总线

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如果主板是一个城市,那么公共汽车就像城市中的公共汽车,它可以根据固定的行驶路线传输比特并停止来回运行。这些行仅负责一次传输一位。因此,必须同时使用多行来传输更多数据。可以在总线上同时传输的数据数称为宽度。就位而言,总线宽度越大,传输性能越好。总线带宽(即每单位时间可传输的数据总数)为:总线带宽=频率x宽度(字节/秒)。当总线处于非活动状态(其他设备以高阻抗状态连接到总线)并且设备与目标设备通信时,启动通信的设备会使总线发出地址和数据。连接到处于高阻抗状态的总线的其他设备如果接收(或可以接收)与其自身匹配的地址信息,则在总线上接收数据。传输设备完成通信并离开总线(输出变为高阻抗)。
总线特性
由于总线是一组连接不同组件的信号线。信息由信号线上的信号表示,并且可以通过排列不同信号的顺序来安排操作。总线的特征如下。
(1)物理特性:
物理属性(也称为机械属性)是指总线上物理连接的组件的一些特性,例如插座几何形状和插槽、,其形式为引脚、的计数和顺序。
(2)功能特点:
功能特性是指每条信号线的功能,例如用于表示地址代码的地址总线。数据总线用于表示传输的数据,控制总线表示总线上的命令、状态。
(3)电气特性:
电特性是指每条信号线中信号的方向和有效信号指示的电平范围。通常,主设备(例如CPU)发送的信号称为输出信号(OUT),发送给主设备的信号是输入信号(IN)。通常,数据信号和地址信号定义为高电平,因为逻辑1、低电平是逻辑0,控制信号不具有通常的约定,因为WE表示有效低电平、就绪意味着高电平有效。不同的高总线电平、低电平也不均匀,它们通常与TTL一致。
(4)天气特征:
时间特征也称为逻辑特征。它指的是当总线操作期间每条信号线上的信号有效时。信号的有效时序关系确保了总线的正确操作。为了提高计算机的可扩展性,以及组件和设备的多功能性,除了片上总线之外,每个组件或设备以标准化方式连接到总线,并且实现总线上的信息传输以标准化的方式这些标准化形式的连接和总线操作模式统称为总线标准。由于总线标准为ISA、PCI、USB等,对应此标准总线的总线为ISA、PCI总线、USB。
公交车的分类
根据功能和规格,总线可分为五种类型:
数据总线:必须在CPU和RAM之间处理或存储的数据。
地址总线:用于指定存储在RAM(随机存取存储器)中的数据的地址。
控制总线:将信号从微处理器控制单元传输到外围设备。 USB总线和1394总线很常见。
扩展总线:连接到扩展槽和计算机。
本地总线:一种取代高速数据传输的扩展总线。
微机系统中三种总线的现状与关系。
微机系统中三种总线的现状与关系。
数据总线DB(数据总线)、地址总线AB(地址总线)和CB控制总线(控制总线),也统称为系统总线,即通常意义上的总线。
在一些系统中,数据总线和地址总线是多路复用的,即,总线上某一点出现的信号代表数据而另一个代表地址,而一些系统是分开的。 MCU 51系列的地址总线和数据总线是多路复用的,而普通PC上的总线是分开的。
“数据总线数据库”用于传输数据信息。数据总线是双向三态总线,也就是说,它可以将数据从CPU传输到其他组件,如存储器或I / O接口,并可以将数据从其他组件传输到CPU。数据总线中的位数是微计算机的重要指示,并且通常与微处理器的字长一致。例如,Intel 8086微处理器具有16位字长和16位数据总线宽度。应该注意,数据的含义是一般化的。它们可以是真实数据,也可以是指令代码或状态信息,有时甚至是控制信息。因此,在实际工作中,数据总线不一定传输。它们只是真正意义上的数据。公共数据总线是ISA、EISA、VESA、PCI,依此类推。
“AB地址总线”专用于地址传输。因为地址只能从CPU被传递到外部存储器或I / S,地址总线总是单向三集,这是从数据总线不同。地址总线中的位数决定了CPU可以直接寻址的存储空间大小。例如,如果8个比特的微计算机的地址总线是16位,最大的空间可寻址为2 ^ 16 = 64 KB,和16位微计算机(处理x位)地址地址总线( 1、0),即字长,在一个时钟周期内为20位,其可寻址空间为2 ^ 20 = 1MB。通常,如果地址总线是n位,则可寻址空间是2 ^ n字节。
