匯流排

匯流排

匯流排(Bus)是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信幹線,它是由導線組成的傳輸線束, 按照計算機所傳輸的信息種類,計算機的匯流排可以劃分為數據匯流排、地址匯流排和控制匯流排,分別用來傳輸數據、數據地址和控制信號。匯流排是一種內部結構,它是cpu、記憶體、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道,主機的各個部件通過匯流排相連線,外部設備通過相應的接口電路再與匯流排相連線,從而形成了計算機硬體系統。在計算機系統中,各個部件之間傳送信息的公共通路叫匯流排,微型計算機是以匯流排結構來連線各個功能部件的。

基本信息

匯流排特性

由於匯流排是連線各個部件的一組信號線。通過信號線上的信號表示信息,通過約定不同信號的先後次序即可約定操作如何實現。匯流排的特性如下

(1)物理特性:

物理特性又稱為機械特性,指匯流排上部件在物理連線時表現出的一些特性,如插頭與插座的幾何尺寸、形狀、引腳個數及排列順序等。

(2)功能特性:

功能特性是指每一根信號線的功能,如地址匯流排用來表示地址碼。數據匯流排用來表示傳輸的數據,控制匯流排表示匯流排上操作的命令、狀態等。

(3)電氣特性:

電氣特性是指每一根信號線上的信號方向及表示信號有效的電平範圍,通常,由主設備(如CPU)發出的信號稱為輸出信號(OUT),送入主設備的信號稱為輸入信號(IN)。通常數據信號和地址信號定義高電平為邏輯1、低電平為邏輯0,控制信號則沒有俗成的約定,如WE表示低電平有有效、Ready表示高電平有效。不同匯流排高電平、低電平的電平範圍也無統一的規定,通常與TTL是相符的。

(4)時間特性:

時間特性又稱為邏輯特性,指在匯流排操作過程中每一根信號線上信號什麼時候有效,通過這種信號有效的時序關係約定,確保了匯流排操作的正確進行。

為了提高計算機的可拓展性,以及部件及設備的通用性,除了片內匯流排外,各個部件或設備都採用標準化的形式連線到匯流排上,並按標準化的方式實現匯流排上的信息傳輸。而匯流排的這些標準化的連線形式及操作方式,統稱為匯流排標準。如ISA、PCI、USB匯流排標準等,相應的,採用這些標準的匯流排為ISA匯流排、PCI匯流排、USB匯流排等。

外部匯流排

外部匯流排指纜線和連線器系統,用來傳輸I/O路徑技術指定的數據和控制信號,另外還包括一個匯流排終結電阻或電路,這個終結電阻用來減弱電纜上的信號反射干擾。

並發

ATA:磁碟/磁帶周邊附屬檔案匯流排,也稱 PATA、IDE、EIDE、ATAPI 等等。

(the original ATA is parallel, but see also the recentserial ATA)

HIPPI(HIgh Performance Parallel Interface):高速平行接口。

IEEE-488:也稱 GPIB(General-Purpose Instrumentation Bus)或 HPIB(Hewlett-Packard Instrumentation Bus)。

PC card:前身為知名的PCMCIA,常用於筆記本電腦和其它攜帶型設備,但自從引入USB以及嵌入式網路後,這個匯流排就慢慢不再使用了。

SCSI(Small Computer System Interface):小型電腦系統接口,磁碟/磁帶周邊附屬檔案匯流排。

串列

USBUniversal Serial Bus, 大量外部設備均採用此匯流排

Serial Attached SCSIand otherserial SCSIbuses

Serial ATA

Controller Area Network("CAN匯流排")

EIA-485

FireWire

Thunderbolt

計算機匯流排

a.主機板的匯流排

在計算機科學技術中,人們常常以MHz表示的速度來描述匯流排頻率。計算機匯流排的種類很多,前端匯流排的英文名字是Front Side Bus,通常用FSB表示,是將CPU連線到北橋晶片的匯流排。計算機的前端匯流排頻率是由CPU和北橋晶片共同決定的。

b.硬碟的匯流排

匯流排匯流排

一般有SCSI、ATA、SATA等幾種。SATA是串列ATA的縮寫,為什麼要使用串列ATA就要從PATA——並行ATA的缺點說起。我們知道ATA或者說普通IDE硬碟的數據線最初就是40根的排線,這40根線裡面有數據線、時鐘線、控制線、地線,其中32根數據線是並行傳輸的(一個時鐘周期可以同時傳輸4個位元組的數據),因此對同步性的要求很高。這就是為什麼從PATA-66(就是常說的DMA66)接口開始必須使用80根的硬碟數據線,其實增加的這40根全是禁止用的地線,而且只在主機板一邊接地(千萬不要接反了,反了的話禁止作用大大降低),有了良好的禁止硬碟的傳輸速度才能達到66MB/s、100MB/s和最高的133MB/s。但是在PATA-133之後,並行傳輸速度已經到了極限,而且PATA的三大缺點暴露無遺:信號線長度無法延長、信號同步性難以保持、5V信號線耗電較大。那為什麼SCSI-320接口的數據線能達到320MB/s的高速、而且線纜可以很長呢?你有沒有注意到SCSI的高速數據線是“花線”?這可不是為了好看,那“花”的部分實際上就是一組組的差分信號線兩兩扭合而成,這成本可不是普通電腦系統願意承擔的。

c.其他的匯流排

計算機中其他的匯流排還有:通用串列匯流排USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、PCI等等。

合理搭配

匯流排匯流排

主機板北橋晶片負責聯繫記憶體、顯示卡等數據吞吐量最大的部件,並和南橋晶片連線。CPU就是通過前端匯流排(FSB)連線到北橋晶片,進而通過北橋晶片和記憶體、顯示卡交換數據。前端匯流排是CPU和外界交換數據的最主要通道,因此前端匯流排的數據傳輸能力對計算機整體性能作用很大,如果沒足夠快的前端匯流排,再強的CPU也不能明顯提高計算機整體速度。數據傳輸最大頻寬取決於所有同時傳輸的數據的寬度和傳輸頻率,即數據頻寬=(匯流排頻率×數據位寬)÷8。目前PC機上所能達到的前端匯流排頻率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz幾種,前端匯流排頻率越大,代表著CPU與北橋晶片之間的數據傳輸能力越大,更能充分發揮出CPU的功能。現在的CPU技術發展很快,運算速度提高很快,而足夠大的前端匯流排可以保障有足夠的數據供給給CPU,較低的前端匯流排將無法供給足夠的數據給CPU,這樣就限制了CPU性能得發揮,成為系統瓶頸。

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