总线的基本概念

在计算机系统中，各部件之间传输信息的通路。

按总线的位置分

内部（CPU）总线

系统总线

通信总线

按总线的功能分【系统总线】

总线特性

总线的标准化（总线协议） 

总线性能指标——带宽 

总线本身能够达到最大的传输速率

例1: (1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?

解:设总线带宽用Dr表示，总线时钟周期用T=1/f表示，一个总线周期传送的数据量用D表示，根据定义可得

       (1) Dr = D/T = D×1/T = D×f

                  = 4B×33×1000000/s=132MB/s

             （2）Dr=D/T = D * 1/T = D * f

                           =8B * 66 *1000000/s = 528MB/s

总线的连接方式

单总线结构

双总线结构

三总线结构

                  吞吐量 

单总线的结构

双总线结构

 

三总线结构

总线的内部结构

 

早期的总线实际是处理器芯片引脚的延伸，是处理器与I/O设备适配器的通道。一般由50-100根线组成。 

早期总线结构的不足之处在于：

当代流行的总线结构

 

总线的分层结构：

 

PCI总线图：

 

总线接口

一、信息的传送方式

         

总线接口是CPU和主存、外设之间通过总线进行连接的逻辑部件。 

总线接口的基本功能 ：

外围设备接口结构

 

                 分布式 

1，集中式仲裁

集中式仲裁的总线仲裁电路集中在一处，称为中央仲裁器（也称为总线控制器）。由中央仲裁器对总线进行集中控制。这是大多数单总线结构和双总线结构的机器普遍采用的仲裁方法。主要有一下方法：

 

 

 

2，分布式仲裁

                  异步定时 ：允许总线上的各部件有各自的时钟，在部件之间进行通信时没有公共的时间标准，而是靠发送信息时同时发出本设备的时间标志信号，用“应答方式”来进行。总线的长度是可变的。 异步定时的优点是总线周期长度可变，不把响应时间强加到功能模块上，因而允许快速和慢速的功能模块都能连接在同一总线上，但这以增加总线的复杂性和成本为代价。

 CPU发出读命令信号和存储地址信号，经一段时间延迟，待信号稳定后，它启动主同步（MSYN）信号，这个信号引发存储器以从同步（SSYN）信号  予以响应，并将数据放到数据线上。这个SSYN信号使CPU读数据，然后撤消MSYN信号，MSYN信号的撤消又使SSYN信号撤消，最后地址线、数据线上不再有有效信息，于是读数据总线周期结束

总线的数据传输方式：

 

典型的总线结构

■I/O地址空间0100H-03FFH

■24位地址线可直接寻址的内存容量为16MB

■8/16位数据线

■62+36引脚

■最大位宽16位(bit)

■最高时钟频率8MHz

■最大稳态传输率16MB/s

■中断功能

■DMA通道功能

■开放式总线结构，允许多个CPU共享系统资源

PCI总线是一个与处理器无关的高速外围总线，又是至关重要的层间总线。它采用同步时序协议和集中式仲裁策略，并具有自动配置能力。

1．PCI总线的特点

PCI总线的特点归纳如下：

■数据总线32位，可扩充到64位。

■地址总线32位，数据总线和地址总线是一组线，分时复用。

■使用同步定时协议，总线时钟频率33MHz或66MHz，采用方波信号。总线所有信号均出现在时钟信号的下降沿。

■可进行猝发式数据传输。

■总线操作与处理器-存储器子系统操作并行。

■采用集中式总线仲裁方式(独立请求)

■全自动配置、资源分配、PCI卡内有设备信息寄存器组为系统提供卡的信息，可实现即插即用（P&P）。

■PCI总线规范独立于微处理器，通用性好。

■PCI设备可以完全作为主控设备控制总线。

■PCI总线引线为高密度接插件，分基本插座（32位）及扩充插座（64位）。

第一代：

        第二代： 

 

AGP （ Accelerated Graphics Port ）即加速图形端口。它是一种为了提高视频带宽而设计的总线规范。是 Intel 公司 96 年开发的新一代总线标准，它是建立在 PCI 的基础上的，专门针对 3D 图形处理而开发的高效能总线。

        AGP总线直接与主板的北桥芯片相连，且通过该接口让显示芯片与系统主内存直接相连，避免了窄带宽的PCI总线形成的系统瓶颈，增加3D图形数据传输速度，同时在显存不足的情况下还可以调用系统主内存。所以它拥有很高的传输速率

AGP1x: 32 位 , 66MHZ, 工作电压 3.3V. 上沿传输数据 , 266MB/s 。

AGP2x: 上升和下降沿传输数据 ,533MB/s 。

AGP4x ： 32 位 , 透过四泵增至 266MHz ，工作电压 1.5V. 传输速率为 1066MB/s

AGP8x ： 32 位 , 透过八泵增至 533MHz ，工作电压 0.8V. 传输速率为 2133MB/s

原来的名称为“3GIO”，是由英特尔在2001年提出的，旨在替代旧的PCI，PCI-X和AGP总线标准。

1994 年，由 PC 界的几位 “ 巨人 ” —— 康柏、 IBM 、 Intel 和 Microsoft 共同推出的，旨在统一外设接口，以便于安装使用。

1996 年推出了 USB1.0 ，直到 1998 年，推出 USB1.1 标准，使 USB 技术更加成熟可靠；接着 Win98 发布，宣布正式对 USB 接口提供支持， USB 才真正发展起来 。

IEEE1394 ，是苹果公司开发的串行标准，中文译名为火线接口 （ firewire ）

使用 Dslink 编码技术

P1394b 标准，速度提升到 800Mbps 甚至 1.6Gbps

可以不以 PC 为中心联接系统：如要将扫描的照片输出到打印机，只需打开扫描仪与打印机就能实现。