“CB总线控制”用于传输控制信号和定时信号。一些控制信号被发送到存储器和I / O接口电路,如读/写信号,芯片选择信号、中断响应信号等,其他组件被反馈到CPU,例如:中断请求信号、复位信号、总线请求信号、准备好的设备信号等因此,控制总线的控制地址由特定控制信号确定。 (信息)通常是双向的,控制总线的位数取决于系统控制的实际需要。实际上,控制总线的具体情况主要取决于CPU。
根据数据传输方式,可分为串行总线和并行总线。在串行总线中,二进制数据通过数据线逐位发送到目标设备,并行总线通常具有2条以上的数据线。常见的串行总线是SPI、I2C、USB和RS232。
根据时钟信号是否独立,可以将其分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号与数据无关,并且从数据中提取异步总线的时钟信号。 SPI、I2C是同步串行总线,RS232使用异步串行总线。
内部巴士
并发
CAMAC用于仪器检测系统。
工业标准体系结构总线(ISA)
扩展ISA(EISA)
低引脚数(LPC)
微通道(MCA)
的MBus
Multibus用于工业生产系统。
NuBus,或IEEE 1196
首款英特尔80486主板的OPTi本地总线
外围组件互连总线(PCI)
用于Altair或类似微处理器的总线S-100(S-100总线)或IEEE 696SBus或IEEE 1496
VESA本地总线(VLB,VL总线)
VERSAmodule Eurocard总线(VME总线)
用于ST或16位微处理器系统的STD总线
单总线
Q-巴士
PC / 104
PC / 104 Plus
PC / 104 Express
PCI-104
的PCIe-104
系列
1根电缆
的HyperTransport
I2C
串行PCI(PCIe)
串行外设接口总线(SPI总线)
FireWire i.Link(IEEE 1394)
外部公交车
外部总线是指用来发送由路由I指定的数据和控制信号的技术电缆和连接器系统/ O还包括总线端接电阻或电路用于衰减信号反射在电缆中。
并发
ATA:总线外围设备磁盘/磁带,也称为PATA、IDE、EIDE、ATAPI等。
(最初的ATA是平行的,但也看到了最近的ATA)
HIPPI(高性能并行接口):并行高速接口。
IEEE-488:又称GPIB(总线通用仪器)或HPIB(惠普仪表总线)。
PC卡:原名PCMCIA,笔记本电脑和其他便携设备中常用的,但自从推出USB和集成网络,公交车缓慢中断。
SCSI(小型计算机系统接口):小型计算机系统接口,外围磁盘/磁带附件总线。
系列
USB通用串行总线,由大量外部设备使用
SCSI串联连接和其他串行SCSI总线
串行ATA
网络区域控制器("CAN总线")
EIA-485
火线
射线
电脑巴士计算机总线是一组信息传输线,可以在分时共享中为多个组件共享以连接多个组件并提供信息交换。总线不仅仅是一组信号线。一般而言,总线是一组相关的传输线和总线协议。
主板总线
在计算机科学中,人们经常用以MHz表示的速度来描述总线的频率。有许多类型的计算机总线。前端总线的英文名称是前端的总线,通常由FSB表示,FSB是连接CPU和北桥芯片的总线。计算机前端总线的频率由CPU和北桥决定。
湾硬盘总线
通常,有几种类型的SCSI、ATA、SATA。 SATA是Serial ATA的缩写,为什么要使用PATA Serial ATA——和
公共汽车
公共汽车
