3.3 总线特性及性能指标

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3.3.1 总线的特性

从物理角度来看,总线由许多导线直接印在电路板上,延伸到各个部件

总线的特性包括以下几项:
(1)机械特性:总线在机械连接方式上的一些性能,如插头与插座使用的标准,几何尺寸、形状、引脚的个数以及排列的顺序,接头处的可靠接触等。
(2)电气特性:总线每一根传输线上的信号的传递方向和有效的电平范围。通常规定由CPU发出的信号称为输出信号,送入CPU的型号称为输入信号。

大多数总线的电平定义与TTL(TTL规定,+5V等价于逻辑“1”,0V等价于逻辑“0”)相符,例外情况,如RS-232C(串行总线接口标准)其电平特性规定低电平表示逻辑“1”,并要求电平低于-3V;用高电平表示逻辑“0”,还要求高电平需高于+3V,额定信号电平位-10V和+10V左右。

(3)功能特性:总线中每根传输线的功能

  • 地址总线-指出地址码
  • 数据总线-传递数据
  • 控制总线-发出控制信号

(4)时间特性:总线中的任一根线在什么时间内有效。每条总线上的各种信号互相存在一种有效时序的关系,因此,时间特性一般可用信号时序图来描述。


3.3.2 总线性能指标

(1)总线宽度:通常指数据总线的根数,用bit(位)来表示,如果8位、16位、32位、64位(即8根、16根、32根、64根)
(2)总线带宽:总线的数据传输速率,即单位时间内总线上传输数据的位数,用每秒传输信息的字节数来衡量,单位MBps(兆字节每秒)

MHz(W8) = MBps

  • MBps:总线带宽
  • MHz:总线工作频率
  • W:总线宽度
  • 8:一字节相当于8位二进制数

(3)时钟同步/异步:总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线,与时钟不同步工作的总线称为异同步总线。
(4)总线复用:一条信号上分时传送两种信号
(5)信号线数:地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和
(6)总线控制方式:包括突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等
(7)其他指标:如负载能力、电源电压、总线宽度能否拓展等

总线的负载能力即驱动能力,是指当总线接上负载后,总线输入输出的逻辑电平是否能保持在正常的额定范围内。


3.3.3 总线标准

总线标准:系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面

目前流行的总线标准:

  1. ISA总线(Industrial Standard Architecture):IBM为了采用全16位的CPU而推出的,又称为AT总线。由于其没有支持总线仲裁的硬件逻辑,因此不能支持堕胎住设备系统。
  2. EISA总线(Extended Industrial Standard Architecture):在ISA基础上扩充开放的总线标准。
  3. VESA(VL-BUS)总线:由VESA(Video Electronic Standard Association,视频电子协会标准)提出的局部总线(在系统外为两个以上模块提供的高速传输信息通道)标准。
  4. PCI总线(Peripheral ComponentInterconnect,外围部件互连):随着图形用户接口(Graphical User Interface,GUI)和多媒体技术在PC系统上的广泛应用而应运而生的总线。

具有以下特点:

  • 高性能
  • 良好的兼容性
  • 支持即插即用(Plug and Play)
  • 支持多主设备能力
  • 具有与处理器和存储器子系统完全并行操作的能力
  • 提供数据和地址奇偶校验功能
  • 支持两种电压标准
  • 可扩充性好
  • 软件兼容性好
  • 采用多路符合技术,减少了总线引脚个数
  1. AGP总线(Accelerated Graphics Port,加速图形端口):随着多媒体计算机的普及,对三维技术的应用越来越广。Inter于1996年7月推出的,这是显示卡专用的局部总线,基于PCI2.1版规范并进行扩充修改而成。

AGP定义了一种“双激励”(Double Pumping)的传输技术,能在一个是助攻的上、下沿双向传递数据。

  1. RS-232C总线(Recommended Standard):由国际电子工业协会EIA(Electronic Industries Association)推荐的一种串行通信总线标准,它是应用于串行二进制交换的数据终端设备(DTE)和数据通信设备(DCE)之间的标准接口。


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    串行通信系统
  • DTE(Data Terminal Equipment):数据终端设备
  • DCE(Data Communication Equipment):数据通信设备
  • Modem:调制解调器
  1. USB总线(Universal Serial Bus):通用串行总线。主要特点
  • 具有正真的即插即用特征
  • 具有很强的连接能力
  • 数据传输率有两种
  • 标准统一
  • 连接电缆轻巧,电源体积缩小
  • 生命力强

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