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江蘇邱成機(jī)電有限公司
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如果說主板（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，傳輸來回不停運(yùn)作的比特（bit）。一條線路在同一時(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)）。
在計(jì)算機(jī)中用于連接各種功能部件并在它們之間傳送數(shù)據(jù)的公用線路或通路。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中按其所連接的對象，總線可分為： 片總線，又稱器件級總線，它是中央處理器芯片內(nèi)部的總線。內(nèi)總線，又稱系統(tǒng)總線或板級總線，它是計(jì)算機(jī)各功能部戶之間的傳輸通路，微型計(jì)算機(jī)總線通常稱為內(nèi)總線。外總線，又稱通信總線，它是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之間，或者是計(jì)算機(jī)主機(jī)與外圍設(shè)備之間的傳輸通路 [1]  。
總線是一種共享型的數(shù)據(jù)傳送設(shè)備。雖然總線上可聯(lián)接多個(gè)設(shè)備，但任一時(shí)刻通常只能有一對設(shè)備參與數(shù)據(jù)傳輸。按信息傳輸?shù)男问剑偩€可分為并行總線和串行總線兩種。并行總線對n位二進(jìn)制信息用n條傳輸線同時(shí)傳送，其特點(diǎn)是傳輸速度快，但系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，它用于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)的各部件之間的連接；串行總線對多位二進(jìn)制信息共用一條傳輸線，多位二進(jìn)制信息按時(shí)間先后順序通過總線，它的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，但其傳輸速度較慢?？偩€必須有明確的規(guī)范： 總線定時(shí)協(xié)議，即在總線上傳送信息時(shí)必須遵守一定的定時(shí)規(guī)則，例如同步總線定時(shí)，異步總線定時(shí)，半同步總線定時(shí)等?？偩€的物理特性，包括信號、電源、地址的電氣特性，以及連線、接插件的機(jī)械特性?？偩€帶寬，它是總線所能達(dá)到的傳輸率，其單位是MB/S。
總線特性編輯 語音
由于總線是連接各個(gè)部件的一組信號線。通過信號線上的信號表示信息，通過約定不同信號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線的功能，如地址總線用來表示地址碼。數(shù)據(jù)總線用來表示傳輸?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線上的信號方向及表示信號有效的電平范圍，通常，由主設(shè)備（如CPU）發(fā)出的信號稱為輸出信號（OUT），送入主設(shè)備的信號稱為輸入信號（IN）。通常數(shù)據(jù)信號和地址信號定義高電平為邏輯1、低電平為邏輯0，控制信號則沒有俗成的約定，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，指在總線操作過程中每一根信號線上信號什么時(shí)候有效，通過這種信號有效的時(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。
總線分類編輯 語音

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之間來回傳送需要處理或是需要儲存的數(shù)據(jù)。
地址總線（Address Bus）：用來在RAM（Random Access Memory）之中儲存的數(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，傳送到周邊設(shè)備。
擴(kuò)展總線（Expansion Bus）：外部設(shè)備和計(jì)算機(jī)主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的總線，例如ISA總線，PCI總線。
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)。
常見的數(shù)據(jù)總線為ISA（ISA總線）、EISA、VESA、PCI等。
“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，即字長大?。┑牡刂房偩€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字節(jié)。
“控制總線CB”用來傳送控制信號和時(shí)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、設(shè)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，(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2根。常見的串行總線有SPI、I2C、USB及RS232等。

按照時(shí)鐘信號是否獨(dú)立，可以分為同步總線和異步總線。同步總線的時(shí)鐘信號獨(dú)立于數(shù)據(jù)，而異步總線的時(shí)鐘信號是從數(shù)據(jù)中提取出來的。SPI、I2C是同步串行總線，RS232采用異步串行總線。
內(nèi)部總線編輯 語音總線一個(gè)操作過程是完成兩個(gè)模塊之間傳送信息，啟動操作過程的是主模塊，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)行操作過程的控制。各模塊的所有動作的產(chǎn)生均在時(shí)鐘周期的開始，多數(shù)動作在一個(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來確定?？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。
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)則自動尋址（如自動加1）。
總線標(biāo)準(zhǔn)編輯 語音
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、模塊級、設(shè)備級等各級別的產(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：總線每條信號線（引腳的名稱）、功能以及工作過程要有統(tǒng)一規(guī)定。
電氣規(guī)范：總線每條信號線的

有效電平、動態(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級硬中斷、7級DMA通道。
(2)是一種簡單的多主控總線。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：存儲器讀、存儲器寫、I/O讀、I/O寫、中斷響應(yīng)、DMA響應(yīng)、存儲器刷新、總線仲裁。
它的時(shí)鐘頻率為8MHz，共有98根信號線。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*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。
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)。
并發(fā)
CAMAC，用于儀表檢測系統(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
外圍部件互線（PCI）
S-100總線（S-100 bus），或稱IEEE 696，用于Altair或類似微處理器

串行PCI（PCIe）
串行外圍接口總線（SPI總線）
火線i.Link（IEEE 1394）
外部總線編輯 語音
外部總線指纜線和連接器系統(tǒng)，用來傳輸I/O路徑技術(shù)定的數(shù)據(jù)和控制信號，另外還包括一個(gè)總線終結(jié)電阻或電路，這個(gè)終結(jié)電阻用來減弱電纜上的信號反射干擾。
并發(fā)
ATA：磁盤/磁帶周邊附件總線，也稱等等。
HIPPI（HIgh Performance Parallel Interface）：高速平行接口。
IEEE-488：也稱 G：小型電腦系統(tǒng)接口，磁盤/磁帶周邊附件總線。
串行

計(jì)算機(jī)總線編輯 語音
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，用來連接多個(gè)部件并為之提供信息交換通路?？偩€不僅是一組信號線，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
總線
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)說起。我們知道ATA或者說普通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)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)），因此對同步性的要求很高。這就是為什么從PATA-66（就是常說的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)暴露無遺：信號線長度無法延長、信號同步性難以保持、5V信號線耗電較大。那為什么SCSI-320接口的數(shù)據(jù)線能達(dá)到320MB/s的高速、而且線纜可以很長呢？你有沒有注意到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)編輯 語音
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，即每秒鐘傳送MB的穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)傳輸率 [2]  。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?？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、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。
合理搭配編輯 語音
總線
總線
主板北橋芯片負(fù)責(zé)聯(lián)系內(nèi)存、顯卡等數(shù)據(jù)吞吐量的部件，并和南橋芯片連接。CPU就是通過前端總線（FSB）連接到北橋芯片，進(jìn)而通過北橋芯片和內(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)傳輸能力對計(jì)算機(jī)整體性能作用很大，如果沒足夠快的前端總線，再強(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。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。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。
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