总线技术详解，及几种典型总线技术特点

2、总线拓扑 总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上，该公共传输媒体即称为总线。总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上,该公共传输媒体即称为总线.。（1）总线（bus）是计算机各部件之间传送信息的公共通道共享总线技术，微机中有内部总线和外部总线两类。

现代网络信息的发展，特别是对于成本和空间而言，总线传输替代点对点传输是目前发展的热点，它的出现将给信息传输上提供了最大的方便和最有效的技术解决方案。

系统总线的基本组成

数据总线：传送数据信息

地址总线：传送地址信息

控制总线：传送控制信息(完成总线操作功能)

电源线：为系统提供电源信号

总线的功能

1、数据传输功能

数据传输功能是总线的基本功能，用总线传输率来表示，即每秒传输的字节数，单位是Mbps(兆字节每秒)。

2、多设备支持功能

多个设备使用一条总线，首先是总线占用权的问题，哪一个主设备申请占用总线，由总线仲裁器确定。

3、中断

因为客户端请求znode数据变更而发生的事务，zookeeper会在响应之前将事务日志写入存储设备，为zookeeper配置专用的存储设备可 以使整个服务以及外部应用都会获得极大地性能提升。（5）紧急响应提供的紧急响应专家服务主要是针对用户网络、主机设备系统遭受入侵等威胁的情况下提供的服务。北京电信提供的紧急响应专家服务主要是针对用户网络、主机设备系统遭受入侵等威胁的情况下提供的服务。

4、错误处理

错误处理包括奇偶校验错、系统错、电池失效等错误检测处理，以及提供相应的保护对策。

总线的数据传输流程

1、申请占用总线

需要使用总线的总线主设备(如CPU、DMA控制器等)向总线仲裁机构提出占用总线的请求，经总线仲裁机构判定，若满足响应条件，则发出响应信号，并把下一个总线传送周期的总线控制权授予申请者。

2、寻址

上面介绍的基本都是常说的内存的方方面面,下面我们来认识一下高速缓冲存储器,即cache.我们知道,任何程序或数据要为cpu所使用,必须先放到主存储器（内存）中,即cpu只与主存交换数据,所以主存的速度在很大程度上决定了系统的运行速度.程序在运行期间,在一个较短的时间间隔内,由程序产生的地址往往集中在存储器的一个很小范围的地址空间内.指令地址本来就是连续分布的,再加上循环程序段和子程序段要多次重复执行,因此对这些地址中的内容的访问就自然的具有时间集中分布的倾向.数据分布的集中倾向不如程序这么明显,但对数组的存储和访问以及工作单元的选择可以使存储器地址相对地集中.这种对局部范围的存储器地址频繁访问,而对此范围内被访问的信息集合随时间的变化是很缓慢的,如果把在一段时间内一定地址范围被频繁访问的信息集合成批地从主的系统中,cpu访问数据时,在cache中能直接找到的概率,它是cache的一个重要指标,与cache的大小、替换算法、程序特性等因素有关.增加cache后,cpu访问主存的速度是可以预算的,64kb的cache可以缓冲4mb的主存,且命中率都在90%以上.以主频为100mhz的cpu（时钟周期约为10ns）、20ns的cache、70ns的ram、命中率为90%计算,cpu访问主存的周期为：有cache时,20×0.9+70×0.1=34ns。2.一个ip地址对应多个web站点当按上步的方法建立好所有的web站点后，对于做虚拟主机，可以通过给各web站点设不同的端口号来实现，比如给一个web站点设为80，一个设为81，一个设为82……，则对于端口号是80的web站点，访问格式仍然直接是ip地址就可以了，而对于绑定其他端口号的web站点，访问时必须在ip地址后面加上相应的端口号，也即使用如的格式。对方地址设置为“任意地址”，本地地址设置为“所有地址”，协议类型选择“tcp”，对方端口选择“任意端口”，本地端口选择“端口列表”并在其下面输入“139,445”，报式选择“托盘”和“日志记录”两项选中，点击保存。

3、传送数据

总线主设备也叫主模块，被访问的设备叫从模块。主模块和从模块之间的操作是由主模块控制在两个从模块之间通过数据总线进行数据传送。

4、结束

主、从模块的信息均从总线上撤除，让出总线，以便其它主模块使用。

微机总线的种类

片内总线

②逐次逼近型adc的电路规模比并联比较型adc小得多， 是目前集成adc产品中用的最多的一种电路。主机的各个部件通过主机相连接，外部设备通过相应的接口电路再于总线相连接。以前，数据中心的服务器系统都是以1u或几u的服务器为基本构成单元，而整机柜服务器则是将一个服务器机柜作为基本组成单元，在一个机柜内部，除了基本的计算、存储、网络等部件以外，还将电源、制冷、管理等模块全部集成在一起。

