計算機組成原理------計算機總線

一、什麼是總線

總線是連接各個部件的信息傳輸線,是各個部件共享的傳輸介質。

二、總線分類
  1. 片內總線 :芯片內部的總線
  2. 系統總線 :計算機各部件之間的信息傳輸線
    • 數據總線 : 雙向 與機器字長 、 存儲字長 有關
    • 地址總線 : 單向 與存儲地址 、 I/O地址 有關
    • 控制總線 :有出(中斷、) 有入(存儲器讀、存儲器寫、總線允許、中斷確認)
      注意: 機器字長:是指計算機能直接處理的二進制數據的位數,它決定了計算機的運算精度。指令字長:一個指令字中包含二進制代碼的位數。 存儲字長 在上一節中有介紹。
  3. 通信總線 : 用於計算機系統之間或計算機系統與其他系統(如控制儀表 移動通信等)之間的通信。傳輸方式分爲串行通信總線和並行通信總線。
三、總線性能指標
  1. 總線寬度 : 數據線 的根數
  2. 標準傳輸率 :每秒傳輸的最大字節數 MB/s
  3. 時鐘同步/異步 :同步、 不同步
  4. 總線複用 : 地址線 與 數據線複用
  5. 信號線數 : 地址線 數據線 控制線的總和
  6. 總線控制方式: 突發、自動、仲裁、邏輯、計數
  7. 其他標準: 負載能力

這裏解釋下:
1. 晶振時鐘 簡稱時鐘 就是切下晶片個數 就是晶體的晶振頻率 比如8M Hz
2. 總線時鐘 8086 它是需要四個晶振時鐘的 這四個晶振時鐘 組成了 總線時鐘 32M Hz
3. 時鐘週期 1/晶振時鐘 s 單位是秒
4. 總線週期 1/總線時鐘 s 單位是秒
5. 總線帶寬 總線的頻率 * 位寬 /8 Byte 單位字節 數據在總線傳輸的速度,是用字節每秒做單位的。總線的頻率的大小決定着總線的帶寬,不過一般上還有個位寬的概念。

