微机中总线一样平常有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间 的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的 互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息 与数据交流,它用于设备一级的互连。
其余,从广义上说,打算机通信办法可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总 线和串行总线。并行通信速率快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通信速 率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加大略单纯、方便、灵巧。串行通信一样平常可 分为异步模式和同步模式。
随着微电子技能和打算机技能的发展,总线技能也在不断地发展和完善,而使打算机总线技能种类 繁多,各具特色。下面仅对微机各种总线中目前比较盛行的总线技能分别加以先容。
一、内部总线
1.I2C总线
I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信掌握领域广泛采取的一种 新型总线标准。它是同步通信的一种分外形式,具有接口线少,掌握办法简化,器件封装形式小,通信 速率较高档优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信 工具。
2.SPI总线
串行外围设备接口SPI(serialperipheralinterface)总线技能是Motorola公司推出的一种同步串行 接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微掌握器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCU。SPI总线 是一种三线同步总线,因其硬件功能很强,以是,与SPI有关的软件就相称大略,使CPU有更多的韶光 处理其他事务。
3.SCI总线 串行通信接口SCI(serialcommunicationinterface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异 步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。 二、系统总线
1.ISA总线
ISA(industrialstandardarchitecture)总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总 线标准,以是也叫AT总线。它是对XT总线的扩展,以适应8/16位数据总线哀求。它在80286至80486 时期运用非常广泛,以至于现在奔驰机中还保留有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。
2.EISA总线
EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。它是在ISA总线的根本上利用双层 插座,在原来ISA总线的98条旗子暗记线上又增加了98条旗子暗记线,也便是在两条ISA旗子暗记线之间添加一条 EISA旗子暗记线。在实用中,EISA总线完备兼容ISA总线旗子暗记。
3.VESA总线
VESA(videoelectronicsstandardassociation)总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种 局部总线,简称为VL(VESAlocalbus)总线。它的推出为微机系统总线体系构造的改造奠定了根本。该 总线系统考虑到CPU与主存和Cache的直接相连,常日把这部分总线称为CPU总线或主总线,其他设备 通过VL总线与CPU总线相连,以是VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线,且可通过扩展槽扩 展到64位,利用33MHz时钟频率,最大传输率达132MB/s,可与CPU同步事情。是一种高速、高效的 局部总线,可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔驰微处理器。
4.PCI总线
PCI(peripheralcomponentinterconnect)总线是当前最盛行的总线之一,它是由Intel公司推出的 一种局部总线。它定义了32位数据总线,且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽 还小,其功能比VESA、ISA有极大的改进,支持突发读写操作,最大传输速率可达132MB/s,可同时 支持多组外围设备。PCI局部总线不能兼容现有的ISA、EISA、MCA(microchannelarchitecture)总 线,但它不受制于处理器,是基于奔驰等新一代微处理器而发展的总线。
5.CompactPCI
以上所列举的几种系统总线一样平常都用于商用PC机中,在打算机系统总线中,还有另一大类为适应 工业现场环境而设计的系统总线,比如STD总线、VME总线、PC/104总线等。这里仅先容当前工业计 算机的热门总线之一——CompactPCI。CompactPCI的意思是“坚实的PCI”,是当今第一个采取无 源总线底板构造的PCI系统,是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准,是当今最新的一 种工业打算机标准。CompactPCI是在原来PCI总线根本上改造而来,它利用PCI的优点,供应知足工 业环境运用哀求的高性能核心系统,同时还考虑充分利用传统的总线产品,如ISA、STD、VME或 PC/104来扩充系统的I/O和其他功能。
三、外部总线
1.RS-232-C总线
RS-232-C是美国电子工业协会EIA(ElectronicIndustryAssociation)制订的一种串行物理接口标 准。RS是英文“推举标准”的'缩写,232为标识号,C表示修正次数。RS-232-C总线标准设有25条信 号线,包括一个主通道和一个赞助通道,在多数情形下紧张利用主通道,对付一样平常双工通信,仅需几条 旗子暗记线就可实现,如一条发送线、一条吸收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒 50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定, 驱动器许可有2500pF的电容负载,通信间隔将受此电容限定,例如,采取150pF/m的通信电缆时,最 大通信间隔为15m;若每米电缆的电容量减小,通信间隔可以增加。传输间隔短的另一缘故原由是RS-232属 单端旗子暗记传送,存在共地噪声和不能抑制共模滋扰等问题,因此一样平常用于20m以内的通信。