局部总线(也称内部总线)

2.主板：主板是计算机系统中最大的一块电路板，主板又叫主机板、系统板、或母板，它安装在机箱内，也是微机最重要的部件之一，它的类型和档次决定整个微机系统的类型和档次。pci(peripheralcomponentinterconnect)部件互连局部总线，简称pci总线.486级的主板多采用vl总线，而奔腾主板多采用pci总线。现化微机的扩展槽通常有isa总线和pci总线两种接口标准，而pci总线以其优良的性能和更好的适应性已成为现代高档微机的主流总线。

系统总线(也称外部总线)

是指微机底板上的总线，用来构成微机系统的各插件板、多处理器系统各CPU模块之间的信道。较典型的系统总线如：STD-BUS，MULTI-BUS，VME等。

通信总线

它是微机系统与系统之间、微机系统与其它仪器仪表或设备之间的信息通路。这种总线往往不是计算机专有的，而是借用电子工业其它领域已有的总线标准并加以应用形成的。流行的通信总线如：EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488，VXI等总线标准。

各总线间的关系

使用总线技术的优点

1、简化软、硬件设计：由于总线定义非常严格，任何厂家或个人都必须按其标准制作插件板，有了规范就给用户在硬件设计上带来了很大的方便，简化了设计过程。

2、简化系统结构：采用标准总线，只要将各功能模块(板)挂在总线上就可以方便的构成微机的硬件系统。

3、便于系统的扩充：对于采用标准总线构成的微机系统，只要按总线标准和用户扩充要求设计或直接购买插件板插到总线插槽上就达到了扩充的目的。

(827)9.24 用isppac20实现的最简温度测控系统(827)9.25 在系统可编程器件设计应用实例(827)9.26 在fpga开发板上设计8051的开发平台(828)9.27 由可编程逻辑器件与单片机构成的双控制器(828)9.28 用vhdl设计专用串行通信芯片(828)9.29 基于fpga的arin29总线接口芯片的设计与实现(828)9.30 i2c总线通信接口的cpld实现...。philips公司开发的一种简单的双向二进制同步串行总线，只需要两根线即可连接于总线上的在器件之间传送信息，具备多主机系统所需要的包括总线裁决和高低速器件同步功能的高性能串行总线。在它上面点右键选择把它卸载，然后从回收站中把那之前安全模式下删除的两个文件还原，再在设备管理器中点“扫描检测硬件改动”，这样系统就会重新自动安装uaa总线驱动，安装完毕之后重起电脑，系统就有声音了。

总线技术的分类

总线分类的方式有很多，如被分为外部和内部总线、系统总线和非系统总线等等。

1、按功能分

最常见的是从功能上来对数据总线进行划分，可以分为地址总线(address bus)、数据总线(data bus)和控制总线(control bus)。在有的系统中，数据总线和地址总线可以在地址锁存器控制下被共享，也即复用。

eprom的扩展重点：系统总线及总线构造存储器地址空间分配外部地址锁存器74ls373典型的外扩存储器的接口电路难点：存储器地址空间分配第8部分 mcs-51单片机扩展存储器的设计8.1 概述片内的资源如不满足需要，需外扩存储器和i/o功能部件：系统扩展问题，内容主要有：(1)外部存储器的扩展（外部存储器又分为外部程序存储器和外部数据存储器）(2) i/o...。^所卅m‘a—$11—e— two ofdatafromthe figure12．readingbytes to．or％埘register 图4一16／u 7417采集数据时序图部分程序如下：uint8 ircvstr uint8sla，uint8*suba，uint8木s，uint8subano，uint8no uint8 i：startl2c ： ／／启动总线sendbyte sla ：／／件地址 山东大学硕论文if ackm—o return 0 ：for i o：i subano：i++ ／／件子地址 sendbyte *suba ： if ack o return 0 ： suba++： startl2c0：sendbyte sla+1 ：if ack一0 return 0 ：for i 0：i no一1：i++ 0： ／／发送数据 *s rcvbyte ／／发送就答位 ackl2c 0 ： s++： 0：*s rcvbyteackl2c 1 ：／／发送非应位stopl2c0： ／／结束总线return 1 ：4．6存储模块程序设计 存储模块采用e2prom芯片24lc64，其体积小，存储稳定，是基于12c总线的存储器，12c总线进行数据传送时，时钟信号为高电平期间，数据线上的数据必须保持稳定，只有在时钟线上的信号为低电平期间，数据线上的高电平或低电平状态才允许变化[27j。1、对于直接映射，指导物理寻址空间大小，可以求出物理地址位数，由块大小求出块内地址，由cache行数求出cache块地址位数，这时主存字块标记位位数等于物理地址位数减去块内地址位数再减去cache块地址位数。

