五、总线的性能

1.   总线的几个常用的性能指标：

      a. 宽度：单位为位；

      b. 工作频率：即钟控频率，单位为MHz；

      c. 带宽：即总线传输数据的速率，计算公式为宽度×工作频率，单位为MBps（Mega Byte per second，即兆字节每秒）；

      d. 时钟同步：简称同步，即和时钟同步工作的总线为同步总线，否则为异步总线；

      e. 多路复用/引脚使用：即同一条总线上上分时传输两种不同类型的型号，比如一条物理线路上传输地址信号和数据信号以提高总线利用率并减少引脚数量；

      f.  信号线数：即三种总线数之和；

      g. 仲裁方式：即控制总线访问冲突的机制，有两种，一种是集中式，另一种是分布式；

      h. 负载能力/驱动能力：指负载后，总线上的电平能否保持在额定范围内；

      i.  电源电压：一般不是5V就是3.3V；

      j.  宽度扩展（一般就是指64位可扩展）：总线能否从当前宽度扩展到更大的宽度；

2.   总线标准：

      a. 背景：

           i.  计算机模块化发展迅速，模块即指计算机中一些功能类同的单位的集合，比如I/O接口模块等；

           ii. 模块批量化生产；

           iii. 模块种类繁多；

      b. 问题：

           i.   往往一种模块就要配一种相应的总线；

           ii.  更换、组合、扩展模块的难度大；

           iii. 系统、模块、设备与总线之间不通用、不匹配；

      c. 总线标准：

           i.   为解决以上问题而制定；

           ii.  制定了一个模块、系统互连结构的界面标准；

           iii. 使得设计模块接口时无需关注总线的连接问题，只需要关注自身的功能实现，只要能设计出来就可以连在总线中使用，不管你的设备如何千奇百怪；

           iv.  总线标准使通用接口称为可能（凡是按照总线标准设计的接口都属于通用接口）；

      d. 总线标准带来的好处：

           硬件方面：使接口芯片设计变得相对独立，可以不关注总线连接的细节问题；

           软件方面：有利于软件的模块化设计；

      e. 几种流行的总线标准（从前往后越来越牛逼）：

           i.   ISA：Industrial Standard Architecture，即工业标准架构，只支持16位CPU，并且没有总线仲裁逻辑，因此不支持多台主设备系统，最萎；

                主设备：即对总线有控制权的设备，如CPU就算一个；

           ii.  EISA：即Extended ISA，即扩充ISA，支持32位，并向下兼容ISA，同时从CPU中分离总线控制权（ISA的总线控制是由CPU完成的），更加智能；

           iii. VESA：Video Electronic Standard Association，即视频电子标准协会提出的总线标准，是一种局部总线标准，为模块之间提供信息高速通路，为32位可扩展为64位，速率高达133MBps；

           iv. PCI：Peripheral Component Interconnect，外围设备互联型总线标准，由Intel首先提出，而后联合IBM、COMPAQ、HP等大公司成立PCISIG（PCI Special Interest Group，PCI专门利益组织）深入制定，最主要用于支持各种各样的图形设备接口（要求具有相当大的带宽），其主要特性：

                *1. 高性能：32位可扩展64位，132MBps，可升级至528MBps；

                *2. 向下兼容ISA、EISA；

                *3. 支持即插即用（Plug and Play）：任何扩展卡只要插入系统便可工作；

                *4. 支持多主设备；

                *5. 可以和处理器和存储器并行操作；

                *6. 提供数据和地址的奇偶校验；

                *7. 支持两种标准电压，3.3V到5V之间能平滑过渡；

                *8. 多路复用，减少引脚数量；

                *9. 软件兼容性好；

            v. AGP系列：Accelerated Graphics Port，加速图形端口型总线，Intel开发的基于PCI的显卡专用局部总线，支持高性能三维技术设备；

               特色——双激励（Double Pumping）：在一个时钟周期的上下沿双向传递数据，最大数据传输速率为533MBps；

               Intel之后推出各种AGP系列，如2X、4X、8X等，数据传输速率可达2.1GBps；

        f.  两类特殊的总线标准：

            i.   RS-232C：Recommended Standard，232为标识号，C表示修改次数，是由美国电子工业协会EIA（Electronic Industrial Association）推荐，应用于远距离串行通信系统，如图所示：

                 

                   *1. DTE：Data Terminal Equipment，即数据终端设备，由数据收发器组成，可以是一台计算机；

                   *2. DCE：Data Communication Equipment，即数据通信设备，可以是一台调制解调器（Modem，用于D/A、A/D转换），具有在DTE和通信线路之间通信建立、维持和终止的功能；

                         注：发送端为调制，将数字信号转换成模拟信号，接收端为解调，将模拟信号转化成数字信号，因为中间的通信线路很长，因此只能用串行的模拟信号进行传递；

                   *3. RS-232C就是DTE和DCE之间的标准接口；

                   *4. RS-232C和计算机系统内的TTL和MOS电平相反，低电平为1，高电平为0；

              ii.  USB：Universal Serial Bus，即通用串行总线，简称为通串线，是一种标准！！！不是指线，线的话应该成为USB线；

                   *1. 应用在PC接口技术领域，是一种外部总线标准，规范PC与外设之间的连接和通讯；

                   *2. 实现了真正的即插即用；

                   *3. 标准统一：具有强大的通用性，支持几乎所有的外设：键盘、鼠标、打印机、U盘、网卡等等，减少了对PC插槽的需求，只用很少的几个USB接口就可以连很多外设；

                   *4. 传输速率：

                          USB1.0：无屏蔽双绞线：1.5MBps

                                            带屏蔽双绞线：12MBps

                          USB2.0：480MBps

                          USB3.0：略小于4GBps

                   *5. 电缆轻巧：4芯电缆，2芯接信号，2芯接电源和地，都整合到了主板上，并非露在机箱外面；

                   *6. 电源体积小：+5V

                   *7. 强大的连接能力：可以将一大串外设通过集线器串接后共享一个USB接口，一个USB接口最多可以给127个外设共享，如图所示：

                         

                    *8. 生命力强：

                          1) 由Intel、IBM等150多家大公司联合制定；

                          2) 开放性的，是一种不具有专利版权的工业标准；

                          3) 因此通用性强，认可范围大，认可度强，生命力旺盛；