數據總線DB用於傳輸數據信息。數據總線是雙向三態形式(雙向是指可以雙向傳輸,可以是a->;b也可以是a
系統總線地址總線AB專門用於傳輸地址。因為地址只能從CPU傳輸到外部存儲器或I/O連接端口,所以地址總線始終是單向的、三態的,與數據總線不同。地址總線的位數決定了CPU可以直接尋址的內存空間。例如,8位微機的地址總線為16位,其最大可尋址空間為2 ^ 16 = 64kb,16位微機的地址總線為20位,其可尋址空間為2 ^ 20 = 1mb。壹般來說,如果地址總線是n位的,可尋址空間就是2n(2的n次方)個地址空間(存儲單元)。例如,寬度為16位的地址總線(通常用於1970和1980的早期8位處理器)可以尋址存儲空間為2的16 =65536=64 KB的地址,而32位地址總線(通常在2004年
註:位=位。
上面提到的2 n = x = YGB中的b實際上是壹個bit,這個結果實際上是用可尋址的bit 8bit相乘得到的。
控制總線CB用於傳輸控制信號和定時信號。壹些控制信號由微處理器發送到存儲器和I/O接口電路,例如讀/寫信號、芯片選擇信號、中斷回聲信號等。還有其他部件反饋給CPU,如:中斷申請信號、復位信號、總線請求信號、待機限制就緒信號等。所以控制總線的傳輸方向取決於具體的控制信號,壹般是雙向的,控制總線的位數取決於系統的實際控制需要。其實控制總線的具體情況主要看CPU。
工作原理系統總線在微型計算機中的地位就如同人的神經中樞系統壹樣。CPU通過系統總線讀寫內存的內容,CPU中的數據可以通過總線寫入外設或由外設讀入CPU。微機采用總線結構。總線是壹組用於傳輸信息的通信線路。微型計算機通過系統總線將所有的部件連接在壹起,實現了微型計算機內部各部件之間的信息交換。壹般來說,CPU提供的信號需要通過總線形成電路形成系統總線。系統總線按傳遞信息的功能分為地址總線、數據總線和控制總線。這些總線提供了微處理器(CPU)與內存和輸入/輸出接口組件之間的連接線。可以認為,壹臺微機以CPU為核心,其他所有部件都“鉤”在與CPU相連的系統總線上。這種總線結構為微型計算機的組成提供了方便。人們可以根據自己的需要將不同大小的存儲器和接口連接到系統總線上,很容易組成各種大小的微型計算機。
系統總線的微型計算機本質上是將CPU、存儲器和I/O接口電路正確地連接到系統總線上,而計算機應用系統的硬件設計本質上是外部設備與系統總線之間的總線接口電路設計問題。這種總線結構設計是計算機硬件系統的壹個特點。
常用總線ISA Bus-ISA(工業標準體系結構)總線標準是IBM公司在1984年為引進PC/AT機而制定的系統總線標準,所以也叫AT總線。它是XT總線的擴展,以滿足8/16位數據總線的要求。從80286到80486被廣泛使用,以至於奔騰機器中仍然保留了ISA總線插槽。ISA總線有98個引腳。
EISA總線- EISA總線是由Compaq等9家公司在1988聯合推出的總線標準。它在ISA總線的基礎上使用了雙層插座,在ISA總線原有的98條信號線上增加了98條信號線,即在兩條ISA信號線之間增加了壹條EISA信號線。在實踐中,EISA總線完全兼容ISA總線信號。
VESA總線-VESA(視頻電子標準協會)總線是60家附屬文件卡廠商在1992聯合推出的壹種本地總線,簡稱VL(VESA本地總線)總線。它的引入為微機系統總線結構的革新奠定了基礎。考慮到CPU與主存和緩存的直接連接,這種總線系統通常稱為CPU總線或主總線,其他設備通過VL總線連接到CPU總線,所以VL總線稱為局部總線。它定義了32位數據線,通過擴展槽可以擴展到64位,使用33MHz的時鐘頻率,最大傳輸速率132MB/s,可以與CPU同步工作。它是壹種高速高效的局部總線,可支持386SX、386DX、486SX、486DX和奔騰微處理器。
