计算机硬件技术总线的概述

总线是一组信号线地集合,它是系统与系统之间或系统内部各电气部件之间,进行通信传输所必需地所有信号线地总与。它是PC芯片之间,各电气部件之间与I/O设备之间进行通信与数据交换地标准通道。panyLogo6.1总线地概述总线是计算机各种功能部件之间传送信息地公共通信干线,它是由导线组成地传输线束。在计算机系统中,各个部件之间传送信息地公共通路叫总线,微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件地。panyLogo总线上地任何一个部件发出地信息,计算机系统内所有连接到总线上地部件都可以接收得到。但在进行信息传输时,每一次只能有一个称为主控设备地部件可以利用总线给一个称为从属设备地部件发送信息。panyLogo一,总线地分类总线分类地方式有很多,如被分为外部与内部总线,系统总线与非系统总线等等,下面是几种最常用地分类方法:1．按功能分:地址总线,数据总线,控制总线2．按传输方式分:串行总线与并行总线panyLogo3．按时钟信号方式分:同步总线与异步总线4．按总线地规模,用途与应用场合分①片内总线:微处理器芯片内部地总线②主板局部总线:电路板上连接各插件地公共通路③系统总线:模块式微型计算机机箱内地底板总线④通信总线:用于微型计算机系统与系统之间,微型计算机系统与外部设备panyLogo二,总线地功能系统总线又称内总线或板级总线,是用来连接各种插件板,以扩展系统功能地总线。传送地信息:数据信息,地址信息,控制信息。系统总线:数据总线,地址总线AB,与控制总线CB。panyLogo1．数据总线:用于传送数据信息,双向三态形式总线,既可以把CPU地数据传送到存储器或输入输出接口等其它部件,也可以将其它部件地数据传送到CPU。数据总线地位数是微型计算机地一个重要指标,通常与微处理地字长相一致。．地址总线:用来传送地址,单向三态式总线,只能从CPU传向外存或输入输出端口。地址总线地位数决定了CPU可直接寻址地内存空间大小。panyLogo3．控制总线:用来传送控制信号与时序信号。控制信号中,有地是微处理器送往存储器与输入输出接口电路地,因此,控制总线地传送方向由具体控制信号而定,一般是双向地,控制总线地位数要根据系统地实际控制需要而定。实际上控制总线地具体情况主要取决于CPU。panyLogo三,总线地性能指标①总线宽度②标准传输率③时钟同步/异步④总线复用⑤信号线数⑥总线控制方式⑦其它指标:如负载能力等panyLogo四,微机地总线结构面向总线地结构主要有以下优点:①简化了系统结构,便于系统设计制造;②大大减少了连线数目,便于布线,减小体积,提高系统地可靠性;③便于接口设计,所有与总线连接地设备均采用类似地接口;④便于系统地扩充,更新与灵活配置,易于实现系统地模块化;⑤便于设备地软件设计,所有接口地软件就是对不同地口地址进行操作;⑥便于故障诊断与维修,同时也降低了成本。panyLogo总线结构大致分为单总线结构与双/多总线结构1.单总线结构:系统地各个部件均接在系统总线上,构成微型计算机地硬件系统,所以它又称为面向系统地单总线结构。panyLogo2.面向CPU地双总线结构:设置一条连接CPU与存储器地专用总线来解决CPU与存储器之间数据传送问题。这就是面向CPU地双总线结构。panyLogo3.面向主存储器地双总线结构:在CPU与主存储器之间,又专门设置了一组高速总线,使CPU可以通过它直接与主存储器交换信息。panyLogo4.多总线结构:将不同类型地设备划分到不同地总线层次中,这样做地目地是兼顾速度与成本地要求。panyLogo6.1总线技术接到总线上地部件有两种工作方式:主方式与从方式。部件工作于主方式时,可以控制总线并启动信息传送;工作于从方式时,只能按主部件地要求工作。有地部件既可工作于主方式也可工作于从方式,但不能同时工作于两种方式。能作总线主部件地设备叫做总线主控设备。panyLogo一,总线地数据传送源部件:送出数据地部件。目地部件:接收数据地部件。定时方式:同步方式,异步方式,半同步方式。panyLogo1．同步方式:总线上地数据传送用一个公共地时钟控制,发送与接收信号都在固定地时刻发出。panyLogo总线上地部件通过总线进行信息传送时,用一个公共地时钟信号进行同步,这种方式成为同步通信。这个公共地时钟可以由CPU总线控制部件发送到每一个部件（设备）,也可以让每个部件有各自地时钟发生器,然而它们都需要有总线控制部件发出地时钟信号进行同步。panyLogo．异步方式异步通信允许总线上地各部件有各自地时钟,在部件之间进行通信时没有公共地时间标准,而是靠发送信息时同时发出本设备地时间标志信号,用"应答方式"来进行。优点是任何速度地设备之间都能互相进行通信。缺点是延迟较大,而且当源端速度与目地端速度差异很大时,有可能造成状态错误,使传送失败。panyLogo3．半同步方式采用半同步总线定时方式时,每个动作只能在固定时钟确定地时刻发生。控制信号间地间隔时间仍然是可变地,需要是时钟周期地整倍数。优点是减少了干扰信号地影响缺点是定时信号地响应时间都需要是时钟周期地整倍数,加长了时间地间隔。panyLogo二,总线控制总线仲裁也称为总线判优。目地:为了正确地实现多个部件之间地通信,避免各部件同时往总线发送信息造成地冲突。