总线分类及内部总线的发展
可以从多种角度对总线进行分类。
按信息传送的方向,总线可分为单向总线和双向总线。
按传送信息的类型分,总线可分为:数据总线(传送数据)、地址总线(传送地址)和控制总线(传送控制信号)。当然在总线中也可以有信号线复用的情况,如地址与数据复用、地址与控制命令复用等,在这些信号线中不同时间段传送不同的信息。此外,总线中还应有电源线和地线,有的总线还使用几种电源。
按照总线所处的物理位置分,可将其分成以下四种:
①片内总线:大规模或超大规模集成电路芯片内部是相当复杂的,其内部功能块之间采用总线相连。
②模板内部总线:一块模板上各个芯片之间相连接的总线。
③板间总线:构成一个微机系统需要若干块模板,它们之间通过总线相连。
④模板与设备(指位于主机箱内部的设备)之间、计算机与设备(指位于主机箱外部的设备)之间以及计算机与计算机之间的总线。
占微机比例最大的台式机(或者叫桌面机)中都有一块最重要的模板——主板,它上面有微处理器、主存(条)、控制芯片组和对机器结构至关重要的一条或多条总线,这些总线用于主板内部以及与其他模板的连接。注意到这一情况,通常将上述按物理位置分类的第二、第三类即主板上的总线以及主板与其他模板互连的总线称为(微机)内部总线。
与此相对应,通常将处于第四种物理位置的总线称为外部总线。这实际上是兼顾了计算机的传统,因为按照传统,输入设备和输出设备统称为外部设备。注意到现代微机中有些设备就位于机器内部(例如内置硬盘、内置光盘驱动器等),因此,可将外部总线中与设备相连的总线划出来,称之为设备总线,这样更确切些。
在前面的章节中多次提到系统总线这个名称,这又从何而来?事物总是有其初级阶段的。在早期的微机中,内部总线只有一条,微机系统的各个功能块(如存储器、I/0接口等)都与这条总线相连,也就是说,通过它才可构成微机系统。显然,将这条总线称作做系统总线也就顺理成章了。
随着微机的发展,内部总线发生着深刻的变化:由最初的一条变为多条,功能由弱到强,传输速率由低到高,由依赖于处理器到与处理器无关……在现代微机中,内部总线又可分为以下四类:
①处理器总线:从处理器引出的总线,即直接与处理器相连的总线,其速度极快。
②存储器总线:存储器控制器与存储器相连的总线。在现代微机中,存储器控制器一般位于控制芯片组的主桥(北桥或后来出现的存储器控制器Hub)中。
③局部总线:对局部总线的理解需要从它产生的背景说起,而这又涉及到主流微机——PC系列机内部总线的发展史。
早期的PC系列机采用的系统总线叫PC总线、PC/AT总线,后来经过标准化后称为ISA(Industrial Standard Architecture)总线。为了赢得市场,IBM公司公布了ISA总线的全部规范和机器的硬件结构。这确实见效,其机器迅速占领微机市场,但随之而来出现了一大批兼容机厂家。为此IBM公司在推出第一台80386机时创立了一种和ISA总线不兼容的MCA(Micro Channel Architecture)总线。IBM公司吸取以前的教训,未公布其标准,企图垄断市场。
该总线在当时的确是一种高性能总线,其数据线宽度为32位,配有总线仲裁机制,支持16个总线主控器。但由于与ISA总线不兼容,致使采用该总线的机器未能占领市场。与此同时,以Compaq、AST、Epson、HP等9家公司联合,推出了与ISA总线兼容并且具有MCA全部功能的扩展ISA,即EISA总线,该总线得到了广泛应用。EISA总线的数据线宽度为32位,支持多处理器结构,具有较强的I/O扩展能力和负载能力,最大数据传输率为33 MB/S。
随着微处理器和系统总线的发展,微机的应用领域也在拓宽,如复杂的图像处理、在线交易处理、运动视频处理、高保真音响、多任务操作系统、局域网络以及多媒体的应用等。这些都需要在处理器和外设之间进行大量及高速的数据传送和处理,而此时EISA等系统总线已无法满足需要,因而成为处理器与外设之间数据传输的瓶颈。
为了提高高速图像显示在总线上的传输效率,VESA(Video Electronics Standard
