总线概述及常见总线--go百科网

总线概述及稀有总线

一、总线的看法

所谓总线（Bus），是指盘算机装备和装备之间传输信息的公用数据通道。总线是毗连盘算机硬件体系内多种装备的通讯线路，它的一个紧张特性是由总线上的一切装备共享，可以将盘算机体系内的多种装备毗连到总线上。假如是某两个装备或装备之间自用的信号连线，就不克不及称之为总线。体系总线架构图如下所示：

微机中的总线分为数据总线、地点总线和控制总线3类。不同型号的CPU芯片，其数据总线、地点总线和控制总线的条数约莫不同。

数据总线DB用来传送数据信息，是双向的。CPU既可经过DB从内存或输入装备读入数据，又可经过DB将内里数据送至内存或输入装备。DB的宽度决定了CPU和盘算机其他装备之间每次互换数据的位数。

地点总线AB用于传送CPU发射的地点信息，是单向的。传送地点信息的目标是指明与CPU互换信息的内存单位或I/O装备。存储器是按地点拜候的，以是每个存储单位都有一个安稳地点，要拜候1MB存储器中的任一单位，必要给出1M个地点，即必要20位地点（220=1M）。因此，地点总线的宽度决定了CPU 的最大寻址才能。

控制总线CB用来传送控制信号、时序信号和形态信息等。此中有的是CPU向内存或外部装备发射的信息，有的是内存或外部装备向CPU发射的信息。显然，CB中的每一条线的信息传送朝向是一定的、单向的，但作为一个全体则是双向的。以是，在种种布局框图中，凡触及到控制总线CB，均是以双向线表现。

总线的功能直接影响到整机体系的功能，并且任何体系的研制和边沿模块的开发都必需依从所接纳的总线标准。总线武艺随着微机布局的改良而不休提高与完满。

二. 稀有总线

QPI总线

Intel的QuickPath Interconnect武艺缩写为QPI，译为快速通道互联, 用来完成处理器之间的直接互联. QPI是一种基于包传输的串行式高速点对点毗连协议，接纳差分信号与专门的时钟举行传输。它的特点是：高速带宽,低功耗,支持热插拔。

Memory总线（内存总线）

用来完成处理器和内存的之间的毗连.处理器里集成的内存控制器卖力经过内存总线和内存模组通讯，比如寻址、读写等。现在内存总线所支持的内存模组有DDR2， DDR3, 将来还会支持DDR4。

JTAG接口

主要用于芯片或处理器内里测试和调试的接口.经过毗连调试器, 可以对芯片或处理器的运转举行跟踪和调试。

DMI总线

DMI是指Direct Media Interface(直接媒体接口)。用来毗连处理器和南桥的总线.它是基于PCIE总线，因此具有PCI-E总线的上风，这个高速接口集成了高等优先办事，允许并发通讯和真正的同步传输才能。它的基本功效关于软件是完全纯透的，因此早前的软件也可以正常利用。

USB总线

USB，是英文Universal Serial BUS（通用串行总线）的缩写，而此中文简称为“通串线，是一个外部总线标准，用于标准电脑与外部装备的毗连和通讯。USB接口支持装备的即插即用和热插拔功效。USB总线会依据外设情况在两种传输形式中主动地动态转换。USB是基于令牌的总线。相似于令牌环网络或FDDI基于令牌的总线。USB主控制器广播令牌，总线上装备检测令牌中的地点对否与本身切合，经过吸收或发送数据给主机来呼应。USB经过支持悬挂/规复利用来办理USB总线电源。USB体系接纳级联星型拓扑，该拓扑由三个基本局部构成：主机（Host），集线器（Hub）和功效装备。

SMBUS/I2C总线

I2C（Inter－Integrated Circuit）总线和SMBus （System Management Bus 的缩写，译为体系办理总线）是一种二线制串行总线，它主要使用的场合：不必要高速通讯，但渴望经过一条便宜并且功效强壮的总线（由两条线构成），来控制主板上的装备并搜集相应的信息。SMBUS大局部基于I2C总线标准。和 I2C一样，SMBus不需增长分外引脚，创建该总线主要是为了增长新的功效特性，但只事情在100kHz且专门面向智能电池办理使用, 也被用来毗连种种装备，包含电源干系装备，体系传感器，EEPROM等等。它事情在主/从形式：主器件提供时钟，在其倡导一次传输时提供一个起始位，在其停止一次传输时提供一个中止位；从器件拥有一个唯一的7或10位从器件地点。

