用于連接各種I/O模塊的I/O總線和底板式總線則通常可在不同計(jì)算機(jī)中互用。實(shí)際上,底板式總線和I/O總線通常是標(biāo)準(zhǔn)總線,可被許多由不同公司制造的不同計(jì)算機(jī)使用。

總線標(biāo)準(zhǔn)-ISA

ISA(IndustrialStandardArchitecture)總線是IBM公司1984年為推出PC/AT機(jī)而建立的系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)。所以也叫AT總線。

主要特點(diǎn):

1、支持64KI/O地址空間、16M主存地址空間的尋址,支持15級(jí)硬中斷、7級(jí)DMA通道。

2、是一種簡(jiǎn)單的多主控總線。除了CPU外,DMA控制器、DRAM刷新控制器和帶處理器的智能接口控制卡都可成為總線主控設(shè)備。

3、支持8種總線事務(wù)類型:存儲(chǔ)器讀、存儲(chǔ)器寫、I/O讀、I/O寫、中斷響應(yīng)、DMA響應(yīng)、存儲(chǔ)器刷新、總線仲裁。

它的時(shí)鐘頻率為8MHz,共有98根信號(hào)線。數(shù)據(jù)線和地址線分離,數(shù)據(jù)線寬度為16位,可以進(jìn)行8位或16位數(shù)據(jù)的傳送,所以最大數(shù)據(jù)傳輸率為16MB/s。

總線標(biāo)準(zhǔn)-EISA

EISA(ExtendedIndustrialStanderdArchitecture)總線 是一種在ISA總線基礎(chǔ)上擴(kuò)充的開放總線標(biāo)準(zhǔn)。 支持多總線主控和突發(fā)傳輸方式。

時(shí)鐘頻率為8.33MHz。共有198根信號(hào)線,在原ISA總線的98根線的基礎(chǔ)上擴(kuò)充了100根線,與原ISA總線完全兼容。具有分立的數(shù)據(jù)線和地址線。數(shù)據(jù)線寬度為32位,具有8位、16位、32位數(shù)據(jù)傳輸能力,所以最大數(shù)據(jù)傳輸率為33MB/s。地址線的寬度為32位,所以尋址能力達(dá)232。即:CPU或DMA控制器等這些主控設(shè)備能夠?qū)?G范圍的主存地址空間進(jìn)行訪問(wèn)。

總線標(biāo)準(zhǔn)-PCI

PCI(PeripheralComponentInterconnect)總線

是一種高性能的32位局部總線。它由Intel公司于1991年底提出,后來(lái)又聯(lián)合IBM、DEC等100多家PC業(yè)界主要廠家,于1992年成立PCI集團(tuán),稱為PCISIG,進(jìn)行統(tǒng)籌和推廣PCI標(biāo)準(zhǔn)的工作。

用于高速外設(shè)的I/O接口和主機(jī)相連。采用自身33MHz的總線頻率,數(shù)據(jù)線寬度為32位,可擴(kuò)充到64位,所以數(shù)據(jù)傳輸率可達(dá)132MB/s~264MB/s。

速度快、支持無(wú)限突發(fā)傳輸方式 、支持并發(fā)工作(PCI橋提供數(shù)據(jù)緩沖,并使總線獨(dú)立于CPU) ,可在主板上和其他系統(tǒng)總線(如:ISA、EISA或MCA)相連接,系統(tǒng)中的高速設(shè)備掛接在PCI總線上,而低速設(shè)備仍然通過(guò)ISA、EISA等這些低速I/O總線支持。支持基于微處理器的配置,可用在單處理器系統(tǒng)中,也可用于多處理器系統(tǒng)。

采用總線結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)

1、面向存儲(chǔ)器的雙總線結(jié)構(gòu)信息傳送效率較高,這是它的主要優(yōu)點(diǎn)。但CPU與I/O接口都要訪問(wèn)存儲(chǔ)器時(shí),仍會(huì)產(chǎn)生沖突。

