第03章 计算机总线技术
计算机总线3篇
计算机总线第一篇：计算机总线的基础知识计算机总线指的是用于数据传输的一组电气信号线，是计算机内部各种硬件设备之间传输信息的通路。
计算机总线分为系统总线、输入输出总线和扩展总线三大类。
系统总线是连接计算机中央处理器(CPU)和随机存取存储器(RAM)之间的数据和控制信号传输线。
它由三类线路组成：数据线、地址线、控制线。
数据线用于传送数据，地址线用于传送RAM中存储单元的地址，控制线用于传送CPU对RAM的读写控制信号。
系统总线的传输速率是由CPU主频和总线位宽共同决定的，通常称作总线带宽。
输入输出总线是用于连接计算机输入输出设备和CPU的信号线路。
通过输入输出总线，计算机和打印机、鼠标、键盘等外设可以进行数据交换和数据控制。
扩展总线则是一种可供用户扩展计算机功能的总线。
在计算机体系结构中，扩展总线采用插卡的形式，用户可以通过插卡的方式扩展计算机的功能。
例如扩展显卡、声卡等。
总的来说，计算机总线是计算机内部各种硬件设备之间传输信息的通路。
它可以分为系统总线、输入输出总线和扩展总线三类，每一类总线都起着独特的作用。
在计算机的使用中，我们需要对计算机总线有相关的了解，以便更好地使用计算机。
第二篇：计算机总线的分类与功能计算机总线是计算机内部各种硬件设备之间传输信息的通路，分为系统总线、输入输出总线和扩展总线三类。
（1）系统总线系统总线是计算机内部各种硬件设备之间进行数据和控制信号传输的通路。
系统总线包含数据线、地址线和控制线这三类线路。
其中，数据线用于传送数据，地址线用于传送RAM中存储单元的地址，控制线用于传送CPU对RAM的读写控制信号。
系统总线的传输速率受CPU主频和总线位宽影响，通常称作总线带宽。
（2）输入输出总线输入输出总线是计算机内部连接各种输入输出设备和CPU 的信号线路。
通过输入输出总线，计算机可以和打印机、鼠标、键盘等外设进行数据交换和数据控制。
输入输出总线的传输速率取决于具体的接口标准和外设类型，如USB、PS/2等。
计算机总线技术
计算机总线技术计算机总线是计算机系统中，连接各种部件的一种通信方式，是计算机内部通信的高速公路。
计算机总线技术是计算机发展历程中一个非常重要的组成部分，它是实现计算机微处理器和各种外部设备之间通信的关键技术。
总线的分类计算机总线可以根据其通信方式和功能分类，一般可以分为系统总线、I/O总线和内部总线等几种不同类型。
1. 系统总线：系统总线是计算机系统中最重要的总线，它连接CPU和主板上的各种芯片和集成电路。
由于系统总线负责传输信息量最大，速度最快，因此对于计算机系统的性能影响最大。
2. I/O总线：I/O总线主要负责连接输入输出设备，如硬盘、光驱、显示器等设备，要求传输数据的可靠性和实时性，因此速率不如系统总线。
3. 内部总线：内部总线主要用于连接计算机内部组成部分，如CPU内部各种寄存器之间的通信等，具有高速传输、可靠性、实时性等特点。
总线的结构总线结构是计算机总线技术的核心，通常由三个部分组成1. 控制线：负责控制数据和地址传输的时序和过程，起到控制和同步各部分信号的作用。
2. 数据线：传输数据的通道，根据数据位宽不同，可以分为8位，16位，32位，64位等多种类型。
3. 地址线：传输地址的通道，用来指示存储位置的地址信息。
不同的计算机总线由于地址位宽不同，连接的外部设备数量也有所不同。
总线的管理计算机总线技术在计算机系统中的作用非常重要，因此在计算机系统管理中也非常重要。
在实际应用中，通过系统总线来连接各种接口设备，因此计算机系统的性能不仅与CPU的性能相关，还与总线的特性和质量有关。
因此，在计算机系统的维护和管理时需要对各部分设备的硬件进行严格的管理和维护。
总线技术的未来随着计算机技术的不断发展，计算机总线技术也在不断进化，向着更快速、更高效、更智能的方向发展。
在未来，计算机总线开始向高速化、大容量化方向发展，同时与计算机的其他部分相协作，打造更加智能、高效的计算机系统。
总结计算机总线技术在计算机系统中起着重要的作用，它是计算机系统的基础之一，负责连接计算机内部所有的硬件设备和外部设备，保障数据的传输和交换。
总线技术
背景
背景
从20世纪50年代至今一直都在使用着一种信号标准，那就是4一20mA的模拟信号标准。20世纪70年代，数字 式计算机引人到测控系统中，而此时的计算机提供的是集中式控制处理。20世纪80年代，微处理器在控制领域得 到应用，微处理器被嵌人到各种仪器设备中，形成了分布式控制系统。