ATA系列的缺点是说话。我们知道,数据线或正常ATA IDE硬盘驱动器是最初40有数据线、、时钟线控制线、接地线40行,其中的数据的32行并行传输(一个时钟周期)可以同时传输4个字节的数据),因此同步非常苛刻。这就是为什么必须在PATA-66接口(通常称为DMA66)中使用80条硬盘数据线的原因。事实上,40根电缆铠装土地所有电缆,只接地在主板的一侧(不连接相反,如果颠倒过来,屏蔽效果显着降低。有了一个良好的记录硬装甲,传输速率可以达到66MB / s的、100MB / s和最高133MB / s的。然而,PATA-133后,高速并行传输已达到限制,而三个主要的不足之处暴露PATA:所述信号线的长度不能扩展同步信号、难以维持信号线、5V消耗大量的能源的那么,为什么数据线接口SCSI -... 320达到320 MB / s的、的速度和线缆可以很长呢?你有没有注意到,数据线高速SCSI是“花”?这不是外表的缘故“花”的一部分它实际上是一组互连的差分信号线,这不是普通计算机系统的成本。
温度。其他巴士
计算机上的其他总线是:通用串行总线(通用串行总线)、 IEEE1394、PCI等。

技术指标

1、总线带宽(总线数据传输速率)
总线带宽是指每单位时间在总线上传输的数据量,即由时钟传输的MB稳定状态下的数据传输的最大速度。与总线密切相关的两个因素是总线位宽和总线工作频率。他们之间的关系:
总线带宽=总线工作频率*总线位宽/ 8
或总线带宽=(总线的位宽/ 8)/总线周期
2、总线位宽
总线的位宽是指总线可以同时传输的二进制数据的位数,或者数据总线的位数,即总线宽度的概念,为32位、64位。总线的位宽越宽,每秒的数据传输速率越高,总线的带宽越宽。
3、总线工作频率
总线的工作时钟频率为MHZ。工作频率越高,总线工作越快,总线带宽越宽。
合理的聚会
主板上的北桥芯片负责接触具有最高数据吞吐量的、存储器图形卡和其他组件,并连接到南桥芯片。 CPU是通过前面的总计
公共汽车
公共汽车
线路(FSB)连接到北桥芯片,后者又通过北桥芯片和、存储器图形卡交换数据。前端总线是CPU与外界之间交换数据的最重要渠道。因此,前端总线的数据传输容量对计算机的整体性能有很大影响。如果前端总线不够快,强大的CPU无法显着提高计算机的整体速度。数据传输的最大带宽取决于同时传输的所有数据的宽度和传输频率,即数据带宽=(总线频率×数据位宽)÷8。 ,可在PC上到达的前总线频率为266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz。前端总线的频率越高,CPU与北桥芯片之间的数据传输容量越高,并且CPU功能的整套设置越高。如今,CPU技术发展很快,计算速度快速增长,前端总线足够大,以确保为CPU提供足够的数据,而前端总线无法供电足够的数据到CPU,这限制了CPU的性能。你必须发挥并成为系统的瓶颈。
公交车运营
其中一个总线操作是完成两个模块之间的信息传输,主模块是启动过程,另一个是从模块。只有一个主模块可以同时占用总线。
公交运营的步骤:
主模块应用于总线控制,总线控制器做出决定。
公交运营的步骤:
一旦主模块接收到右侧的总线控制,它就会进入从模块,从模块会确认数据传输。
检查数据传输错误。总线定时协议:定时协议确保数据传输的两端同步并正确传输。有三种类型的时间协议:
同步总线时间:总线上的所有模块共享相同的时钟脉冲来控制操作。每个模块的所有动作都是在时钟周期开始时生成的,大多数动作都是在一个时钟周期内完成的。
异步总线时间:操作的外观由源或目标模块的特定信号确定。总线上的事件根据先前事件的发生而发生,并且双方彼此提供联系信号。
总线时间协议
半同步总线时间:总线上每个操作的时间间隔可能不同,但必须是时钟周期的整数倍。信号,采样和结束的存在仍然基于公共时钟。 ISA总线使用此计时方法。
数据传输类型:单周期模式和突发模式。
单周期模式:在总线周期中仅传输一个数据。
突发模式:在接收到主线的控制之后,进行多次数据传输。寻址时,提供第一个目标地址并访问第一个数据。地址数据2到数据n、3根据第一地址的基础上的特定规则(例如自动递增1)自动处理。
标准巴士
我们为什么要制定总线标准?
易于扩展机器并添加新设备。与总线标准,不同的制造商可以生产若干模块、和根据相同的标准和规格的具有不同功能的完整的机器。用户可根据不同的功能要求选择、。相同类型总线标准的模块和设备甚至可以根据标准设计特殊的特殊模块和设备,以形成自己需要的应用系统。这允许兼容性和互换性在在设备级别芯片级、、模块级别的所有浓度,使整个计算机系统的可维护性和可扩展性得到充分的保证。
总线标准的技术规范?