2、CPU與高速的局部存儲(chǔ)器和局部I/O接口通過(guò)高傳輸速率的局部總線連接,速度較慢的全局存儲(chǔ)器和全局I/O接口與較慢的全局總線連接,從而兼顧了高速設(shè)備和慢速設(shè)備,使它們之間不互相牽扯。

3、簡(jiǎn)化了硬件的設(shè)計(jì)。便于采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法,面向總線的微型計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)只要按照這些規(guī)定制作cpu插件、存儲(chǔ)器插件以及I/O插件等,將它們連入總線就可工作,而不必考慮總線的詳細(xì)操作。

4、簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰。連線少,底板連線可以印制化。

5、系統(tǒng)擴(kuò)充性好。一是規(guī)模擴(kuò)充,規(guī)模擴(kuò)充僅僅需要多插一些同類型的插件。二是功能擴(kuò)充,功能擴(kuò)充僅僅需要按照總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)新插件,插件插入機(jī)器的位置往往沒(méi)有嚴(yán)格的限制。

6、系統(tǒng)更新性能好。因?yàn)閏pu、存儲(chǔ)器、I/O接口等都是按總線規(guī)約掛到總線上的,因而只要總線設(shè)計(jì)恰當(dāng),可以隨時(shí)隨著處理器的芯片以及其他有關(guān)芯片的進(jìn)展設(shè)計(jì)新的插件,新的插件插到底板上對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更新,其他插件和底板連線一般不需要改。

7、便于故障診斷和維修。用主板測(cè)試卡可以很方便找到出現(xiàn)故障的部位,以及總線類型。

采用總線結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)

1、利用總線傳送具有分時(shí)性。當(dāng)有多個(gè)主設(shè)備同時(shí)申請(qǐng)總線的使用是必須進(jìn)行總線的仲裁。

2、總線的帶寬有限,如果連接到總線上的某個(gè)硬件設(shè)備沒(méi)有資源調(diào)控機(jī)制容易造成信息的延時(shí)(這在某些即時(shí)性強(qiáng)的地方是致命的)。

3、連到總線上的設(shè)備必須有信息的篩選機(jī)制,要判斷該信息是否是傳給自己的。

任何一個(gè)微處理器都要與一定數(shù)量的部件和外圍設(shè)備連接,但如果將各部件和每一種外圍設(shè)備都分別用一組線路與CPU直接連接,那么連線將會(huì)錯(cuò)綜復(fù)雜,甚至難以實(shí)現(xiàn)。為了簡(jiǎn)化硬件電路設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu),常用一組線路,配置以適當(dāng)?shù)慕涌陔娐?與各部件和外圍設(shè)備連接,這組共用的連接線路被稱為總線。

采用總線結(jié)構(gòu)便于部件和設(shè)備的擴(kuò)充,尤其制定了統(tǒng)一的總線標(biāo)準(zhǔn)則容易使不同設(shè)備間實(shí)現(xiàn)互連。

微機(jī)中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線是微機(jī)內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線,用于芯片一級(jí)的互連;而系統(tǒng)總線是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線,用于插件板一級(jí)的互連;外部總線則是微機(jī)和外部設(shè)備之間的總線,微機(jī)作為一種設(shè)備,通過(guò)該總線和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換,它用于設(shè)備一級(jí)的互連。

另外,從廣義上說(shuō),計(jì)算機(jī)通信方式可以分為并行通信和串行通信,相應(yīng)的通信總線被稱為并行總線和串行總線。并行通信速度快、實(shí)時(shí)性好,但由于占用的口線多,不適于小型化產(chǎn)品;而串行通信速率雖低,但在數(shù)據(jù)通信吞吐量不是很大的微處理電路中則顯得更加簡(jiǎn)易、方便、靈活。串行通信一般可分為異步模式和同步模式�！�—-隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善,而使計(jì)算機(jī)總線技術(shù)種類繁多,各具特色。

ISA總線

(Industry Standard Architecture)