2.RS-485总线
在哀求通信间隔为几十米到上千米时,广泛采取RS-485串行总线标准。RS-485采取平衡发送和差 分吸收,因此具有抑制共模滋扰的能力。加上总线收发用具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压, 故传输旗子暗记能在千米以外得到规复。RS-485采取半双工事情办法,任何时候只能有一点处于发送状 态,因此,发送电路须由使能旗子暗记加以掌握。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省却许多旗子暗记 线。运用RS-485可以联网构成分布式系统,其许可最多并联32台驱动器和32台吸收器。
3.IEEE-488总线
上述两种外部总线是串行总线,而IEEE-488总线是并行总线接口标准。IEEE-488总线用来连接系 统,如微打算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装置起来。它 按照位并行、字节串行双向异步办法传输旗子暗记,连接办法为总线办法,仪器设备直接并联于总线上而不 需中介单元,但总线上最多可连接15台设备。最大传输间隔为20米,旗子暗记传输速率一样平常为500KB/s, 最大传输速率为1MB/s。
4.USB总线
通用串行总线USB(universalserialbus)是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、 NorthernTelecom等7家世界著名的打算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。它基于通用连接 技能,实现外设的大略快速连接,达到方便用户、降落本钱、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为 外设供应电源,而不像普通的利用串、并口的设备须要单独的供电系统。其余,快速是USB技能的突出 特点之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且USB还能支持多媒 体。
USB 2.0的数据传输率比USB 1.1快40倍,达480Mbps(60MB/s),与目前的USB1.1设备兼容,预 计2001年年底OEM厂商开始采购英特尔集成有USB2.0掌握器的芯片、2002年中期伴随ICH4正式推出USB2.0产品。
5.IEEE 1394总线
IEEE1394是一种串行接口标准,这种接口标准许可把电脑、电脑外部设备、各种家电非常大略地 连接在一起。从IEEE 1394可以连接多种不同外设的功能特点来看,也可以称为总线,即一种连接外部 设备的机外总线。IEEE 1394的原型是运行在Apple Mac电脑上的Fire Wire(火线),由IEEE采取并且重 新进行了规范。它定义了数据的传输协定及连接系统,可用较低的本钱达到较高的性能,以增强电脑与 外设如硬盘、打印机、扫描仪,与消费性电子产品如数码相机、DVD播放机、视频电话等的连接能 力。
由于哀求相应的外部设备也具有IEEE1394接口功能才能连接到1394总 线上,以是直到1995年第3 季度Sony推出的数码摄像机加上了IEEE 1394接口后,1394才真正引起广泛的把稳。采取1394接口的 数码摄像机,可以毫无延迟地编辑处理影像、声音数据,性能得到增强。数码相机、DVD播放机和一 般消费性家电产品,如VCR、HDTV、音响等也都可以利用IEEE 1394接口来相互连接。电脑的外部设 备,例如硬盘、光驱、打印机、扫描仪等,也可利用IEEE 1394来传输数据。机外总线将改变当前电脑 本身拥有浩瀚附加插卡、连接线的现状,它把各种外设和各种家用电器连接起来。电脑也成为一种普通 的家电。 当电脑家电化之后,未来的电脑将犹如现在的电视机一样,消费者可能只需拿起遥控器便可快速完 成上Internet、玩游戏、掌握视听影音器材乃至掌握家里的电灯、电话等电器,真正实现居室智能化。
USB 2.0和IEEE 1394有什么差异呢?它们最大的差异是接口不同、传输速率不同和可连接设备数量 不同:USB 2.0采取USB接口、480Mbps、可连接127台设备,而IEEE 1394规格为400Mbps、可连接 63台设备,不过,IEEE 1394设备间可直接通信,不须要PC存在。 在打算机系统中,各个功能部件都是通过总线交流数据,总线的速率对系统性能有着极大的影响。 而也正由于如此,总线被誉为是打算机系统的神经中枢。但比较CPU、显卡、内存、硬盘等功能部 件,总线技能的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中,总线只进行三次更新换代,但它 的每次变革都令打算机的面貌焕然一新。不才面的笔墨中,我们将向大家先容打算机系统总线的详细发 展进程,包括早期的PC总线和ISA总线、PCI/AGP总线、PCI-X总线以及目前主流的PCI Express、 HyperTransport高速串行总线。 PC总线与ISA总线
PC总线是最古老的总线之一,虽然在它之前还有诸如MCA、VESA在内的多种总线规格,但它却 是第一种被认可为广泛标准的总线技能。PC总线最早涌如今IBM公司1981年推出的PC/XT电脑中,它 基于8位构造的8088处理器,也被称为PC/XT总线。 PC总线沿用了三年多韶光,直到1984年,IBM推出基于16位英特尔80286处理器的PC/AT电脑, 系统总线才被16位的PC/AT总线所代替。而这个时候,PC家当已初具规模,加之IBM许可第三方厂商 开拓兼容产品,PC/AT总线规范也被逐渐标准化,并衍生出著名的ISA总线(Industry StandardArchitecture,工业标准架构)。
与PC/AT总线不同,ISA总线采取8位和16位模式,它的最大数据传输率为8MBps和16MBps—今 天来看这样的性能低得不可思议,但在当时8MBps的速率绰绰有余,完备可知足多个CPU共享系统资 源的须要。既然是标准化的总线技能,ISA就基本不存在什么兼容性问题,后来的兼容PC也无一例外都 采取ISA技能作为系统总线。ISA总线一贯贯穿286和386SX时期,在当时,16位X86系统对总线性能并 没有太高的哀求,ISA也没有遭遇任何麻烦。但在32位386DX处理器涌现之后,16位宽度的ISA总线就 碰着问题,总线数据传输慢使得处理器性能也受到严重的制约。有鉴于此,康柏、惠普、AST、爱普生 等九家厂商协同将ISA总线扩展到32位宽度,EISA(Extended IndustryStandard Architecture,扩展 工业标准架构)总线由此出身—这是发生在1988年的事情。