随着微处理器的发展和广泛应用，产生了以IC代替常规电子线路，以微处理器为核心，实施信息采集、显示、 处理、传输及优化控制等功能的智能设备。一些具有专家辅助推断分析与决策能力的数字式智能化仪表产品，其 本身具备了诸如自动量程转换、自动调零、自校正、自诊断等功能，还能提供故障诊断、历史信息报告、状态报 告、趋势图等功能 通信技术的发展，促使传送数字化信息的络技术开始得到广泛应用。与此同时，基于质量分析 的维护管理、与安全相关系统的测试记录、环境监视需求的增加，都要求仪表能在当地处理信息，并在必要时允 许被管理和访问，这些也使现场仪表与上级控制系统的通信量大增。 另外，从实际应用的角度出发，控制界也不 断在控制精度、可操作性、可维护性、可移植性等方面提出新需求。由此，导致了现场总线的产生 。
演变
演变
总线技术无疑是从分布式流程提供简单交互手段的基本型消息总线演变过来的。随着时间的转移，越来越多 复杂的功能已经被添加进来，提供对信息的格式控制以及流程的注册。还有一种转变是从简单的总线方法，即每 个消息通常只有一个目的地，转变为可支持多个的代理结构，在很多情况下也提供发布和订购的灵活性。这一演 变引起了对何为消息系统的相当大的困惑，而这也是面向消息中间件的一般概念背后的一个驱动力 。
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定义
定义
总线的定义
总线，英文叫作“BUS”，即我们中文的“公共车”，这是非常形象的比如，公共车走的路线是一定的，我 们任何人都可以坐公共车去该条公共车路线的任意一个站点。如果把我们人比作是电子信号，这就是为什么英文 叫它为“BUS”而不是“CAR”的真正用意。当然，从专业上来说，总线是一种描述电子信号传输线路的结构形式， 是一类信号线的集合，是子系统间传输信息的公共通道。通过总线能使整个系统内各部件之间的信息进行传输、 交换、共享和逻辑控制等功能。如在计算机系统中，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主 机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接 。
计算机总线技术
以太网：一种广泛使用的局域网技术适用于数据传输和网络通信 CN总线：一种用于汽车电子系统的现场总线技术具有高可靠性和实时性 USB总线：一种用于连接计算机和外部设备的通用串行总线技术支持热插拔和即插即用 以太网、CN总线、USB总线的特点和应用场景
DDR：第一代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为166MHz DDR2：第二代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为266MHz DDR3：第三代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为400MHz DDR4：第四代双倍数据速率同步动态随机存取存储器传输速率为800MHz
汇报人：
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总线技术是一 种计算机硬件 技术用于连接 计算机的各个 部件实现数据 传输和通信。
总线技术包括 数据总线、地 址总线和控制 总线分别用于 传输数据、地 址和控制信号。
总线技术的主 要特点是共享 性、快速性和 可靠性可以提 高计算机系统 的性能和稳定
性。
总线技术广泛 应用于计算机、 通信、网络等 领域是计算机 硬件技术的重 要组成部分。
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更智能化：总线技术将更加智能化 能够自动调整传输速率和带宽以适 应不同的应用需求。
更节能：总线技术将更加注重节能 采用低功耗设计降低能源消耗提高 能源利用效率。
主板总线类型： PCI Express、ST、 USB等
总线布局：主板 上各个接口的位 置和连接方式
总线性能：总线 的传输速率、延 迟等性能指标
更高速：随着技术的发展总线速度将不断提高以满足日益增长的数据传输需求。
更稳定：总线技术将更加注重稳定性提高系统的可靠性和可用性。
计算机总线技术.