最早的PC總線是IBM公司1981年在PC/XT電腦采用的系統(tǒng)總線,它基于8bit的8088 處理器,被稱為PC總線或者PC/XT總線。

1984年,IBM 推出基于16-bit Intel 80286處理器的PC/AT 電腦,系統(tǒng)總線也相應(yīng)地?cái)U(kuò)展為16bit,并被稱呼為PC/AT 總線。而為了開發(fā)與IBM PC 兼容的外圍設(shè)備,行業(yè)內(nèi)便逐漸確立了以IBM PC 總線規(guī)范為基礎(chǔ)的ISA(工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu):Industry Standard Architecture )總線。

PCI總線

(Peripheral Component Interconnect)

由于ISA/EISA總線速度緩慢,一度出現(xiàn)CPU 的速度甚至還高過(guò)總線的速度,造成硬盤、顯示卡還有其它的外圍設(shè)備只能通過(guò)慢速并且狹窄的瓶頸來(lái)發(fā)送和接受數(shù)據(jù),使得整機(jī)的性能受到嚴(yán)重的影響。為了解決這個(gè)問(wèn)題,1992年Intel 在發(fā)布486處理器的時(shí)候,也同時(shí)提出了32-bit 的PCI(周邊組件互連)總線。

3、AGP 總線

(Accelerated Graphics Port)

PCI 總線是獨(dú)立于CPU 的系統(tǒng)總線,可將顯示卡、聲卡、網(wǎng)卡、硬盤控制器等高速的外圍設(shè)備直接掛在CPU 總線上,打破了瓶頸,使得CPU 的性能得到充分的發(fā)揮�？上У氖�,由于PCI 總線只有133MB/s 的帶寬,對(duì)付聲卡、網(wǎng)卡、視頻卡等絕大多數(shù)輸入/輸出設(shè)備也許顯得綽綽有余,但對(duì)于胃口越來(lái)越大的3D 顯卡卻力不從心,并成為了制約顯示子系統(tǒng)和整機(jī)性能的瓶頸。因此,PCI 總線的補(bǔ)充——AGP 總線就應(yīng)運(yùn)而生了。

4、PCI-Express

在經(jīng)歷了長(zhǎng)達(dá)10年的修修補(bǔ)補(bǔ),PCI 總線已經(jīng)無(wú)法滿足電腦性能提升的要求,必須由帶寬更大、適應(yīng)性更廣、發(fā)展?jié)摿Ω�深的新一代總線取而代之,這就是PCI-Express 總線。

相對(duì)于PCI總線來(lái)講,PCI-Express總線能夠提供極高的帶寬,來(lái)滿足系統(tǒng)的需求。PCI Express總線2.0標(biāo)準(zhǔn)的帶寬如下表所示:

經(jīng)歷著這么三代半(AGP總線只是一種增強(qiáng)型的PCI總線)的發(fā)展,PC的外部總線終于發(fā)展到我們現(xiàn)在看到的PCI-E 2.0,提供了比以往總線大得多的帶寬。至于今后總線發(fā)展的方向,相信會(huì)隨著人們對(duì)帶寬需要的不斷增加,而很快來(lái)出現(xiàn)。

1、intermediate distribution bus

中間分布總線

2、VESA local bus (VL-bus) VESA

局域總線

3、analysis, bus bounce

總線跳動(dòng)分析

4、analog summing bus

模擬加法總線

5、architecture, micro-channel bus (MCA)

微通道總線(體系)結(jié)構(gòu)

6、arbitration bus

判優(yōu)總線

7、arbiter, bus

總線判優(yōu)器

8、backplane bus

基架總線

9、back-off, bus

總線退出

10、base bus

基底總線

11、bus-timing emulation

總線時(shí)序仿真

12、bus-intensive

總線密集

13、bus-control unit

總線控制單元

14、bus, utility

公用程序總線

15、bus, summing

加法總線

16、bus, realtime system integration (RTSIBus)

即時(shí)系統(tǒng)綜合總線

17、bus, peripheral interface

外設(shè)接口總線

18、bus, multisystem extension interface (MXIbus)

多系統(tǒng)延伸接口總線

19、bus, multidrop parallel

分支平行總線

20、bus, micro-channel

微通道總線