Association)与60余家显示接口制造商联合推出了一种全开放的通用的局部总线标准VL-Bus(VESA Local Bus)。VL-Bus是在处理器与EISA等传统系统总线之间另开辟的一条总线。采用该局部总线显示接口可以与微处理器同步工作。由于VL-Bus具有较高的数据传输效率,因此在80486系统中得到了广泛应用。但VL.Bus存在诸多不足,例如,其数据线和地址线直接与微处理器相连,加重了微处理器的负载,即要求微处理器有推动VL-Bus的功率,微处理器本身也会因此过热;VL-Bus板卡比较长,它的插槽的前部是标准的ISA插槽(以实现和ISA总线兼容),后部才是vL-Bus特色部分,接口卡长使得插拔不方便,也增加了制造成本。因此在与另一个局部总线即PCI总线的竞争中败北。
PCI(Peripheral Component Interconnect)总线是Intel公司于1991年下半年首先提出的,并与IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司联合成立了PCI Special Interest Group(PCI SIG),于92年6月推出了PCI总线标准1.0版,93年4月底发布了2.0版,95年6月初发布了2.1版,98年12月又更新为2.2版。
PCI总线支持32位/64位数据传输,其数据传输率在32位时为132 MB/s(有时说成133MB/S),在64位时为264 MB/s(有时说成266 MB/s)。PCI以它诸多优点,成为现代微机中的主流总线,
当然它还是以局部总线身份出现的。PCI和VL-Bus不同,它不与处理器直接相连,而是独立于处理器。此外,在一个系统中可以有多条PCI总线,和处理器最近的只隔了一个桥电路。
介绍到这里,可以这样来描述局部总线:局部总线是在处理器与传统系统总线之间开辟的一条高速数据通道,它不与处理器直接相连,而是独立于处理器。高速I/O设备通过它与系统相连。
④I/O扩展总线:是为了与速度相对较慢的设备相连而设置的,实际上就是传统的系统总线,如:ISA、EISA、MCA等。
在现代微机中也用到系统总线的概念,一般是指多处理器系统中将各个处理器连接起来的总线;在单处理器系统中系统总线的概念并不明确,即可以没有系统总线,但有时将处理器与两个或更多的主桥相连的那根总线称为系统总线,当然称它为处理器总线也可。
总线还有一种分类方法,即数据在总线中是同时传送还是逐位传送。数据的各位能同时传送的总线称为并行总线;数据需要逐位依次传送的总线称为串行总线。到目前为止,内部总线几乎都是并行的,而外部总线有并行和串行之分。也有并行与串行相结合的总线,即数据分成几部分,每一部分的各位并行传送,而各个部分依次传送。
- [nanjixing8119] 我也问和这个朋友同样的问题[ andyhl333 发表于 2011-05-26 18:55 11/24 20:56
- [andyhl333] 前言上说要学习本书就要具备以下基础: 1,具有计算机使用经验; 2,具有二进制、十六进制等基础知 05/26 18:55
- [masmaster] 学习~~~ 07/10 14:28
- [761114] 说的太好了,你叫我怎么夸你呢!这样吧,给你一句话吧。你太有才了!!!!!!! 06/09 22:51
- [hao76762401] 顶那三条原则! 05/23 19:32
- [1119174611] 一、没有通过检测点不要向下学习, 二、没有做完当前实验不要向下学习。 我觉得 二、没有做完当 05/10 00:37
- [hejianliangjia] 看到这篇文章大家很幸运,我是吃了不少苦头才悟到,不过 “一、没有通过检测点不要向下学习, 二、 05/04 01:01
- [游客] 哈哈,向自己学,汇编的书好难懂的,看不下去了 05/01 20:32
- [lenient315] 说的不错 看完王爽老师的书后看看LZ推荐的 04/21 11:27
- [qingjiaozhe2010] 太深奥了,现在还不理解 04/08 11:33