机械结构的规格:规格、、总线连接器和总线连接器模块安装尺寸均匀地定义。
功能说明:每个总线信号线(引脚名称)、功能和工作过程应有统一的规定。
电气规格:每个总线信号线、、转换时间动态负荷容量等的有效电平。
什么巴士是标准的?
存储器总线的处理器主机主板通常是一个特定的专用总线,和总线I / S和背板总线用于连接各种I / S通常在不同的计算机可互操作的。事实上,背板总线和总线I / S一般是标准总线,能够通过不同的公司做了很多不同的计算机上使用。
标准总线 -  ISAISA总线(Industrial Standard Architecter)是IBM于1984年为引入PC / AT机器而建立的系统总线标准。这就是为什么它也被称为AT总线。
主要特点:
(1)支持64KI / O地址空间寻址主存储器、16M的地址空间,则支持15个级别的DMA通道电平中断持续、7。
(2)这是一个简单的多主总线。除了CPU之外,DMA、DRAM更新控制器和带处理器的智能接口控制板可以是总线主设备。
(3)支持8种类型的总线事务的类型:、存储器读写存储器、I / O读、I / O、写中断应答、DMA响应、、更新存储器总线仲裁。
它的时钟频率为8MHz,有98条信号线。所述数据线和地址线是分开的,且线宽度数据为16位,并且8位或16位的数据可以被传输,因此数据传输的最大速度是16 MB / s。
标准巴士 -  EISA
EISA总线(ExtendedIndustrialStanderdArchitecture)是基于ISA总线的开放式总线标准。
支持突发传输模式和多总线主控。
时钟频率为8.33MHz。有198线和100条的信号线基于原始ISA总线,这与原来的ISA总线完全兼容的98行被扩展。它具有单独的数据线和地址线。线宽是32个数据位,位8位的数据传输容量、16、32位,这样,最大数据传输速率是33 MB / s的。地址线的宽度为32位,因此寻址容量为232.也就是说,主设备(如CPU或DMA控制器)可以访问4G范围主存储器的地址空间。
标准总线 -  PCI
PCI总线(PeripheralComponentInterconnect)
它是一个本地32位高性能总线。它是在1991年后期建议随后由英特尔公司,加上超过100个主要行业厂商如IBM PC、DEC。 1992年,他成立了名为PCISIG的PCI小组,以协调和推广PCI标准。
高速外设的I / O接口连接到主机。凭借自己的33MHz总线频率,数据线的宽度为32位,可以扩展到64位,因此数据传输速度可以达到132MB / s到264MB / s。速度快、支持传输模式无限脉冲串、支持同时工作(PCI桥提供了一个数据缓冲器,并使总线独立于CPU的),可以连接到主板和其它系统总线(作为、EISA ISA或MCA),该系统的高速设备连接到PCI总线,而低速设备仍然与这些总线I / S低速兼容,因为ISA、EISA。它支持基于微处理器用于系统具有单个处理器和多处理器系统中使用的配置。
优点和缺点
使用总线结构的主要优点。
1个、转印效率信息双总线结构定向的存储器是高,这是其主要优点。但是,当CPU和I / O接口都访问内存时,仍会发生冲突。
2、CPU本地高速存储器接口和本地I / S经由连接局部总线传输速率高,速度较慢的全局存储器和I / O接口整体S和连接较慢的全局总线,具有考虑到高速设备和慢速设备,因此他们不参与其中。
3、简化了硬件设计。采用模块化结构设计方法很方便。微型计算机总线的唯一导向的设计需要插件CPU、和插件内存和插件I / S在依照本条例规定,并连接总线不考虑总线的详细操作工作。
4、简化了系统的结构。整个系统结构清晰。连接很小,可以打印背板连接。
5、系统的可扩展性很好。首先,规模扩张,规模扩张只需要插入更多相同类型的补充。第二是功能的扩展。功能的扩展只需要根据总线标准设计新的补充。通常,对插入机器的附加组件的位置没有严格的限制。
6、系统更新性能良好。因为、I / O存储器、 CPU接口根据总线协议连接到总线,每当总线设计适当,新插件可以在任何时间设计为与芯片的进展处理器和其他相关芯片。系统在电路板上更新,无需更改其他附加组件和背板连接。
7、便于故障排除和修复。使用主板测试卡有助于故障的定位和总线的类型。
