系統(tǒng)總線技術(shù)指標(biāo)

1、系統(tǒng)總線 的帶寬(總線數(shù)據(jù)傳輸速率)

系統(tǒng)總線的帶寬指的是單位時間內(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

2、系統(tǒng)總線的位寬

系統(tǒng)總線的位寬指的是總線能同時傳送的二進(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?？偩€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、系統(tǒng)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，總線工作速度越快，總線帶寬越寬。

系統(tǒng)總線是一類信號線的集合是模塊間傳輸信息的公共通道，通過它，計算機(jī)各部件間可進(jìn)行各種數(shù)據(jù)和命令的傳送。為使不同供應(yīng)商的產(chǎn)品間能夠互換，給用戶更多的選擇，總線的技術(shù)規(guī)范要標(biāo)準(zhǔn)化?？偩€的標(biāo)準(zhǔn)制定要經(jīng)周密考慮，要有嚴(yán)格的規(guī)定。系統(tǒng)總線標(biāo)準(zhǔn)(技術(shù)規(guī)范)包括:

(1)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。

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

(3)電氣規(guī)范:總線每條信號線的有效電平、動態(tài)轉(zhuǎn)換時間、負(fù)載能力等。

----ISA(industrial standard architecture)總線標(biāo)準(zhǔn)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。它是對XT總線的擴(kuò)展，以適應(yīng)8/16位數(shù)據(jù)總線要求。它在80286至80486時代應(yīng)用非常廣泛，以至于奔騰機(jī)中還保留有ISA總線插槽。ISA總線有98只引腳。

----EISA總線是1988年由Compaq等9家公司聯(lián)合推出的總線標(biāo)準(zhǔn)。它是在ISA總線的基礎(chǔ)上使用雙層插座，在原來ISA總線的98條信號線上又增加了98條信號線，也就是在兩條ISA信號線之間添加一條EISA信號線。在實用中，EISA總線完全兼容ISA總線信號。

----VESA( video electronics standard association)總線是 1992年由60家附件卡制造商聯(lián)合推出的一種局部總線，簡稱為VL(VESA local bus)總線。它的推出為微機(jī)系統(tǒng)總線體系結(jié)構(gòu)的革新奠定了基礎(chǔ)。該總線系統(tǒng)考慮到CPU與主存和Cache 的直接相連，通常把這部分總線稱為CPU總線或主總線，其他設(shè)備通過VL總線與CPU總線相連，所以VL總線被稱為局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)線，且可通過擴(kuò)展槽擴(kuò)展到64 位，使用33MHz時鐘頻率，最大傳輸率達(dá)132MB/s，可與CPU同步工作。是一種高速、高效的局部總線，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔騰微處理器。

----PCI(peripheral component interconnect)總線是當(dāng)前最流行的總線之一，它是由Intel公司推出的一種局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)總線，且可擴(kuò)展為64位。PCI總線主板插槽的體積比原ISA總線插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發(fā)讀寫操作，最大傳輸速率可達(dá)132MB/s，可同時支持多組外圍設(shè)備。 PCI局部總線不能兼容現(xiàn)有的ISA、EISA、MCA(micro channel architecture)總線，但它不受制于處理器，是基于奔騰等新一代微處理器而發(fā)展的總線。

----以上所列舉的幾種系統(tǒng)總線一般都用于商用PC機(jī)中，在計算機(jī)系統(tǒng)總線中，還有另一大類為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境而設(shè)計的系統(tǒng)總線，比如STD總線、VME總線、PC/104總線等。這里僅介紹當(dāng)前工業(yè)計算機(jī)的熱門總線之一--Compact PCI。

----Compact PCI的意思是"堅實的PCI"，是當(dāng)今第一個采用無源總線底板結(jié)構(gòu)的PCI系統(tǒng)，是PCI總線的電氣和軟件標(biāo)準(zhǔn)加歐式卡的工業(yè)組裝標(biāo)準(zhǔn)，是當(dāng)今最新的一種工業(yè)計算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。 Compact PCI是在原來PCI總線基礎(chǔ)上改造而來，它利用PCI的優(yōu)點，提供滿足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用要求的高性能核心系統(tǒng)，同時還考慮充分利用傳統(tǒng)的總線產(chǎn)品，如ISA、STD、VME或PC/104來擴(kuò)充系統(tǒng)的I/O和其他功能。