四、常見總線
  1. Memory總線(內存總線) 用來實現處理器和內存的之間的連接.處理器裏集成的內存控制器負責通過內存總線和內存模組通訊,例如尋址、讀寫等。目前內存總線所支持的內存模組有DDR2, DDR3, 將來還會支持DDR4。
  2. * JTAG接口 * 主要用於芯片或處理器內部測試和調試的接口.通過連接調試器, 可以對芯片或處理器的運行進行跟蹤和調試
  3. USB總線 是英文Universal Serial BUS(通用串行總線)的縮寫,而其中文簡稱爲“通串線,是一個外部總線標準,用於規範電腦與外部設備的連接和通訊。USB接口支持設備的即插即用和熱插拔功能。USB總線會根據外設情況在兩種傳輸模式中自動地動態轉換。USB是基於令牌的總線。
  4. I2C總線 i方c總線 I2C(Inter-Integrated Circuit)總線和SMBus (System Management Bus 的縮寫,譯爲系統管理總線)是一種二線制串行總線,它主要應用的場合:不需要高速通訊,但希望通過一條廉價並且功能強大的總線(由兩條線組成),來控制主板上的設備並收集相應的信息。
  5. SMBUS總線大部分基於I2C總線規範。和 I2C一樣,SMBus不需增加額外引腳,創建該總線主要是爲了增加新的功能特性,但只工作在100kHz且專門面向智能電池管理應用, 也被用來連接各種設備,包括電源相關設備,系統傳感器,EEPROM等等。它工作在主/從模式:主器件提供時鐘,在其發起一次傳輸時提供一個起始位,在其終止一次傳輸時提供一個停止位;從器件擁有一個唯一的7或10位從器件地址。
  6. SPI總線 SPI(Serial Peripheral Interface–串行外設接口)總線系統是一種同步串行外設接口,它可以使南橋與各種外圍設備以串行方式進行通信以交換信息。SPI接口主要應用在連接EEPROM、FLASH、實時時鐘、AD轉換器,還有數字信號處理器和數字信號解碼器之間。在Intel架構中放BIOS/UEFI固件的Flash可以通過SPI總線和南橋連接。
  7. RS-232/485接口 串口 RS-232-C是美國電子工業協會EIA(Electronic Industry Association)制定的一種異步傳輸串行物理接口標準。RS是英文“推薦標準”的縮寫,232爲標識號,C表示修改次數。RS-232-C總線標準設有25條信號線。一般個人計算機上會有兩組 RS-232 接口,分別稱爲 COM1 和 COM2。
  8. PCI總線 Intel公司首先提出了PCI的概念,並聯合IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司成立了PCI集團,其英文全稱爲:Peripheral Component Interconnect Special Interest Group(外圍部件互連專業組),簡稱PCISIG。PCI是一種先進的局部總線,已成爲局部總線的新標準。目前採用的是32-bit、33MHz或者32-bit、66MHz的PCI 總線
  9. PCI-Express 3.0 PCI Express總線是一種完全不同於過去PCI總線的一種全新總線規範,與PCI總線共享並行架構相比,PCI Express總線是一種點對點串行連接的設備連接方式,點對點意味着每一個PCI Express設備都擁有自己獨立的數據連接,各個設備之間併發的數據傳輸互不影響,而對於過去PCI那種共享總線方式,PCI總線上只能有一個設備進行通信,一旦PCI總線上掛接的設備增多,每個設備的實際傳輸速率就會下降,性能得不到保證。現在,PCI Express以點對點的方式處理通信,每個設備在要求傳輸數據的時候各自建立自己的傳輸通道,對於其他設備這個通道是封閉的,這樣的操作保證了通道的專有性,避免其他設備的干擾。
  10. SCSI(Small Computer System Interface),一種用於計算機和智能設備之間(硬盤、軟驅、光驅、打印機、掃描儀等)系統級接口的獨立處理器標準。 SCSI是一種智能的通用接口標準。它是各種計算機與外部設備之間的接口標準。SCSI具有以下特點:SCSI可支持多個設備;SCSI還允許在對一個設備傳輸數據的同時,另一個設備對其進行數據查找,SCSI佔用CPU極低;SCSI設備還具有智能化,SCSI卡自己可對CPU指令進行排隊;最快的SCSI總線有160MB/s的帶寬。

  11. ATA技術是一個關於IDE(Integrated Device Electronics)的技術規範族。最初,IDE只是一項企圖把控制器與盤體集成在一起爲主要意圖的硬盤接口技術。 隨着IDE/EIDE得到的日益廣泛的應用,全球標準化協議將該接口自誕生以來使用的技術規範歸納成爲全球硬盤標準,這樣就產生了ATA(Advanced Technology Attachment)。

  12. SATA全稱是Serial Advanced Technology Attachment(串行高級技術附件,一種基於行業標準的串行硬件驅動器接口),由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司共同提出的硬盤接口規範,主要用來後硬盤等大容量存儲器的連接。它具有支持熱插拔,傳輸速度快,執行效率高等優點。Serial ATA採用串行連接方式,串行ATA總線使用嵌入式時鐘信號,具備了更強的糾錯能力,與以往相比其最大的區別在於能對傳輸指令(不僅僅是數據)進行檢查,如果發現錯誤會自動矯正,這在很大程度上提高了數據傳輸的可靠性。串行接口還具有結構簡單、支持熱插拔的優點。 串口硬盤是一種完全不同於並行ATA的新型硬盤接口類型,由於採用串行方式傳輸數據而知名。相對於並行ATA來說,就具有很多的優勢。首先,Serial ATA以連續串行的方式傳送數據,一次只會傳送1位數據。這樣能減少SATA接口的針腳數目,使連接電纜數目變少,效率也會更高。實際上,Serial ATA 僅用四支針腳就能完成所有的工作,分別用於連接電纜、連接地線、發送數據和接收數據,同時這樣的架構還能降低系統能耗和減小系統複雜性。

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