20. 若某计算机数据总线的宽度为64 位，工作频率为133mhz，每个总线周期传输一次数据共享总线技术，则该计算机的带宽为。“%5.4lf”指定输出宽度为5，精度为4，由于实际长度超过5故应该按实际位数输出，小数位数超过4位部分被截去。 1. 微处理器（cpu） 运算器:以累加器为核心 控制器:pc,ir,id,pla 寄存器组 2. 存储器 多个功能部件之间设置公共的通信线即总线 a b c a' b' c' 总线 总线上能同时传送二进制信息的位数 称为总线宽度 3. 总线 总线的分类 按信息传送的方向可分为： 单向总线只能向一个方向发送信息 双向总线则可在两个方向传送 按所传信息的类别，通常分为： 数据总线、地址总线和控制总线。

控制总线是用于传送控制信号和时序信号。如有时微处理器对外部存储器进行操作时要先通过控制总线发出读/写信号、片选信号和读入中断响应信号等。控制总线一般是双向的，其传送方向由具体控制信号而定，其位数也要根据系统的实际控制需要而定。

2、按传输方式分

数据在计算机总线中传输是并行方式即数据是肩并肩传输的，而在网络的物理缆线中说数据以串行的比特流方式传输的，网卡承担串行数据和并行数据间的转换。移位寄存器有一个串行移位输入（ds），和一个串行输出（q），和一个异步的低电平复位，存储寄存器有一个并行8位的，具备三态的总线输出，当使能oe时（为低电平），存储寄存器的数据输出到总线。serial ata采用串行连接方式，串行ata总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。

3、按时钟信号方式分

按照时钟信号是否独立，可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据，也就是说要用一根单独的线来作为时钟信号线;而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的，通常利用数据信号的边沿来作为时钟同步信号。

总线传输的基本原理

依据前面对总线的定义可知总线的基本作用就是用来传输信号，为了各子系统的信息能有效及时的被传送，为了不至于彼此间的信号相互干扰和避免物理空间上过于拥挤，其最好的办法就是采用多路复用技术，也就是说总线传输的基本原理就是多路复用技术。所谓多路复用就是指多个用户共享公用信道的一种机制，目前最常见的主要有时分多路复用、频分多路复用和码分多路复用等。

时分多路复用(TDMA)

时分复用是将信道按时间加以分割成多个时间段，不同来源的信号会要求在不同的时间段内得到响应，彼此信号的传输时间在时间坐标轴上是不会重叠。

频分多路复用(FDMA)

频分复用就是把信道的可用频带划分成若干互不交叠的频段，每路信号经过频率调制后的频谱占用其中的一个频段，以此来实现多路不同频率的信号在同一信道中传输。而当接收端接收到信号后将采用适当的带通滤波器和频率解调器等来恢复原来的信号。

码分多路复用(CDMA)

码分多路复用是所被传输的信号都会有各自特定的标识码或地址码，接收端将会根据不同的标识码或地址码来区分公共信道上的传输信息，只有标识码或地址码完全一致的情况下传输信息才会被接收。

总线主要技术指标

评价总线的主要技术指标是总线的带宽(即传输速率)、数据位的宽度(位宽)、工作频率和传输数据的可靠性、稳定性等。

带宽(传输速率)、位宽和工作频率

我们所说的外频指的是cpu与主板连接的速度，这个概念是建立在数字脉冲信号震荡速度基础之上的，而前端总线的速度指的是数据传输的速度，由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽＝（总线频率×。一种由英特尔（intel）公司1991年推出的用于定义局部总线的标准.此标准允许在计算机内安装多达10个遵从pci标准的扩展卡.最早提出的pci总线工作在33mhz频率之下,传输带宽达到133mb/s(33mhz * 32bit/s),基本上满足了当时处理器的发展需要.随着对更高性能的要求,1993年又提出了64bit的pci总线,后来又提出把pci 总线的频率提升到66mhz.目前广泛采用的是32-bit、33mhz的pci 总线,64bit的pci插槽更多是应用于服务器产品.从结构上看,pci是在cpu和原来的系统总线之间插入的一级总线,具体由一个桥接电路实现对这一层的管理,并实现上下之间的接口以协调数据的传送.管理器提供信号缓冲,能在高时钟频率下保持高性能,适合为显卡,声卡,网卡,modem等设备提供连接接口,工作频率为33mhz/66mhz.。agp 2x工作频率同样为66mhz，但是它使用了正负沿（一个时钟周期的上升沿和下降沿）触发的工作方式，在这种触发方式中在一个时钟周期的上升沿和下降沿各传送一次数据，从而使得一个工作周期先后被触发两次，使传输带宽达到了加倍的目的，而这种触发信号的工作频率为133mhz，这样agp 2x的传输带宽就达到了266mb/s×。

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