----6.PCI-E總線

----PCI Express采用的也是業(yè)內(nèi)流行這種點對點串行連接，比起PCI以及更早期的計算機(jī)總線的共享并行架構(gòu)，每個設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個很高的頻率，達(dá)到PCI所不能提供的高帶寬。相對于傳統(tǒng)PCI總線在單一時間周期內(nèi)只能實現(xiàn)單向傳輸，PCI Express的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質(zhì)量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。

系統(tǒng)總線在微型計算機(jī)中的地位，如同人的神經(jīng)中樞系統(tǒng)，CPU通過系統(tǒng)總線對存儲器的內(nèi)容進(jìn)行讀寫，同樣通過總線，實現(xiàn)將CPU內(nèi)數(shù)據(jù)寫入外設(shè)，或由外設(shè)讀入CPU。微型計算機(jī)都采用總線結(jié)構(gòu)?？偩€就是用來傳 送信息的一組通信線。微型計算機(jī)通過系統(tǒng)總線將各部件連接到一起，實現(xiàn)了微型計算機(jī)內(nèi)部各部件間的信息交換。一般情況下，CPU提供的信號需經(jīng)過總線形成電路形成系統(tǒng)總線。系統(tǒng)總線按照傳遞信息的功能來分，分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。這些總線提供了微處理器(CPU)與存儲器、輸入輸出接口部件的連接線。可以認(rèn)為，一臺微型計算機(jī)就是以CPU為核心，其它部件全"掛接"在與CPU相連接的系統(tǒng)總線上。這種總線結(jié)構(gòu)形式，為組成微型計算機(jī)提供了方便。人們可以根據(jù)自己的需要，將規(guī)模不一的內(nèi)存和接口接到系統(tǒng)總線上，很容易形成各種規(guī)模的微型計算機(jī)。

微型計算機(jī)實質(zhì)上就是把CPU、存儲器和輸入/輸出接口電路正確的連接到系統(tǒng)總線上，而計算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計本質(zhì)上是外部設(shè)備同系統(tǒng)總線之間的總線接口電路設(shè)計問題，這種總線結(jié)構(gòu)設(shè)計是計算機(jī)硬件系統(tǒng)的一個特點。

系統(tǒng)總線上傳送的信息包括數(shù)據(jù)信息、地址信息、控制信息，因此，系統(tǒng)總線包含有三種不同功能的總線，即數(shù)據(jù)總線DB(Data Bus)、地址總線AB(Address Bus)和控制總線CB(Control Bus)。

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(雙向是指可以兩個方向傳輸，可以A->B也可以A<-B;三態(tài)指 0，1和第三態(tài)(tri-state)。tri-state既不是一也不是零，三態(tài)門的閉合無輸出高阻狀態(tài)。)的總線，即他既可以把CPU的數(shù)據(jù)傳送到存儲器或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)是微型計算機(jī)的一個重要指標(biāo)，通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長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)，也可以指令代碼或狀態(tài)信息，有時甚至是一個控制信息，因此，在實際工作中，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)。

地址總線AB是專門用來傳送地址的，由于地址只能從CPU傳向外部存儲器或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)的地址總線為20位，其可尋址空間為2^20=1MB。一般來說，若地址總線為n位，則可尋址空間為2^n(2的n次方)個地址空間(存儲單元)。 舉例來說:一個16位元寬度的位址總線(通常在1970年和1980年早期的8位元處理器中使用)可以尋址的內(nèi)存空間為 2 的 16 次方=65536=64 KB的地址，而一個 32位元 位址總線(通常在像現(xiàn)今 2004年 的 PC 處理器中) 可以尋址的內(nèi)存空間為4,294,967,296=4GB(前提:數(shù)據(jù)總線的寬度是8位)的位址。

注釋:位元=bit。

上面提到的2^n=X=YGB中的B其實是bit，這個結(jié)果其實是乘以可尋址的位元8bit之后得到的。

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

數(shù)字計算機(jī)是由若干系統(tǒng)部件構(gòu)成的，這些系統(tǒng)部件在一起工作才能形成一個完整的計算機(jī)系統(tǒng)。 把同一臺計算機(jī)系統(tǒng)的各部件，如CPU、內(nèi)存、通道和各類I/O接口間互相連接的總線技術(shù)，稱為系統(tǒng)總線技術(shù)。常見的系統(tǒng)總線技術(shù)有:PC總線、AT總線(ISA總線)、PCI總線。