第 3章 计算机总线技术
Bus Technology of Computer
2018/9/23
计算机控制技术
1
第3章 计算机总线技术
上章内ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ回顾:
第2章计算机控制系统中的检测设备和执行机构
x (t) ＋ e (t) u (t ) q (t ) y (t)
调节器
执行器
对象
－ z ( t)
STD Z-80， IBM-PC 系列机 2MB/s
MCA IBM个人 机与 工作站 33MB/s
PCI 586个人机, PowerPC, Alpha工作站 133MB/s
总线宽度
总线频率 同步方式 地址宽度 负载能力 信号线数 64位扩展
8/16位
8MHz 半同步 24 8 98 不可
32位
8.33MHz 同步 32 6 143 无规定
2寻址阶段
取得使用权的 主模块通过总 线发出打算访 问的从模块存 储地址或设备 地址及有关命 令，启动参与 传输的从模块
3数据传输阶段
4结束阶段
主模块和从模 块进行数据交 换，数据由源 模块发出经数 据总线流入目 的模块
主模块的有 关信息均从 系统总线上 撤除，让出 总线使用权
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计算机控制技术
• 按总线内部信息传输性质：
– – – – 数据总线(Data Bus): 用于传送数据信息 地址总线(Address Bus): 用于传送地址信息 控制总线(Control Bus): 用于传递控制信息 电源总线(Power Bus): 用于向系统提供电源
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计算机控制技术
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第3章 计算机总线技术
计算机总线技术
HUB2 USB 功能设备 节点2
节点3
节点4
第4层
USB主机（HOST）：对各USB设备进行管理，包括USB设备的 安装、拆卸，建立传输数据的通道等。 USB设备：USB集线器（HUB），用于扩展节点； USB功能设备，与节点相连的具体设备，如U盘。
（2） USB数据传输方式 ① 控制传输 由主机向USB设备传输设备配置、命令、状态信息 ② 同步传输 周期性、连续性单向传输，每次只能传送0~1023个字 节。 ③ 中断传输 从外设到主机的传输。 ④ 数据块传输 先建立点到点的传输管道，在管道中单向传输批量数 据。
（4） 总线传输方式 ① 同步传输 被访问的设备总是准备好，无需握手信息。如CPU访 问内存。 ② 异步传输 利用握手信息实现传输。 ③ 半同步传输 插入等待周期，以适应快速CPU与慢速外设之间的数 据传输，如慢速CPU访问存储器。
2 PC机总线 PC机的总线，从早期的PC/XT（8088/8086）、80X86、 Pentium，经历了由低速→高速、智能化的发展历程。 （1） ISA总线 ◆ 早期的PC/XT、PC/AT机中使用,CPU为088/8086。 ◆ 在80286~586中一直保留了ISA总线插槽。 ◆ 这种总线，将CPU的数据（8/16位）、地址（20位）、 控制信号直接放到总线上，供板卡设计者使用。是一 种面向CPU的总线。 （2） EISA总线 ◆ 在80286~586机中使用,但仍将CPU的数据、地址、 制信号直接放到总线上。 ◆ 数据扩展到32位，地址扩展到32位。 ◆ 机械结构：在ISA插槽每两个引脚之间增加一个引 脚。
PCI总线
HostPCI桥
内存管 理接口 内存 储器
外存 接口 外存 储器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
计算机总线技术
计算机总线技术本文主要讨论总线的分类及其结构，并介绍几种常用的内部总线和外部总线。
总线的基本概念一、总线的分类按照总线在系统机构中的层次位置上，一般可以分为：片内总线、内部总线和外部总线。
按照总线的数据传输方式，总线又可以分为串行总线和并行总线。
根据总线的传输方向又可以分为单向总线和双向总线。
1. 内部总线和外部总线（1）片内总线片内总线是在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路。
（2）内部总线内部总线又称为系统总线或板级总线，用于计算机系统内部的模板和模板之间进行通信的总线。
系统总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微机总线就是指系统总线，如STD 总线、PC 总线、ISA 总线、PCI 总线等。
尽管各种内部总线数目不同，但按功能仍可分为数据总线DB 、地址总线AB 、控制总线CB 、和电源总线PB 四部分，如图1.2所示。