SMBus与I2C总线之间在时序特性上存在一些不同。起首，SMBus必要一定数据坚持时间，而 I2C总线则是从内里延伸数据坚持时间。SMBus具有超时功效，因此当SCL太低而凌驾35 ms时，从器件将复位正在举行的通讯。相反，I2C接纳硬件复位。SMBus具有一种警报呼应地点(ARA)，因此当从器件产生一此中缀时，它不会立刻清除中缀，而是不休坚持到其收到一个由主器件发送的含有其地点的ARA为止。SMBus只事情在从10kHz到最高100kHz。最低事情频率10kHz是由SMBus超时功效决定的。

SPI总线

SPI(Serial Peripheral Interface--串行外设接口)总线体系是一种同步串行外设接口，它可以使南桥与种种边沿装备以串行办法举行通讯以互换信息。SPI接口主要使用在毗连EEPROM、FLASH、及不时钟、AD转换器，还多数字信号处理器和数字信号解码器之间。在Intel架构中放BIOS/UEFI固件的Flash可以经过SPI总线和南桥毗连。

LPC总线

LPC(Low Pin Count, 少引脚数)接口一个代替传统ISA总线的一种新接口标准，主要用于和传统的边沿装备毗连让体系能向下兼容。以往为了毗连ISA扩展槽、适配器、ROM BIOS芯片、Super I/O等接口，南桥芯片必需保存一个ISA总线，并且连通Super I/O芯片，以控制传统的边沿装备。传统ISA 总线速率约莫在7.159~8.33MHz，提供的实际尖峰传输值为16MB/s，但是ISA总线与传统的PCI总线的电气特性、信号界说办法悬殊，南桥芯片、Super I/O芯片得多糜费针脚来做处理，主板的线路计划也显得繁复。 intel所界说的LPC接口，将以往ISA BUS的地点/数据分散译码，改成相似PCI的地点/数据信号线共享的译码办法，信号线数目大幅低落，事情速率由PCI总线速率同步驱动，固然改良过的LPC接口一样维持最大传输值16MB/s，不外所必要的信号脚位数大幅低落25~30个，以LPC接口计划的Super I/O芯片、Flash芯片都能享有脚位数变小、体积微缩的利益，主板的计划也可以简化，这也就是取名LPC——Low Pin Count的缘故。

PS/2接口

PS/2 (Personal System 2, 一局部体系2)接口主要用于毗连输入装备，而不是传输接口。以是PS2口基本没有传输速率的看法，仅有扫描速率。PS/2接口装备不支持热插拔，强行带电插拔有约莫烧毁主板。

RS-232接口

RS-232-C是美国电子产业协会EIA（Electronic Industry Association）订定的一种异步传输串行物理接口标准。RS是英文“保举标准”的缩写，232为标识号，C表现修正次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线。寻常一局部盘算机上会有两组 RS-232 接口，分散称为 COM1 和 COM2。

LPT接口

打印终端(line print terminal)接口，通常称呼为LPT并口，是一种加强了的双向并行传输接口，在USB接口显现从前是扫描仪，打印机最常用的接口。其默许的中缀号是IRQ7，接纳25脚的DB-25接洽。并口的事情形式主要有三种：1、SPP标准事情形式。SPP数据是半双工单向传输，传输速率较慢，仅为15Kbps，但使用较为广泛，寻常设为默许的事情形式。2、EPP加强型事情形式。EPP接纳双向半双工数据传输，其传输速率比SPP高很多，可达2Mbps，现在已有不少外设使用此事情形式。3、ECP扩展型事情形式。ECP接纳双向全双工数据传输，传输速率比EPP还要高一些，但现在支持的装备少。

