電子發(fā)燒友App
工作原理
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?？偩€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)）。
總線特性
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)?？偩€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。
總線分類
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。
三類總線在微機(jī)系統(tǒng)中的地位和關(guān)系
三類總線在微機(jī)系統(tǒng)中的地位和關(guān)系
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(kāi)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(kāi)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(mén)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)?？刂菩盘?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(xiě)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。
內(nèi)部總線
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
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(pán)/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(pán)/磁帶周邊附件總線。
串行
USB Universal 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
計(jì)算機(jī)總線
計(jì)算機(jī)總線是一組能為多個(gè)部件分時(shí)共享的信息傳送線，用來(lái)連接多個(gè)部件并為之提供信息交換同路?？偩€不僅是一組信號(hào)線，從廣義上講，總線是一組傳送線路及相關(guān)的總線協(xié)議。
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(pán)的總線
一般有SCSI、ATA、SATA等幾種。SATA是串行ATA的縮寫(xiě)，為什么要使用串行ATA就要從PATA——并
總線
總線
行ATA的缺點(diǎn)說(shuō)起。我們知道ATA或者說(shuō)普通IDE硬盤(pán)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)模ㄒ粋€(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(kāi)始必須使用80根的硬盤(pán)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(pán)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。
技術(shù)指標(biāo)
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。
合理搭配
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
總線
總線
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。
總線操作
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(kāi)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)。
總線定時(shí)協(xié)議
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）。
總線標(biāo)準(zhǔn)
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?？稍诓煌?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(xiě)、I/O讀、I/O寫(xiě)、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(kāi)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)。
優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)
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)
由于在CPU與主存儲(chǔ)器之間、CPU與I/O設(shè)備之間分別設(shè)置了總線，從而提高了微機(jī)系統(tǒng)信息傳送的速率和效率。但是由于外部設(shè)備與主存儲(chǔ)器之間沒(méi)有直接的通路，它們之間的信息交換必須通過(guò)CPU才能進(jìn)行中轉(zhuǎn)，從而降低了CPU的工作效率（或增加了CPU的占用率。一般來(lái)說(shuō)，外設(shè)工作時(shí)要求CPU干預(yù)越少越好。CPU干預(yù)越少，這個(gè)設(shè)備的CPU占用率就越低，說(shuō)明設(shè)備的智能化程度越高），這是面向CPU的雙總線結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)。同時(shí)還包括：
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。
相關(guān)信息
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。
總線的發(fā)展史
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(kāi)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(pán)、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(pán)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氖牵捎赑CI 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畹男乱淮偩€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)。
工商網(wǎng)監(jiān)
評(píng)論