①数据总线DB 用于传送数据信息。
②地址总线AB 是专门用来传送地址的。
地址总线位数决定了CPU 可直接寻址的内存空间大小。
③控制总线CB 控制总线包括控制、时序和中断信号线，用于传递各种控制信息，如有读/写信号，片选信号、中断响应信号等由CPU 发出的信号，以及中断请求信号、复位信号、总线请求信号等发给CPU 的信号。
④电源总线PB 用于向系统提供电源。
（3）外部总线计算机系统系统之间或计算机系统与外设之间的信息通路，称为外部总线。
如RS-232-C 总线，IEEE-488总线等。
2. 并行总线和串行总线计算机的内部总线一般都是并行总线，而计算机的外部总线通常分为并行总线和串行总线两种。
比如IEEE-488总线为并行总线，RS-232-C总线为串行总线。
并行总线的优点是信号线各自独立，信号传输快，接口简单；缺点是电缆数多。
串行总线的优点是电缆线数少，便于远距离传送；缺点是信号传输慢，接口复杂。
二、总线的模板化结构为了提高计算机系统的通用性、灵活性和教育改革扩展性，计算机的各部件采用模板化结构，再通过总线把各模板起来，称之为总线的模板化结构。
计算机总线
计算机总线一、什么是计算机总线计算机总线是计算机内部各个部件之间传递信息的通道。
计算机总线是一组导线或其它组件，用于传送数据、控制信号和电源。
它们通过总线上的不同部分与计算机各个部分相连，从而实现计算机内部各部分之间相互通信和协调工作的目的。
二、计算机总线种类计算机总线主要分为三种：系统总线、I/O总线和存储总线。
1.系统总线系统总线是连接计算机内部各个部件的通讯渠道，它主要负责CPU、内存、图形处理器和其它外围组件之间的数据传输和控制操作。
系统总线由三根不同颜色的导线组成，包括地址线、数据线和控制线。
（1）地址线：用于向指定的内存单元、I/O设备或其它外设发送地址信息。
地址线的长度取决于计算机中内存的容量和CPU所支持的最大地址值。
（2）数据线：用于传送数据。
数据线的长度也取决于计算机中内存的容量和CPU所支持的最大数据位宽。
（3）控制线：用于传送指令或控制信号，例如CPU的启动、操作指定的设备等。
控制线的数量取决于具体的计算机体系结构和总线规范。
2.I/O总线I/O总线是连接计算机外设的通讯渠道。
I/O总线是主板上的另一组总线，其目的是为计算机外设（如硬盘、显示器、鼠标、键盘等）提供高速数据传输和通信接口。
I/O总线分为两类：ISA总线和PCI总线。
（1）ISA总线：传统的ISA总线不支持多道数据传输和总线抢占，数据传输速度慢、传输不稳定等问题。
（2）PCI总线：效率高，同时可以支持多个外设同时工作，其速度和稳定性都大大优于ISA总线。
PCI总线的速度可以达到266MB/s，PCI-Express总线的速度可以达到 2.5GB/s。
3.存储总线存储总线是连接计算机存储设备的通讯渠道，它主要用于在存储器中读取和写入信息。
存储总线包括DRAM总线、SRAM总线和FLASH总线等。
其中DRAM总线是主芯片组和处理器之间的连接通道，在处理器和DRAM之间传输指令和数据；SRAM总线是存储器和外围设备之间的连接通道，在存储器和外部设备之间传输数据；FLASH总线是存储器和外围设备之间的连接通道，在存储器和外部设备之间进行数据读取和写入。
计算机总线技术概括
计算机总线技术总结前言从1946年人类第一台计算机的产生，到今天个人微型计算机的普及，人类的计算机技术已经发展了六十年。
影响人类计算机技术发展的因素是多方面的，例如计算机结构的发展，计算机核心处理器的发展，计算机总线技术的发展，以及与计算机相连的各种外设的发展等等。
本文的主要内容是介绍计算机总线技术的发展，在第一部分将会简单介绍一下计算机结构技术，然后再重点介绍计算机总线技术。
一，计算机结构发展的介绍：1，冯·诺依曼计算机结构：冯·诺依曼计算机结构是根据冯·诺依曼提出的程序存储原理设计的，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起存储的结构。
程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，因此程序指令和数据的宽度相同。
但是，这种指令和数据共享同一总线的结构，使得信息流的传输成为限制计算机性能的瓶颈，影响了数据处理速度的提高。
冯·诺依曼计算机结构如下图所示，目前很多处理器仍然使用冯·诺依曼结构，如英特尔公司的8086，英特尔公司的其他中央处理器、ARM的ARM7、MIPS公司的MIPS处理器等。
冯·诺依曼结构示意图2，哈佛计算机结构：为了改变冯诺依曼计算机结构的取指令与数据的读写要从同一存储空间经由一条总线传输，进而影响计算机的性能这一不足。
人们又提出了哈佛计算机结构，哈佛机构是将程序和数据存储在两个相互独立的存储器中，这样在一个机器周期就允许同时获得指令字（来自程序存储器）和操作数（来自数据存储器）从而提高了执行速度，是数据的吞吐量提高了一倍。