前端总线

前端总线的英文名字是Front Side Bus，通常用FSB表现，是将CPU毗连到北桥芯片的总线。选购主板和 CPU时，要注意两者搭配成绩，寻常来说，假如CPU不超频，那么前端总线是由CPU决定的，假如主板不支持CPU所必要的前端总线，体系就无法事情。也就是说，必要主板和CPU都支持某个前端总线，体系才干事情，只不外一个CPU默许的前端总线是唯一的，因此看一个体系的前端总线主要看CPU就可以。北桥芯片卖力接洽内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片毗连。CPU就是经过前端总线（FSB）毗连到北桥芯片，进而经过北桥芯片和内存、显卡互换数据。前端总线是CPU和外界互换数据的最主要通道，因此前端总线的数据传输才能对盘算机全体功能作用很大，假如没充足快的前端总线，再强的CPU也不克不及分明提高盘算机全体速率。数据传输最大带宽取决于一切同时传输的数据的宽度和传输频率，即数据带宽＝（总线频率×数据位宽）÷8。下图为FSB表现图。

PCI总线

Intel公司起首提出了PCI的看法，并团结IBM、Compaq、AST、HP、DEC等100多家公司建立了PCI团体，其英文全称为：Peripheral Component Interconnect Special Interest
Group(边沿部件互连专业组)，简称PCISIG。PCI是一种优秀的局部总线，已成为局部总线的新标准。

最早提出的PCI总线事情在33MHz频率之下，传输带宽到达132MB/s(33MHz * 32bit/8)，基本上满意了事先处理器的提高必要。随着对更高功能的要求，厥后又提出把PCI 总线的频率提升到66MHz，传输带宽能到达264MB/s。1993年又提出了64bit的PCI总线，称为PCI-X，现在广泛接纳的是32-bit、33MHz大概32-bit、66MHz的PCI 总线，64bit的PCI-X插槽更多是使用于办事器产物。和PCIE总线一样，它用来外接扩展板卡，支持即插即用（plug and play）。但和PCIE不同，PCI允很多路复用武艺（分时复用），即允许一个以上的电子信号同时存在于总线之上，但相对PCIE，它的带宽和速率比力慢。

PCI总线是一种不依托于某个具体处理器的局部总线。从布局上看，PCI是在CPU和原本的体系总线之间插进的一级总线，具体由一个桥接电路完成对这一层的办理，并完成上下之间的接口以和谐数据的传送。办理器提供了信号缓冲，使之能支持10种外设，并能在高时钟频率下坚持高功能。PCI总线也支持总线主控武艺，允许智能装备在必要时取得总线控制权，以增速数据传送。 PCI总线支持10台外设 ,总线时钟频率33.3MHz/66MHz，最大数据传输速率133MB/s，时钟同步办法，与CPU及时钟频率不关，总线宽度 32位（5V）/64位（3.3V），能主动识别外设，特别合适与Intel的CPU协同事情；具有与处理器和存储器子体系完全并行利用的才能，具有隐含的中央仲裁体系，接纳多路复用办法（地点线和数据线）变小了引脚数，支持64位寻址，完全的多总线主控才能，提供地点和数据的奇偶校验，可以转换5V和3.3V的信号情况。

PCI-E总线

PCI Express是新一代的总线接口。早在2001年的春季，英特尔公司就提出了要用新一代的武艺代替PCI总线和多种芯片的内里毗连，并称之为第三代I/O总线武艺。随后在2001年底，包含Intel、AMD、DELL、IBM在内的20多家业界主导公司开头草拟新武艺的标准，并在2002年完成，对其正式定名为PCI Express。它接纳了现在业内盛行的点对点串行毗连，比起PCI以及更早前的盘算机总线的共享并行架构，每个装备都有本人的自用毗连，不必要向整个总线哀求带宽，并且可以把数据传输率提高到一个很高的频率，到达PCI所不克不及提供的高带宽。

PCI Express的接口依据总线位宽不同而有所差别，包含X1、X4、X8以及X16（X2形式将用于内里接口而非插槽形式）。较短的PCI Express卡可以插进较长的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口可以支持热拔插，这也是个不小的奔腾。PCI Express卡支持的三种电压分散为+3.3V、3.3Vaux以及+12V。用于代替AGP接口的PCI Express接口位宽为X16，将可以提供5GB/s的带宽，即使有编码上的斲丧但仍可以提供4GB/s支配的实践带宽，远远凌驾AGP 8X的2.1GB/s的带宽。