采用总线结构的缺点由于总线在CPU和设备、 E之间的CPU和主存储器之间建立/ S,速度和信息传输系统微计算机的效率得到改善。然而,由于有外部设备和主存储器之间没有直接的路径,它们之间的信息交换必须由CPU,这降低了CPU的效率(或CPU使用率增加传送。一般来说,周向工作下的CPU的干预时,更少的CPU干预,下该设备的CPU使用率,指示该设备的更大的智能性。这是的主要缺点用于CPU总线双重结构还包括:
1使用、传送时间共享总线。当多个主器件请求总线的同时,有必要总线仲裁。
2、总线带宽是有限的,如果连接到所述总线的硬件设备不具有用于资源的控制的机制,很容易在信息引起的延迟(即立即致命在一些地方)。
连接到总线3台、设备必须具有用于过滤的信息,以确定该信息是否被传递到其自身的机构。
相关信息
任何微处理器必须连接到多个组件和外围设备的,但是,如果每个外围组件和经由一组线直接连接到CPU,连接将是复杂或实现甚至困难。为了简化硬件电路设计,、简化了系统结构,通常一组线的使用,它被配置成与相应的接口电路,并与各种组件和外围设备相连接。这组线被称为共享总线连接。
使用的总线结构中有利于部件和设备的扩展,并且特别地,一个统一的标准总线的发展促进了不同设备的互连。
在微型计算机的总线通常具有内部总线和外部总线、。内部总线是每个外围芯片和处理器位于微计算机内之间的总线,并且用于互连到芯片电平,并且该系统总线是每个连接板和系统板之间的总线微型计算机,并且被用于连接板的相互水平。外部总线是微计算机和外部设备之间的总线。微型计算机作为通过该信息和数据与其它装置交换的装置。它用于水平互连装置。此外,从广义上讲,计算机通信方法可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线称为并行总线和串行总线。并行通信速度很快。、实时性好,但由于繁忙的线路数量不适合小型化产品,而串行通信速度低,在微处理电路中数据通信的性能更简单它不是很大。适合灵活的、。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。 ---随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术不断得到发展和完善,计算机总线技术具有广泛的多样性和独特性。
公交车发展史。
巴士isa
(行业标准架构)
第一台PC总线是IBM于1981年在PC / XT计算机上使用的系统总线。它基于8位8088处理器,称为PC总线或PC / XT总线。
1984年,IBM推出了基于Intel 80286 16位处理器的PC / AT计算机。系统总线扩展到16位,称为PC / AT总线。为了开发与IBM PC兼容的外围设备,业界逐渐建立了基于IBM PC总线规范的ISA(工业标准体系结构)总线。
PCI总线
(外围组件的互连)
由于ISA / EISA总线速度慢,CPU的速度甚至高于总线的速度。因此,硬盘显示卡、和其他外围设备只能通过缓慢而狭窄的瓶颈发送和接收数据,这使得整机性能受到严重影响。为了解决这个问题,当英特尔在1992年发布了486处理器时,它还提出了一种32位PCI(外围组件互连)总线。
3、AGP总线
(加速图形端口)PCI总线是一个独立于CPU的系统总线,可以直接在CPU总线上直接挂掉、卡声卡、网卡、硬盘控制器等高速外围设备,打破颈部瓶子和充分利用CPU的性能。不幸的是,由于PCI总线只有133 MB / s的带宽,大多数输入/输出设备,如、显卡0x1776网卡可能绰绰有余,但显卡食欲增长的3D还不够,它就成了限制。显示子系统中的瓶颈和整体性能。因此,PCI总线的互补总线——AGP生效。
4、PCI-Express
经过10年的修饰,PCI总线已无法满足计算机的性能要求,必须用大于、的带宽代替。具有最大发展潜力的新一代总线是PCI-Express总线。
与PCI总线相比,PCI-Express总线可以提供极高的带宽以满足系统的需求。 PCI Express Bus 2.0标准的带宽如下表所示:

随着这三代半的发展(AGP总线只是增强型PCI总线),外部PC总线最终演变为我们现在看到的PCI-E 2.0,提供比以前的总线更大的带宽。至于公交车发展的未来方向,我认为随着人们带宽需求的增加,它将很快出现。


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