pc总线和**a总线具备哪些特点?主要信号线可分为哪几类?

诠释pc总线 从英特尔奔腾到奔腾ⅲ，主板上的芯片组的结构和作用都没有太大的变化，一般分成2部分，由2块集成芯片组成，通过专用总线进行连接，这就是我们所称的“桥”，简单地来说桥就是一个总线转换器和**。它实现各类微处理器总线通过一个pci总线进行连接的标准，可见，桥是不对称的。在桥的内部包含有兼容协议以及总线信号线和数据的缓冲电路，以便把一条总线映射到另一条总线上。 目前流行的主板上2块桥，一块负责与cpu、主存连接，另一块与**a，pci总线上的各种板卡、键盘、鼠标等输入/输出电路进行连接。我们习惯上将与cpu连接的芯片称为北桥，与i/o设备连接的芯片称为南桥。为了更好的了解微机的硬件知识，本文就微机总线做以下简单介绍。 一、 总线 所谓总线，笼统来讲，就是一组进行互连和传输信息（指令、数据和地址）的信号线。计算机的总线都是有特定的含义。如“局部总线”、“系统总线”等。 二、 总线分类 按性质和应用来划分，一般将总线划分为3类： ① 局部总线 在以windows为代表的图形用户接口(gui)进入pc机之后，要求有高速的图形描绘能力和i/o处理能力。这不仅要求图形适配卡要改善其性能，也对总线的速度提出了挑战。实际上当时外设的速度已有了很大的提高，如硬磁盘与**之间的数据传输率已达10mb/s以上，图形**和显示器之间的数据传输率也达到69mb/s。通常认为i/o总线的速度应为外设速度的3～5倍。因此原有的**a、e**a已远远不能适应要求，而成为整个系统的主要瓶颈。 局部总线是pc体系结构的重大发展。它打破了数据i/o的瓶颈，使高性能cpu的功能得以充分发挥。从结构上看，所谓局部总线是在**a总线和cpu总线之间增加的一级总线或管理层。这样可将一些高速外设，如图形卡、硬盘**等从**a总线上卸下而通过局部总线直接挂接到cpu总线上，使之与高速的cpu总线相匹配。 而采用pci总线后，数据宽度升级到64位，总线工频率为33.3mhz，数据传输率（带宽）可达266mb/s。所以采用pci总线大大解决了数据的i/o瓶颈，使计算机更好地发挥性能。 ② 系统总线 这是微机系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线。例如**a总线。由于它只具有16位数据宽度，最高工作频率为8mhz，所以数据传输速率只能达到16mb/s。我们可以比较一下**a总线与pci总线带宽（数据传输率），就知道为什么现在的主板开始逐渐淘汰**a插槽，如升技bf6主板有6个pci插槽一个**a插槽。 ③ 通信总线 通信总线是系统之间或微机系统与设备之间进行通信的一组信号线。 三、 总线主要性能比较 评价一种总线的性能主要注意以下几个方面参数 a、 总线时钟频率：总线的工作频率，以mhz表示，它是影响总线传输速率的重要因素之一。 b、 总线宽度：数据总线的位数，用位（bit）表示，如总线宽度为8位、16位、32位和64位。 c、 总线传输速率：在总线上每秒钟传输的最大字节数mb/s，即每秒处理多少兆字节。那么我们如何通过总线宽度和总线时钟频率来计算总线传输速率（带宽）。 传输速率=总线时钟频率x总线宽度/8 如升技bf6主板，pci总线总线宽度16位，当总线频率66mhz，总线数据传输速率=66x18/8(mb/s)=133(mb/s)。 为了更好地理解总线带宽、总线位宽、总线工作时钟频率的关系，我们举个比较形象的例子，高速公路上的车流量取决于公路车道的数目和车辆行驶速度，车道越多、车速越快则车流量越大；总线带宽就象是高速公路的车流量，总线位宽仿佛高速公路上的车道数，总线时钟工作频率相当于车速，总线位宽越宽、总线工作时钟频率越高则总线带宽越大。当然，影响总线性能的参数还有很多，如其同步方式、负载能力、信号线等等，但以上所介绍的三个是其重要参数~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~pci总线 pci技术规格简介从1992年创立规范到如今，pci总线已成为了计算机的一种标准总线。由pci总线构成的标准系统结构如图一所示。 pci总线取代了早先的**a总线。当然与在pci总线后面出现专门用于显卡的agp总线，与现在pci express总线，但是pci能从1992用到现在，说明他有许多优点，比如即插即用(plug and play)、中断共享等。在这里我们对pci总线做一个深入的介绍。 从数据宽度上看，pci总线有32bit、64bit之分；从总线速度上分，有33mhz、66mhz两种。目前流行的是32bit @ 33mhz，而64bit系统正在普及中。改良的pci系统，pci-x，最高可以达到64bit @ 133mhz，这样就可以得到超过1gb/s的数据传输速率。如果没有特殊说明，以下的讨论以32bit @ 33mhz为例。