PCI Express规格从1条通道毗连到32条通道毗连，有十分强的伸缩性，以满意不同体系装备对数据传输带宽不同的需求。比如，PCI Express X1规格支持双向数据传输，每向数据传输带宽250MB/s，PCI Express X1以前可以满意主流声效芯片、网卡芯片和存储装备对数据传输带宽的需求，但是远远无法满意图形芯片对数据传输带宽的需求。因此，必需接纳PCI Express X16，即16条点对点数据传输通道毗连来代替传统的AGP总线。PCI Express X16也支持双向数据传输，每向数据传输带宽高达4GB/s，双向数据传输带宽有8GB/s之多。

PCIe属于高速串行点对点双通道高带宽传输，所毗连的装备分派独享通道带宽，不共享资源，主要支持主动电源办理，错误报告，端对端的可靠性传输，热插拔以及办事质量(QOS)等功效。它主要用来和一些必要高速通讯的外部板卡装备控制器毗连,比如体现卡,网卡,声卡等, 干系于老的并行的PCI总线,它具有针脚少,速率快, 更好的电源办理等优点。

PCI-Express 3.0 标准

早在2007年上半年PCI-E 2.0版标准刚刚公布的时分，PCI Express武艺标准构造PCI-SIG就准备用两年多的时间将其快速提高到第三代，但是谁也没想到PCI-E 3.0的酝酿历程会云云一波三折，直到今天赋终于修成正果。

PCI-SIG主席兼总裁几乎泪如泉涌：“PCI-SIG一直努力于I/O创新，我们也很自满
地向我们的成员公布PCI-E 3.0标准。PCI-E 3.0架构从细节上对前两代PCI-E标准举行了极大地改良，为我们的成员在各自范畴持续创新提供了所必需的功能和功效。”

在对可制造性、本钱、功耗、繁复性、兼容性等诸多方面举行综合、均衡之后，PCI-E 3.0标准将数据传输率提升到8GHz|8GT/s（最初也料想过10GHz），并坚持了对PCI-E 2.x/1.x的向下兼容，持续支持2.5GHz、5GHz信号机制。基于此，PCI-E 3.0架构单信道（x1）单向带宽即可接近1GB/s，十六信道（x16）双向带宽更是可达32GB/s。

PCI-E 3.0同时还特别增长了128b/130b解码机制，可以确保几乎100%的传输听从，比拟此前版本的8b/10b机制提升了25%，从而促进了传输带宽的翻番，一连了PCI-E标准的一向传统。

新标准在信号和软件层的其他加强之处还多数据复用指示、原子利用、动态电源调停机制、延长允许报告、宽松传输排序、基地点存放器（BAR）轻重调停、I/O页面错误等等，从而全方位提升平台听从、软件模子弹性、架构伸缩性。

PCI-E 3.0标准完备文档现已向PCI-SIG构形成员公布此中具体形貌了PCI-E架构、互联属性、布局办理、编程接口等等，但没有公开公布。别的，intel X79高端芯片组经已完备支持pci-e 3.0规格，AMD最新架构旗舰显卡AMD Radeon 7970，以及其他接纳pci-e 3.0规格的显卡将于2012年连续公布。

PCI Express总线的特点和优点

PCI Express总线是一种完全不同于已往PCI总线的一种全新总线标准，与PCI总线共享并行架构比拟，PCI Express总线是一种点对点串行毗连的装备毗连办法，点对点意味着每一个PCI Express装备都拥有本人独立的数据毗连，各个装备之间并发的数据传输互不影响，而关于已往PCI那种共享总线办法，PCI总线上只能有一个装备举行通讯，一旦PCI总线上挂接的装备增多，每个装备的实践传输速率就会下降，功能得不到确保。如今，PCI Express以点对点的办法处理通讯，每个装备在要求传输数据的时分各自创建本人的传输通道，关于其他装备这个通道是关闭的，如此的利用确保了通道的专有性，制止其他装备的干扰。

