计算机中总线结构

计算机总线技术本文主要讨论总线的分类及其结构，并介绍几种常用的内部总线和外部总线。

总线的基本概念一、总线的分类按照总线在系统机构中的层次位置上，一般可以分为：片内总线、内部总线和外部总线。

按照总线的数据传输方式，总线又可以分为串行总线和并行总线。

根据总线的传输方向又可以分为单向总线和双向总线。

1. 内部总线和外部总线（1）片内总线片内总线是在集成电路的内部，用来连接各功能单元的信息通路。

（2）内部总线内部总线又称为系统总线或板级总线，用于计算机系统内部的模板和模板之间进行通信的总线。

系统总线是微机系统中最重要的总线，人们平常所说的微机总线就是指系统总线，如STD 总线、PC 总线、ISA 总线、PCI 总线等。

尽管各种内部总线数目不同，但按功能仍可分为数据总线DB 、地址总线AB 、控制总线CB 、和电源总线PB 四部分，如图1.2所示。

①数据总线DB 用于传送数据信息。

②地址总线AB 是专门用来传送地址的。

地址总线位数决定了CPU 可直接寻址的内存空间大小。

③控制总线CB 控制总线包括控制、时序和中断信号线，用于传递各种控制信息，如有读/写信号，片选信号、中断响应信号等由CPU 发出的信号，以及中断请求信号、复位信号、总线请求信号等发给CPU 的信号。

④电源总线PB 用于向系统提供电源。

（3）外部总线计算机系统系统之间或计算机系统与外设之间的信息通路，称为外部总线。

如RS-232-C 总线，IEEE-488总线等。

2. 并行总线和串行总线计算机的内部总线一般都是并行总线，而计算机的外部总线通常分为并行总线和串行总线两种。

比如IEEE-488总线为并行总线，RS-232-C总线为串行总线。

并行总线的优点是信号线各自独立，信号传输快，接口简单；缺点是电缆数多。

串行总线的优点是电缆线数少，便于远距离传送；缺点是信号传输慢，接口复杂。

二、总线的模板化结构为了提高计算机系统的通用性、灵活性和教育改革扩展性，计算机的各部件采用模板化结构，再通过总线把各模板起来，称之为总线的模板化结构。

内部总线、系统总线及外部总线举例一、内部总线1.I2C总线I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。

它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。

在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。

2.SPI总线串行外围设备接口SPI(serialperipheral interface)总线技术是Motorola 公司推出的一种同步串行接口。

Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。

SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

3.SCI总线串行通信接口SCI(serialcommunication interface)也是由Motorola公司推出的。

它是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。

二、系统总线1.ISA总线ISA(industrial standard architecture)总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也叫AT总线。

它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。

它在80286至80486时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。

ISA总线有98只引脚。

2.EISA总线EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。

它是在ISA 总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。

在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。

3.VESA总线VESA(video electronics standard association)总线是 1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为VL(VESA local bus)总线。

第1章 总线组成和总线功能一．微型计算机总线主要由数据总线、地址总线、控制总线和电源等四部分组成。

1．数据总线数据总线是外部设备和主控设备之间数据传送的数据通道，通常用n ........D D 0表示，n 表示数据宽度，如ISA 总线宽度是16位，PCI 总线和数据宽度是32位。

总线中数据总线的宽度基本上反应了总线数据传输能力。

2. 地址总线地址总线是外部设备与主控设备之间传送地址信息的通道，通常用n ........A A A 10，表示。

地址总线的宽度，表示了该总线的寻址范围。

如PC/AT 机以及现在的常用计算机，在实模式下地址总线有16位地址线，则计算机系统所具有的基本寻址空间为MB 1024210=空间，在微机中，I/O 地址采用统一编码。

在PCI 总线中，内存空间、I/O 空间、配置空间是从地址总线的译码空间中划分出的三个区域，由于PCI 总线有32条地址线，寻址能力达GB 4232=字节。

3. 控制总线控制总线是专供各种控制信号传送的通道。

总线操作的各项功能都是由控制总线完成的。

在ISA 控制总线中，控制信号有总线允许、DMA 传输、中断请求、I/O 控制、存储器读写等。

ISA 控制总线可分为： I/O 总线操作：外设与主控设备建立联系，数据在外设与主控设备之间流通，如硬盘读写、数据显示、数据传输等。

I/O 总线操作常用IN 和OUT 语句。

DMA 总线操作：用DMA 方式在外设与存储器之间传送数据而封锁主控设备参与，由DMA 控制器控制总线占有权。

中断控制：外设通过中断线向主设备提出服务请求信号，主设备根据中断优先级进行响应。

控制总线是总线中最有特色的部分。

数据总线看宽度，表示计算机系统的计算能力和计算规模。

地址总线看位数，它决定了系统的寻址能力，表明计算机构成的规模 控制总线看特色，表示该总线的设计思维，控制方式及技巧。

4. 电源ISA 总线及PCI 总线电源由+12V ，-12V ，+5V ，-5V 。