一、基本概念不同于**a总线，pci总线的地址总线与数据总线是分时复用的。这样做的好处是，一方面可以节省接插件的管脚数，另一方面便于实现突发数据传输。在做数据传输时，由一个pci设备做发起者(主控，initiator或master)，而另一个pci设备做目标(从设备，target或sl**e)。总线上的所有时序的产生与控制，都由master来发起。pci总线在同一时刻只能供一对设备完成传输，这就要求有一个仲裁机构(arbiter)，来决定在谁有权力拿到总线的主控权。32bit pci系统的管脚按功能来分有以下几类：系统控制： clk，pci时钟，上升沿有效 rst ，reset信号 传输控制： frame#，标志传输开始与结束 irdy#，master可以传输数据的标志 devsel#，当sl**e发现自己被寻址时置低应答 trdy#，sl**e可以转输数据的标志 stop#，sl**e主动结束传输数据的信号 idsel，在即插即用系统启动时用于选中板卡的信号 地址与数据总线： ad[31::0]，地址/数据分时复用总线 c/be#[3::0]，命今/字节使能信号 par，奇偶校验信号 仲裁号： req#，master用来请求总线使用权的信号 gnt#，arbiter允许master得到总线使用权的信号 错误报告： perr#，数据奇偶校验错 serr#，系统奇偶校验错 当pci总线进行操作时，发起者(master)先置req#，当得到仲裁器(arbiter)的许可时(gnt#)，会将frame#置低，并在ad总线上放置sl**e地址，同时c/be#放置命令信号，说明接下来的传输类型。所有pci总线上设备都需对此地址译码，被选中的设备要置devsel#以声明自己被选中。然后当irdy#与trdy#都置低时，可以传输数据。当master数据传输结束前，将frame#置高以标明只剩最后一组数据要传输，并在传完数据后放开irdy#以释放总线控制权。这里我们可以看出，pci总线的传输是很高效的，发出一组地址后，理想状态下可以连续发数据，峰值速率为132mb/s。实际上，目前流行的33m@32bit北桥芯片一般可以做到100mb/s的连续传输。二、即插即用的实现所谓即插即用，是指当板卡插入系统时，系统会自动对板卡所需资源进行分配，如基地址、中断号等，并自动寻找相应的驱动程序。而不象旧的**a板卡，需要进行复杂的手动配置。实际的实现远比说起来要复杂。在pci板卡中，有一组寄存器，叫"配置空间"(configuration space)，用来存放基地址与内存地址，以及中断等信息。以内存地址为例。当上电时，板卡从rom里读取固定的值放到寄存器中，对应内存的地方放置的是需要分配的内存字节数等信息。操作系统要跟据这个信息分配内存，并在分配成功后把相应的寄存器中填入内存的起始地址。这样就不必手工设置开关来分配内存或基地址了。对于中断的分配也与此类似。 三、中断共享的实现**a卡的一个重要局限在于中断是独占的，而我们知道计算机的中断号只有16个，系统又用掉了一些，这样当有多块**a卡要用中断时就会有问题了。pci总线的中断共享由硬件与软件两部分组成。硬件上，采用电平触发的办法：中断信号在系统一侧用电阻接高，而要产生中断的板卡上利用三极管的集电极将信号拉低。这样不管有几块板产生中断，中断信号都是低；而只有当所有板卡的中断都得到处理后，中断信号才会回复高电平。软件上，采用中断链的方法：假设系统启动时，发现板卡a用了中断7，就会将中断7对应的内存区指向a卡对应的中断服务程序入口**r_a；然后系统发现板卡b也用中断7，这时就会将中断7对应的内存区指向**r_b，同时将**r_b的结束指向**r_a。以此类推，就会形成一个中断链。而当有中断发生时，系统跳转到中断7对应的内存，也就是**r_b。**r_b就要检查是不是b卡的中断，如果是，要处理，并将板卡上的拉低电路放开；如果不是，则呼叫**r_a。这样就完成了中断的共享。通过以上讨论，我们不难看出，pci总线有着极大的的优势。而近年来的市场情况也证实了这一点。添加：1991 年下半年，intel 公司首先提出了pci 的概念，并联合ibm、compaq、ast、hp、dec 等100 多家公司成立了pci 集团，其英文全称为：peripheral component interconnect special interest group(外围部件互连专业组)，简称pc**ig。pci 有32 位和64 位两种，32位pci 有124 引脚，64 位有188 引脚，目前常用的是32 位pci。32 位pci 的数据传输率为133mb／s，大大高于**a。pci 总线的主要性能（1） 支持10 台外设（2） 总线时钟频率33.3mhz/66mhz（3） 最大数据传输速率133mb/s（4） 时钟同步方式（5） 与cpu 及时钟频率无关（6） 总线宽度 32 位（5v）/64 位（3.3v）（7） 能自动识别外设 20210311