当多个部件同时要求使用总线,总线控制机构根据一定地判决原则,决定首先由哪个部件使用总线。只有获得了总线使用权地部件,才能开始传送数据。panyLogo1．链式查询方式链式查询方式地总线控制部件在单总线系统与三总线系统中常常是CPU地一部分。在双总线系统地I/O总线中,它是通道地一部分。panyLogo优点:只用很少几根线就能按一定优先次序实现总线仲裁,很容易扩充设备。缺点:对询问链地电路故障很敏感,查询链地优先级是固定地。panyLogo2．计数器查询方式总线上任何设备要求使用总线时,都通过BR线发出总线请求。panyLogo3．独立请求方式每一个设备均有独立地总线请求线BRi与总线回答线BGi。panyLogo优点:响应速度快,即为确定优先响应设备所花费地时间少;对优先次序地控制也是相当灵活。缺点:控制线数目多。panyLogo三,总线驱动及出错处理1．总线驱动三态总线驱动器来驱动总线,为减轻总线上地负载,在设备接口电路中通常采用缓冲器来进行隔离。panyLogo2．出错处理解决地方法:在传输地数据中增加一些冗余位,使冗余位与传送地数据具有某种特殊地关系错误处理:①纠错电路纠正错误②CPU进行错误处理panyLogo6.3常见局部总线为了将不同厂家生产地各部件组装成一台完整地计算机,就需要各厂家按一定地标准进行生产。特别是系统总线与局部总线,由于外设接口卡都要通过系统总线接入系统,主板上地各插件都要通过局部总线进行连接,所以总线标准地制订显得尤为重要。panyLogo一,PCI总线PCI（PeripheralponentInterconnect）即外围元件互联,它是一种先进地局部总线,已成为局部总线地新标准,是目前应用最广泛地总线结构。panyLogo1.PCI总线特点:①高性能②PCI总线还支持突发工作方式,并且后面可跟无限个数据周期。③减少存取延迟④采用总线主控与同步操作⑤不受处理器限制panyLogo⑥适用于各种机型⑦成本低⑧兼容性好,易于扩展⑨自动配置（即插即用,PlugandPlay）⑩规范严格panyLogo2.PCI总线地主要性能:①总线时钟频率33.3MHz/66.6MHz。②总线宽度32位/64位。③最大数据传输率132MB/s(264MB/s)。④支持64位寻址。⑤适应5V与3.3V电源环境。panyLogo二,通用串行总线通用串行总线（UniversalSerialBus,USB）,是计算机系统连接外围设备地新型输入/输出串行接口标准。panyLogo1.USB地主要技术指标panyLogo2.USB特点:①热即插即用性能当用户连接USB外设到一个正在运行地系统时,Windows操作系统能自动地检测外设,加载合适地驱动程序。外设第一次连接到系统时,Windows可能会提示用户插入驱动程序磁盘,但是除此以外,其它安装步骤都是自动地,不需要定位并运行安装程序,也无须重启系统。用户也可以在任何时候连接与断开外设,不管系统与外设是否开机都不会损坏计算机或外设。panyLogo②采用"级联"方式连接各个外部设备主控器具有根集线器地功能,通常根集线器集成在主控器中,具有2～4个USB接口,连接采用"级联"方式panyLogo三,IEEE1394总线IEEE1394是一种串行接口标准,俗称火线接口,主要用于视频地采集。主要技术特点:①支持高速应用并且有可升级性能②分层地主控制器结构③同时支持同步与异步数据传输方式panyLogo④采用基于内存地地址编码,具有高速传输能力⑤采用点对点（Peer-to-Peer）结构⑥安装方便且容易使用⑦其它性能指标:信号线条数:6（电源2,信号4）/4（无电源）。支持系统:Windows98以上。支持特性:PnP,热插拔。panyLogo三,图形加速端口（AGP）Intel公司为了提高图形与视频（尤其是3D图形）性能而设计地高带宽总线规范。基于PCI总线设计,但是在电器特性,逻辑上都独立于PCI总线。AGP是专为系统中一块视频卡设计地点到点高性能连接,只有一个AGP插槽可以插入单块视频卡。panyLogoAGP总线性能特点:①采用了数据读写操作地流水线技术②采用直接内存执行（DIME）技术③地址信号与数据信号分离④并行操作panyLogo四,外部设备总线用于实现计算机主机与外部设备之间地连接。外部设备总线是通用地,可连接不同地外部设备,并且允许在一个总线上连接多个设备。panyLogo五,IDE接口与SCSI接口IDE与SCSI是目前应用最广泛地硬盘地两个接口标准。IDE:IntegratedDrivelectronics,电子集成驱动器SCSI:SmallputerSystemInterface,小型计算机系统接口panyLogo1.IDE接口特点:把控制器集成到驱动器内,从而可以避免驱动器与控制器之间地数据丢失,使数据传输十分可靠。panyLogoSCSI接口具备与多种类型地外设进行通信。panyLogoSCSI总线有如下主要特点。①可以采用异步传送,也可以采用同步传送②SCSI地启动设备与目的设备通过高级命令进行通信,不涉及外设地物理层如磁头,磁道,扇区等物理参数③可挂接多台总线设备（包括适配器与控制器）,但在任何时刻只允许两个总线设备进行通信。panyLogo六,微型机系统中地总线应用总线地任务就是进行信息交换,主要包括读与写操作。对于CPU-存储器总线,"读"是将存储器地数据送到