又由于程序和数据存储两个相互独立的存储空间，因此取指和执行能够重叠，中央处理器从程序存储空间读取指令内容，解码之后得到数据地址，再到数据存储空间读取相应的数据，并进行下一步的操作（通常是执行），程序存储空间和数据存储空间分开，采用不同的总线，可以使程序和数据具有不同的总线宽度，从而提供交大的存储器带宽，是数据传输效率更高，尤其提高了数字信号处理的效率。
计算机总线技术全解
2018/10/22
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系统集成与总线技术——计算机总线技术
•MCA总线（Micro Channel Architecture）
– IBM在推出386时提出 – 数据、地址总线宽度32位，支持4GB的 寻址能力 – 数据传输速率33Mbps – 在电气及物理上与ISA不兼容 – IBM没有公布标准
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系统集成与总线技术——计算机总线技术
•STD总线与I/O的连接方法
A5-A7 译码器 – 地址码的低位 选板信号 字节连接到总 选板信号 A2-A4 译码器 线译码器, 形成 选口信号 A0-A1 译码器 6根选板信号 和2根选口信 号, 选通I/O端 WR 口工作 RD
– 模板化结构的优点
• 增加计算机系统的通用性、灵活性、开放 性、扩展性和可靠性 • 为系统的维修提供了方便
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系统集成与总线技术——计算机总线技术
1.4 总线控制与总线传输
• 总线控制
集中式
将控制逻辑集中在一处(如在CPU中) 。集中 控制是单总线、双总线和三总线结构计算机 主要采用的方式，常见的集中控制方式主要 有链式查询方式、计数器定时查询方式和独 立请求总线控制方式。
•信号线数 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地址 总线、控制总线和电源总线的总和。信号线数 与总线性能不成正比，但一般与复杂度成正比。
•总线控制方式
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包括并发工作、自动配置、仲裁方式、 逻辑方式、计数方式等。
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系统集成与总线技术——计算机总线技术
几种微型计算机总线性能参数
名称 适用机型 最大传输率 总线宽度
计算机组成原理第三章总线
优化方法探讨
采用多路复用技术
通过时分复用或频分复用等技术，在 同一总线上实现多个设备的同时传输。
采用高速缓存技术
在总线上引入高速缓存，减少对主存 储器的访问次数，提高数据传输效率。
采用分布式仲裁机制
通过分布式仲裁机制，避免单一仲裁 器造成的性能瓶颈，提高总线的并发 处理能力。
引入流量控制机制
通过流量控制机制，避免数据拥塞和 冲突，保证数据的可靠传输和总线的 稳定性。
多主设备方式
允许多个主设备同时存在于总线上，通过竞争或协商方式获得总线 使用权。
分布式仲裁芯片方式
采用专门的分布式仲裁芯片，根据设备的优先级和请求情况，动态 分配总线使用权。
通信协议及数据格式
01
同步通信协议
通信双方采用统一的时钟信号进行同步，数据在时钟信号的驱动下按位
传输。
02
异步通信协议
通信双方没有统一的时钟信号，采用特定的起始位和停止位来表示字符
异步传输
异步传输是指数据传送以字符为单位，字符与字符间的传送是完全异步的，位与位之间的传送基本上是同步的。 异步传输不要求接收端时钟和发送端时钟同步，发送端发送完一个字节后，可经过任意长的时间间隔再发送下一 个字节。
03
总线仲裁与通信协议
集中式仲裁方式
链式查询方式
通过链式连接各个设备，按照优 先级顺序进行仲裁，优先级高的 设备优先获得总线使用权。
无线总线技术
随着无线通信技术的不 断发展，未来可能出现 更多基于无线传输的总 线技术，如无线USB、 无线HDMI等，这将为 计算机系统的设计和应
用带来更多可能性。
智能总线技术
随着人工智能和机器学 习技术的不断发展，未 来总线技术可能更加智 能化，能够自适应地调 整传输参数和策略，提 高系统的整体性能和稳
计算机总线技术
计算机总线技术在当今数字化的时代，计算机已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而在计算机内部，有一项关键的技术起着至关重要的作用，那就是计算机总线技术。
简单来说，计算机总线就像是计算机内部的“高速公路”，负责在各个部件之间传输数据、指令和信息。
