总线分类及内部总线的发展

总线分类及内部总线的发展
$ G$ X% F: ~: Y5 i* P, _+ p  可以从多种角度对总线进行分类。
0 Q$ \; O- h1 ^" X" j- M  按信息传送的方向，总线可分为单向总线和双向总线。
( @5 d: t9 g9 B2 F  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。
. @4 K/ E3 A1 ~* D    按照总线所处的物理位置分，可将其分成以下四种：
4 Z, j* Q" w1 C4 D    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。 : _" |( n3 Z) w
    ②模板内部总线：一块模板上各个芯片之间相连接的总线。 5 p) q7 l7 h2 e4 b  s
    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。
; a4 o" x3 ~  F" ^+ _    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。
: S0 R8 b) C5 I' `! H' t( W    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。
" g; |% w) m7 X) U' R/ j$ }" d! Y    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。
" F3 A" ?+ C3 q, P) V    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。
, N/ b  E6 _7 ]    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： ' s3 G8 X$ s) s3 l
    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。
" T+ T6 G) U( L# H  l) [  c6 h    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。 7 |# `0 k+ l- c6 g4 O, L
    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。 $ U) q; Q4 m2 ^2 _+ j: U
    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。
- q8 K) y; H/ A( C# a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。 ! q& x7 K, K( o% r/ }
    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。 - U4 n( [; |% W- N* }8 f; y3 d
    为了提高高速图像显示在总线上的传输效率，VESA(Video Electronics Standard 5 G, k$ F9 A3 B& D  S) I; J+ h1 j
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。
: d, ]3 p# }% ]& H+ n8 V) U$ T    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。
# M: t3 t$ R) n0 \    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，