微機(jī)中總線一般有內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和外部總線。內(nèi)部總線是微機(jī)內(nèi)部各外圍芯片與處理器之間的總線，用于芯片一級(jí)的互連；而系統(tǒng)總線是微機(jī)中各插件板與系統(tǒng)板之間的總線，用于插件板一級(jí)的互連；外部總線則是微機(jī)和外部設(shè)備之間的總線，微機(jī)作為一種設(shè)備，通過(guò)該總線和其他設(shè)備進(jìn)行信息與數(shù)據(jù)交換，它用于設(shè)備一級(jí)的互連。
另外，從廣義上說(shuō)，計(jì)算機(jī)通信方式可以分為并行通信和串行通信，相應(yīng)的通信總線被稱(chēng)為并行總線和串行總線。并行通信速度快、實(shí)時(shí)性好，但由于占用的口線多，不適于小型化產(chǎn)品；而串行通信速率雖低，但在數(shù)據(jù)通信吞吐量不是很大的微處理電路中則顯得更加簡(jiǎn)易、方便、靈活。串行通信一般可分為異步模式和同步模式。
隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，總線技術(shù)也在不斷地發(fā)展和完善，而使計(jì)算機(jī)總線技術(shù)種類(lèi)繁多，各具特色。下面僅對(duì)微機(jī)各類(lèi)總線中目前比較流行的總線技術(shù)分別加以介紹。
一、內(nèi)部總線
1．I2C總線
I2C（Inter-IC）總線10多年前由Philips公司推出，是近年來(lái)在微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線標(biāo)準(zhǔn)。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡(jiǎn)化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點(diǎn)。在主從通信中，可以有多個(gè)I2C總線器件同時(shí)接到I2C總線上，通過(guò)地址來(lái)識(shí)別通信對(duì)象。
2．SPI總線
串行外圍設(shè)備接口SPI（serialperipheralinterface）總線技術(shù)是Motorola公司推出的一種同步串行接口。Motorola公司生產(chǎn)的絕大多數(shù)MCU（微控制器）都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI總線是一種三線同步總線，因其硬件功能很強(qiáng)，所以，與SPI有關(guān)的軟件就相當(dāng)簡(jiǎn)單，使CPU有更多的時(shí)間處理其他事務(wù)。
3．SCI總線
串行通信接口SCI（serialcommunicationinterface）也是由Motorola公司推出的。它是一種通用異步通信接口UART，與MCS-51的異步通信功能基本相同。
二、系統(tǒng)總線
1．ISA總線
ISA（industrialstandardarchitecture）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(duì)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(shí)代應(yīng)用非常廣泛，以至于現(xiàn)在奔騰機(jī)中還保留有ISA總線插槽。ISA總線有98只引腳。
2．EISA總線
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(lái)ISA總線的98條信號(hào)線上又增加了98條信號(hào)線，也就是在兩條ISA信號(hào)線之間添加一條EISA信號(hào)線。在實(shí)用中，EISA總線完全兼容ISA總線信號(hào)。
3．VESA總線
VESA（videoelectronicsstandardassociation）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(jiǎn)稱(chēng)為VL(VESAlocalbus)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(chēng)為CPU總線或主總線，其他設(shè)備通過(guò)VL總線與CPU總線相連，所以VL總線被稱(chēng)為局部總線。它定義了32位數(shù)據(jù)線，且可通過(guò)擴(kuò)展槽擴(kuò)展到64位，使用33MHz時(shí)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。
4．PCI總線
PCI（peripheralcomponentinterconnect）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(xiě)操作，最大傳輸速率可達(dá)132MB/s，可同時(shí)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（microchannelarchitecture）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。
5．CompactPCI