想象一下，如果计算机的各个部件之间没有高效的通信方式，就好比城市中的道路混乱无序，交通堵塞，整个系统的运行效率将会极其低下。
计算机总线可以分为多种类型，其中包括数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线主要负责传输数据，它的宽度决定了一次能够传输的数据量。
比如，如果数据总线的宽度是 32 位，那么一次就能传输 32 位的数据；如果是 64 位，传输的数据量就更大。
地址总线则用于指定数据在存储器中的位置，就像是告诉你要去城市的哪个区域寻找所需的信息。
控制总线则负责传输控制信号，协调各个部件的工作，比如启动、停止、读取、写入等操作。
在计算机的发展历程中，总线技术也在不断演进。
早期的计算机使用的是简单的并行总线，随着技术的进步，逐渐出现了串行总线。
并行总线在同一时刻可以传输多个数据位，但存在信号干扰、线路复杂等问题。
串行总线虽然一次只能传输一位数据，但通过提高传输频率和采用先进的编码技术，能够实现高速的数据传输，并且线路简单，成本较低。
常见的计算机总线标准有很多，比如 PCI 总线、PCI Express 总线、USB 总线等。
PCI 总线曾经在计算机中广泛应用，它可以连接显卡、声卡、网卡等各种扩展设备。
PCI Express 总线则是对PCI 总线的升级，具有更高的传输速度和更好的扩展性。
而 USB 总线则主要用于连接外部设备，如鼠标、键盘、打印机、移动硬盘等，其方便易用的特点使其成为了计算机与外部设备通信的重要接口。
计算机总线的性能对于计算机系统的整体性能有着重要的影响。
一个高速、高效的总线能够大大提高数据传输的速度，减少数据传输的延迟，从而提升计算机的运行效率。
计算机总线技术的发展
计算机总线技术的发展
计算机总线技术是计算机系统中的重要组成部分，它是计算机内部各个部件之间进行数据传输和控制信号传递的通道。
随着计算机技术的不断发展，计算机总线技术也在不断地演进和升级。
计算机总线技术最初的形式是并行总线，它是一种将多个数据位同时传输的技术。
并行总线的传输速度较快，但是由于数据线数量较多，导致线路复杂，成本较高。
为了解决这个问题，串行总线技术应运而生。
串行总线是一种将数据位逐个传输的技术，它的线路数量较少，成本较低，但是传输速度较慢。
随着计算机技术的不断发展，计算机总线技术也在不断地升级。
现在，计算机总线技术已经发展到了高速串行总线的阶段。
高速串行总线技术采用了多种技术，如PCI Express、USB、Thunderbolt等。
这些技术都具有高速传输、低功耗、可扩展性等优点，可以满足现代计算机系统对数据传输速度和可靠性的要求。
除了高速串行总线技术，计算机总线技术还在不断地向着更高的性能和更广泛的应用领域发展。
例如，计算机总线技术已经开始向着无线传输方向发展，这将使得计算机系统更加灵活和便捷。
此外，计算机总线技术还在向着更高的带宽和更低的延迟方向发展，这将为计算机系统的性能提升提供更大的空间。
计算机总线技术是计算机系统中不可或缺的一部分，它的发展历程
也是计算机技术发展的一个缩影。
随着计算机总线技术的不断升级和演进，我们相信计算机系统的性能和可靠性将会得到更大的提升。
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计算机控制技术
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第3章 计算机总线技术
3.1.1 总线的分类（续）
•片内总线： 片内总线： 片内总线
– 在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路 在集成电路的内部， – 受芯片面积及引脚数限制，片内总线多采用单总线结构， 受芯片面积及引脚数限制，片内总线多采用单总线结构， 单总线结构 这有利于芯片集成度和成品率的提高， 这有利于芯片集成度和成品率的提高，对于内部数据传 送速度要求较高的， 送速度要求较高的，也可采用双总线或三总线结构 – ASIC(Application Spicecific Integrated Circuit，专用集 ， 技术的出现， 成电路 )技术的出现，用户可按照自己要求，借助于适 技术的出现 用户可按照自己要求， 当的EDA工具，设计自己的芯片 工具， 当的 工具
又称总线传输率， •总线带宽 又称总线传输率，表示在总线上每秒传输字节 的多少，单位是MB/S。影响总线传输率的因素 的多少，单位是MB/S。 MB/S 有总线宽度、总线频率等。一般: 有总线宽度、总线频率等。一般: 总线带宽(MB/s)= 1/8×总线宽度× 总线带宽(MB/s)= 1/8×总线宽度×总线频率
计算机控制技术
第3章 计算机总线技术
3.1.1总线的分类
• 按照总线内部信息传输的性质 ，总线可分为
•数据总线(DB DB): DB 用于传送数据信息