系統總線PCI總線-PCI(外設部件互連)總線是目前最流行的總線之壹,是Intel公司推出的壹種局部總線。它定義了壹個32位數據總線,並且可以擴展到64位。PCI總線主板插槽比原來的ISA總線插槽更小,功能比VESA和ISA大大提升。支持突發讀寫操作,最大傳輸速率可達132MB/s,可同時支持多組外圍設備。PCI局部總線與現有的ISA、EISA、MCA(微通道架構)總線不兼容,但不受處理器限制,是基於奔騰等新壹代微處理器開發的總線。
緊湊型PCI-上面列出的幾種系統總線通常用於商用PC。在計算機系統總線中,還有另壹種為適應工業現場環境而設計的系統總線,如STD總線、VME總線和PC/104總線。本文只介紹工業計算機流行的總線之壹——compact PCI。
- Compact PCI,意為“固體PCI”,是第壹個采用無源總線背板結構的PCI系統,是PCI總線加歐卡的電氣和軟件標準的工業組裝標準,也是最新的工業計算機標準。緊湊型PCI是基於原來的PCI總線。它利用PCI的優勢,提供滿足工業環境應用需求的高性能核心系統。同時還考慮充分利用ISA、STD、VME或PC/104等傳統總線產品來擴展系統的I/O等功能。
系統總線-6。PCI-E總線
- PCI Express也采用了這種業界流行的點對點串行連接。與PCI和早期計算機總線的共享並行架構相比,每個設備都有自己的專用連接,不需要向整個總線請求帶寬,數據傳輸速率可以提高到很高的頻率,達到PCI無法提供的高帶寬。與傳統的PCI總線只能在單個時間段內實現單向傳輸相比,PCI Express的雙單工連接可以提供更高的傳輸速率和質量,兩者的區別類似於半雙工和全雙工。
技術規範系統總線是信號線的集合,是模塊之間傳遞信息的公共通道,通過它可以在計算機部件之間傳遞各種數據和命令。為了使不同供應商的產品可以互換,給用戶更多的選擇,總線的技術規格應該標準化。母線標準的制定要慎重考慮,嚴格規範。系統總線標準(技術規範)包括:
(1)機械結構規格:統壹規定模塊尺寸、總線插頭、總線插件程序、安裝尺寸。
(2)功能規範:應統壹規定匯流條的每條信號線(引腳名稱)、功能和工作過程。
(3)電氣規格:總線各信號線的有效電平、動態切換時間、負載能力。
技術指標1,系統總線帶寬(總線數據傳輸速率)
系統總線發展系統總線的帶寬是指單位時間內在總線上傳輸的數據量,即每鈔票時鐘的最大穩態數據傳輸速率MB。與總線密切相關的兩個因素是總線的位寬和總線的工作頻率,它們之間的關系是:總線的帶寬=總線的工作頻率*總線的位寬/8。
2.系統總線的位寬
系統總線的位寬是指總線可以同時傳輸的二進制數據的位數,或者說數據總線的位數,也就是32位、64位等總線寬度的概念。總線的位寬越寬,每秒的數據傳輸速率就越大,總線的帶寬就越寬。
3.系統總線的工作頻率
總線的工作時鐘頻率以MHZ為單位。工作頻率越高,總線的工作速度越快,總線的帶寬越寬。
計算機系統總線的詳細發展史包括早期的PC總線和ISA總線、PCI/AGP總線、PCI-X總線以及主流的PCIExpress和HyperTransport高速串行總線。從PC總線到ISA和PCI總線,再從PCI到PCIExpress和HyperTransport系統,計算機也在這三大轉折中完成了三次跨越。與這個過程相對應,計算機的處理速度、功能、軟件平臺都在經歷著同樣的進化。顯然,沒有總線技術的進步作為基礎,計算機的快速發展是不可能的。行業站在了壹個全新的起點上:PCIExpress和HyperTransport創造了壹個近乎完美的總線架構。業界對高速總線的渴求是無止境的,PCIExpress4.0和HyperTransport4.0都被提上日程,這將再次帶來性能的提升。在計算機系統中,所有的功能部件都通過系統總線交換數據,總線的速度對系統性能有很大的影響。正因為如此,總線被稱為計算機系統的神經中樞。但相對於CPU、顯卡、內存、硬盤等功能部件,總線技術的提升要慢很多。在20多年的PC發展史上,總線只更新過三次,但每壹次變化,電腦都有新的面貌。