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(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線中，還有另一大類(lèi)為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境而設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)的熱門(mén)總線之一——CompactPCI。CompactPCI的意思是“堅(jiān)實(shí)的PCI”，是當(dāng)今第一個(gè)采用無(wú)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(jì)算機(jī)標(biāo)準(zhǔn)。CompactPCI是在原來(lái)PCI總線基礎(chǔ)上改造而來(lái)，它利用PCI的優(yōu)點(diǎn)，提供滿(mǎn)足工業(yè)環(huán)境應(yīng)用要求的高性能核心系統(tǒng)，同時(shí)還考慮充分利用傳統(tǒng)的總線產(chǎn)品，如ISA、STD、VME或PC/104來(lái)擴(kuò)充系統(tǒng)的I/O和其他功能。
三、外部總線
1．RS-232-C總線
RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫(xiě)，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道，在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，驅(qū)動(dòng)器允許有2500pF的電容負(fù)載，通信距離將受此電容限制，例如，采用150pF/m的通信電纜時(shí)，最大通信距離為15m；若每米電纜的電容量減小，通信距離可以增加。傳輸距離短的另一原因是RS-232屬單端信號(hào)傳送，存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題，因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信。
2．RS-485總線
在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測(cè)低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。
3．IEEE-488總線
上述兩種外部總線是串行總線，而IEEE-488總線是并行總線接口標(biāo)準(zhǔn)。IEEE-488總線用來(lái)連接系統(tǒng)，如微計(jì)算機(jī)、數(shù)字電壓表、數(shù)碼顯示器等設(shè)備及其他儀器儀表均可用IEEE-488總線裝配起來(lái)。它按照位并行、字節(jié)串行雙向異步方式傳輸信號(hào)，連接方式為總線方式，儀器設(shè)備直接并聯(lián)于總線上而不需中介單元，但總線上最多可連接15臺(tái)設(shè)備。最大傳輸距離為20米，信號(hào)傳輸速度一般為500KB/s，最大傳輸速度為1MB/s。
4．USB總線
通用串行總線USB（universalserialbus）是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家世界著名的計(jì)算機(jī)和通信公司共同推出的一種新型接口標(biāo)準(zhǔn)。它基于通用連接技術(shù)，實(shí)現(xiàn)外設(shè)的簡(jiǎn)單快速連接，達(dá)到方便用戶(hù)、降低成本、擴(kuò)展PC連接外設(shè)范圍的目的。它可以為外設(shè)提供電源，而不像普通的使用串、并口的設(shè)備需要單獨(dú)的供電系統(tǒng)。另外，快速是USB技術(shù)的突出特點(diǎn)之一，USB的最高傳輸率可達(dá)12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，而且USB還能支持多媒體。
USB 2．0的數(shù)據(jù)傳輸率比USB 1．1快40倍，達(dá)480Mbps（60MB/s），與目前的USB1．1設(shè)備兼容，預(yù)計(jì)2001年年底OEM廠商開(kāi)始采購(gòu)英特爾集成有USB2．0控制器的芯片、2002年中期伴隨ICH4正式推出USB2．0產(chǎn)品。
5．IEEE 1394總線
IEEE1394是一種串行接口標(biāo)準(zhǔn)，這種接口標(biāo)準(zhǔn)允許把電腦、電腦外部設(shè)備、各種家電非常簡(jiǎn)單地連接在一起。從IEEE 1394可以連接多種不同外設(shè)的功能特點(diǎn)來(lái)看，也可以稱(chēng)為總線，即一種連接外部設(shè)備的機(jī)外總線。IEEE 1394的原型是運(yùn)行在Apple Mac電腦上的Fire Wire(火線)，由IEEE采用并且重新進(jìn)行了規(guī)范。它定義了數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)定及連接系統(tǒng)，可用較低的成本達(dá)到較高的性能，以增強(qiáng)電腦與外設(shè)如硬盤(pán)、打印機(jī)、掃描儀，與消費(fèi)性電子產(chǎn)品如數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)、視頻電話等的連接能力。
