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3.3 总线特性及性能指标

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3.3 总线特性及性能指标_第1张图片
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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。


    3.3 总线特性及性能指标_第2张图片
    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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