在传输速率方面，PCI Express总线使用串行的毗连特点将能轻松将数据传输速率提到一个很高的频率，到达远超出PCI总线的传输速率。PCI Express的接口依据总线位宽不同而有所差别，包含x1、x4、x8以及x16(x2形式将用于内里接口而非插槽形式），此中X1的传输速率为 250MB/s，而X16就是即是16倍于X1的速率，便是4GB/s。与此同时，PCI Express总线支持双向传输形式，还可以运转全双工形式，它的双单工毗连能提供更高的传输速率和质量，它们之间的差别跟半双工和全双工相似。因此毗连的每个安装都可以使用最大带宽，PCI Express接口装备将有着比PCI装备出色的多的资源可用。

除了这些，PCI Express装备可以支持热拔插以及热互换特性，支持的三种电压分散为+3.3V、3.3Vaux以及+12V。思索到如今显卡功耗的日益上增，PCI Express尔后在标准中改良了直接从插槽中取电的功率限定，16x的最大提供功率到达了70W，比AGP 8X接口有了很大的提高。基本可以满意将来中高端显卡的需求。这一点可以从AGP、PCI Express两个不同版本的6600GT上就能分明地看到，后者并不必要外接电源。

可以看到PCI Express只是南桥的扩展总线，它与利用体系不关，以是也确保了它与原有PCI的兼容性，也就是说在很长一段时间内在主板上PCI Express接口将和PCI接口共存，这也给用户的晋级带来了便利。由此可见，PCI Express最大的意义在于它的通用性，不仅可以让它用于南桥和其他装备的毗连，也可以延伸到芯片组间的毗连，乃至也可以用于毗连图形芯片，如此，整个I/O体系将重新一致同来，将更进一步简化盘算机体系，增长盘算机的可移植性和模块化。PCI Express以前为PC的将来提高重新铺设好了路基，底下就要看PCI Express产物的使用情况了。

硬盘的总线

寻常有SCSI、ATA、SATA等几种。

SCSI(Small Computer System Interface)，一种用于盘算机和智能装备之间（硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等）体系级接口的独立处理器标准。 SCSI是一种智能的通用接口标准。它是种种盘算机与外部装备之间的接口标准。SCSI具有以下特点：SCSI可支持多个装备;SCSI还允许在对一个装备传输数据的同时，另一个装备对其举行数据查找,SCSI占用CPU极低;SCSI装备还具有智能化，SCSI卡本人可对CPU指令举行列队;最快的SCSI总线有160MB/s的带宽。

ATA武艺是一个关于IDE（Integrated Device Electronics）的武艺标准族。最初，IDE只是一项试图把控制器与盘体集成在一同为主要意图的硬盘接口武艺。随着IDE/EIDE取得的日益广泛的使用，举世标准化协议将该接口自诞生以来使用的武艺标准总结成为举世硬盘标准，如此就产生了ATA（Advanced Technology Attachment）。

SATA全称是Serial Advanced Technology Attachment（串行高等武艺附件，一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口），由Intel、IBM、Dell、APT、Maxtor和Seagate公司协同提出的硬盘接口标准，主要用来后硬盘等大容量存储器的毗连。它具有支持热插拔，传输速率快，实行听从高等优点。Serial ATA接纳串行毗连办法，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具有了更强的纠错才能，与以往比拟其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）举行反省，假如发觉错曲解主动改正，这在很大水平上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有布局简便、支持热插拔的优点。串口硬盘是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口典范，由于接纳串行办法传输数据而着名。干系于并行ATA来说，就具有很多的上风。起首，Serial ATA以一连串行的办法传送数据，一次只会传送1位数据。如此能变小SATA接口的针脚数目，使毗连电缆数目变少，听从也会更高。实践上，Serial ATA 仅用四支针脚就能完成一切的事情，分散用于毗连电缆、毗连地线、发送数据和吸收数据，同时如此的架构还能低落体系能耗和减小体系繁复性。

小型盘算机体系接口（SCSI）

小型盘算机体系接口是一套用于在盘算机与边沿装备之间举行物理毗连和数据传输的标准。

串行ATA（SATA）

磁盘、光驱 EIDE 的交换品

SATA 1.0 速率为 150 MB/s

串行（1 位数据途径），点到点自用链路

薄型，1 米电缆长度

每根电缆一台装备

支持安稳毗连或热插拔

串行毗连SCSI (SAS)

SAS 支持小尺寸、更长的布线距离、更好的寻址才能,并兼容 SCSI

SAS 1.0 在SCSI 和 RAID 控制器中交换 Ultra320 SCSI