由于要求相應(yīng)的外部設(shè)備也具有IEEE1394接口功能才能連接到1394總 線上，所以直到1995年第3季度Sony推出的數(shù)碼攝像機(jī)加上了IEEE 1394接口后，1394才真正引起廣泛的注意。采用1394接口的數(shù)碼攝像機(jī)，可以毫無(wú)延遲地編輯處理影像、聲音數(shù)據(jù)，性能得到增強(qiáng)。數(shù)碼相機(jī)、DVD播放機(jī)和一般消費(fèi)性家電產(chǎn)品，如VCR、HDTV、音響等也都可以利用IEEE 1394接口來(lái)互相連接。電腦的外部設(shè)備，例如硬盤(pán)、光驅(qū)、打印機(jī)、掃描儀等，也可利用IEEE 1394來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。機(jī)外總線將改變當(dāng)前電腦本身?yè)碛斜姸喔郊硬蹇ā⑦B接線的現(xiàn)狀，它把各種外設(shè)和各種家用電器連接起來(lái)。電腦也成為一種普通的家電。
當(dāng)電腦家電化之后，未來(lái)的電腦將如同現(xiàn)在的電視機(jī)一樣，消費(fèi)者可能只需拿起遙控器便可快速完成上Internet、玩游戲、控制視聽(tīng)影音器材甚至控制家里的電燈、電話等電器，真正實(shí)現(xiàn)居室智能化。
USB 2．0和IEEE 1394有什么區(qū)別呢？它們最大的區(qū)別是接口不同、傳輸速率不同和可連接設(shè)備數(shù)量不同：USB 2．0采用USB接口、480Mbps、可連接127臺(tái)設(shè)備，而IEEE 1394規(guī)格為400Mbps、可連接63臺(tái)設(shè)備，不過(guò)，IEEE 1394設(shè)備間可直接通信，不需要PC存在。
在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)功能部件都是通過(guò)總線交換數(shù)據(jù)，總線的速度對(duì)系統(tǒng)性能有著極大的影響。而也正因?yàn)槿绱?，總線被譽(yù)為是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞。但相比CPU、顯卡、內(nèi)存、硬盤(pán)等功能部件，總線技術(shù)的提升步伐要緩慢得多。在PC發(fā)展的二十余年歷史中，總線只進(jìn)行三次更新?lián)Q代，但它的每次變革都令計(jì)算機(jī)的面貌煥然一新。在下面的文字中，我們將向大家介紹計(jì)算機(jī)系統(tǒng)總線的詳細(xì)發(fā)展歷程，包括早期的PC總線和ISA總線、PCI/AGP總線、PCI-X總線以及目前主流的PCI Express、HyperTransport高速串行總線。
PC總線與ISA總線
PC總線是最古老的總線之一，雖然在它之前還有諸如MCA、VESA在內(nèi)的多種總線規(guī)格，但它卻是第一種被認(rèn)可為廣泛標(biāo)準(zhǔn)的總線技術(shù)。PC總線最早出現(xiàn)在IBM公司1981年推出的PC/XT電腦中，它基于8位結(jié)構(gòu)的8088處理器，也被稱(chēng)為PC/XT總線。
PC總線沿用了三年多時(shí)間，直到1984年，IBM推出基于16位英特爾80286處理器的PC/AT電腦，系統(tǒng)總線才被16位的PC/AT總線所代替。而這個(gè)時(shí)候，PC產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，加之IBM允許第三方廠商開(kāi)發(fā)兼容產(chǎn)品，PC/AT總線規(guī)范也被逐漸標(biāo)準(zhǔn)化，并衍生出著名的ISA總線（Industry StandardArchitecture，工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)）。
與PC/AT總線不同，ISA總線采用8位和16位模式，它的最大數(shù)據(jù)傳輸率為8MBps和16MBps—今天來(lái)看這樣的性能低得不可思議，但在當(dāng)時(shí)8MBps的速率綽綽有余，完全可滿(mǎn)足多個(gè)CPU共享系統(tǒng)資源的需要。既然是標(biāo)準(zhǔn)化的總線技術(shù)，ISA就基本不存在什么兼容性問(wèn)題，后來(lái)的兼容PC也無(wú)一例外都采用ISA技術(shù)作為系統(tǒng)總線。ISA總線一直貫穿286和386SX時(shí)代，在當(dāng)時(shí)，16位X86系統(tǒng)對(duì)總線性能并沒(méi)有太高的要求，ISA也沒(méi)有遭遇任何麻煩。但在32位386DX處理器出現(xiàn)之后，16位寬度的ISA總線就遇到問(wèn)題，總線數(shù)據(jù)傳輸慢使得處理器性能也受到嚴(yán)重的制約。有鑒于此，康柏、惠普、AST、愛(ài)普生等九家廠商協(xié)同將ISA總線擴(kuò)展到32位寬度，EISA（Extended IndustryStandard Architecture，擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)）總線由此誕生—這是發(fā)生在1988年的事情。
聯(lián)系客服