•地址总线(AB AB): 用于传送地址信息 AB •控制总线(CB CB): 用户传递控制信息 CB •电源总线(PB : 用于向系统提供电源 PB): PB
•STD总线的信号分配 总线的信号分配 56根并行总线都有明确的定义，按功能可分为五类 (1)逻辑电源线6根(引线1～6) (2)数据总线8根(引线7～14) (3)地址总线16根(引线15～30) (4)控制总线22根(引线31～52) (5)辅助电源线4根(引线53～56)
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计算机控制技术
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第3章 计算机总线技术
3.1.1 总线的分类（续）
• 按照总线在系统结构中的层次位置 ，总线可分为
•片内总线 (On-Chip BUS) 片内总线 (On在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路 •内部总线（Internal Bus) 内部总线（ 内部总线 用于计算机内部模块（板）之间通信 •外部总线（External Bus) 外部总线（ 外部总线 用于计算机之间或计算机与设备之间通信
计算机控制技术
MCA IBM个人 个人 机 与工作站 33MB/s 32位 位 10MHz 异步 32 无限制 109 可
PCI 586个人机 个人机, 个人机 PowerPC, Alpha工作站 工作站 133MB/s 32位 位 20～33MHz ～ 同步 32/64 3 120 可
16
适用机型
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计算机控制技术
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第3章 计算机总线技术
3.1.4 总线控制与总线传输
– 总线传输
• 总线上的数据在主模块的控制下进行传送。 • 总线在完成一次传输周期时，一般可分为四个阶段
申请分配阶段
由需要使用总线的主模块 或主设备 提出申请 由需要使用总线的主模块(或主设备 提出申请，经总线仲裁机 主模块 或主设备)提出申请， 决定在下一传输周期是否能获得总线使用权； 构决定在下一传输周期是否能获得总线使用权；
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第3章 计算机总线技术
•同步方式 分为同步方式和异步方式。同步方式下，总线 分为同步方式和异步方式。同步方式下， 上主模块与从模块进行一次数据传输的时间是 固定的， 固定的，严格按照系统时钟来进行模块间的传 输操作， 输操作，异步方式则通过握手实现 •总线复用 采用多路复用技术，可以减少总线的数目。 采用多路复用技术，可以减少总线的数目。 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、 •信号线数 表明总线拥有多少信号线，是数据总线、地 址总线、控制总线和电源总线的总和。 址总线、控制总线和电源总线的总和。信号 线数与总线性能不成正比， 线数与总线性能不成正比，但一般与复杂度 成正比。 成正比。 •总线控制 包括传输方式、仲裁方式、中断分配、设备 总线控制 包括传输方式、仲裁方式、中断分配、 方式 自动配置等。 自动配置等。
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第3章 计算机总线技术
几种微型计算机总线性能参数
名称 ISA(PCAT) 80286,386, 486系列机 系列机 8MB/s 8/16位 位 8MHz 半同步 24 8 98 不可 EISA 386,486,586 IBM系列 系列 机 33MB/s 32位 位 8.33MHz 同步 32 6 143 无规定 STD Z-80， ， IBM-PC 系列机 2MB/s 8/16位 位 2MHz 同步 24 无限制 56 不可
最大传输 率 总线宽度 总线频率 同步方式 地址宽度 负载能力 信号线数 64位扩展 位扩展
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第3章 计算机总线技术
3.1.3 总线的标准与规范
– 总线标准
• 所谓总线标准就是对系统总线的插座尺寸、引线数目、 信号和时序所作的统一规定
– 总线标准主要包括以下几方面的特性
• 机械特性：规定模板尺寸、插头、连接器的形状、尺寸 等规格位置 • 电气特性：规定信号的逻辑电平、最大额定负载能力、 信号传递方向及电源电压等 • 功能特性：规定每个引脚名称、功能、时序及适用协议 • 时间特性：规定总线中的任一根线在什么时间内有效
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寻址阶段
数据传输阶段
结束阶段
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第3章 计算机总线技术
3.2 内部总线
本节主要内容 • STD总线 • PC系列总线
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第3章 计算机总线技术
3.2.1 STD总线
• 1978年美国PRO-LOG公司推出的一种工业标准微型计算机总 线，STD是STANDARD缩写 • 1987年，被定名为IEEE961，1989年开发出STD32 • STD总线起初设计为可用于64K存储空间的8位总线，后发展成 可用于寻址16M空间的16位总线
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第3章 计算机总线技术
3.1.1 总线的分类（续）
•外部总线 外部总线
– 计算机系统与系统之间或计算机系统与外设之间信息通路 – RS232总线、RS485总线、IEEE488总线 总线、 总线、 总线 总线 总线 – 外部总线标准 机械要素： 机械要素：插件型号和电缆线 电气要素： 电气要素：电平和时序 功能要素：控制功能、管理能力、 功能要素：控制功能、管理能力、编码规则
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第3章 计算机总线技术
3.1.2 总线主要性能指标
•总线频率 •总线宽度 即总线工作时钟频率，单位为MHz， 即总线工作时钟频率，单位为MHz，它是影响 MHz 总线传输速率的重要因素之一。 总线传输速率的重要因素之一。 又称总线位宽， 又称总线位宽，是总线可同时传输的数据位 bit（ 表示， 16位 32位 数，用bit（位）表示，如8位、16位、32位 显然，总线的宽度越大， 等。显然，总线的宽度越大，它在同一时刻 就能够传输更多的数据。 就能够传输更多的数据。
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第3章 计算机总线技术
3.1.1 总线的分类（续）
计算机总线结构示意图
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第3章 计算机总线技术
3.1.1 总线的分类（续）
• 根据总线的数据传输方式 ，总线可分为
•并行总线：每个信号都有自己的信号线 并行总线： 并行总线 传输速度快、 传输速度快、接口简单 使用电缆线数多 •串行总线：多个信号复用少量信号线 串行总线： 串行总线 电缆线数少， 电缆线数少，便于远距离传播 信号传输慢， 信号传输慢，接口复杂
•总线的特点 总线的特点
• 规定了各引线的信号、时序、电气和机械特性 规定了各引线的信号、时序、 • 为计算机系统内部各部件、各模块之间或计算 为计算机系统内部各部件、 机各系统之间提供了标准的公共信息通路
• 采用总线标准设计、生产的计算机模板和 采用总线标准设计、 设备具有很强的兼容性
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第3章 计算机总线技术
数据总线D 数据总线D：用于传递数据信息 总线宽度：数据信号线的根数。 总线宽度：数据信号线的根数。 决定设备获得最大性能 影响计算机系统性能 地址总线A 地址总线A：用于传递地址信息 地址总线宽度： 地址总线宽度：地址线的根数 决定直接寻址能力 避免IO IO地址与内存地址的重叠 避免IO地址与内存地址的重叠 控制总线C 控制总线C：用于传递各种控制信息 包括控制、时序和中断信号线， 包括控制、时序和中断信号线，决定总线性能好坏 电源总线P：提供电源 电源总线P
取得了使用权的主模块，通过总线发出本次打算访问的从模块 取得了使用权的主模块，通过总线发出本次打算访问的从模块 发出 (或从设备 的存储地址或设备地址及有关命令，启动参与本次传 或从设备)的存储地址或设备地址及有关命令 或从设备 的存储地址或设备地址及有关命令，启动参与本次传 输的从模块； 输的从模块； 主模块和从模块进行数据交换， 主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出经数据 数据交换 总线流入目的模块； 总线流入目的模块； 主模块的有关信息均从系统总线上撤除 让出总线使用权。 撤除， 主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。
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第3章 计算机总线技术
3.1.4 总线控制与总线传输