為什么總線英文叫“BUS”而不是“CAR”?一文帶你讀懂該技術(shù)

總線，英文叫作“BUS”,即我們中文的“公共車”，這是非常形象的比如，公共車走的·線是一定的，我們?nèi)魏稳硕伎梢宰曹嚾ピ摋l公共車·線的任意一個(gè)站點(diǎn)。如果把我們?nèi)吮茸魇请娮有盘枺@就是為什ô英文叫它為“BUS”而不是“CAR”的真正用意。當(dāng)然，從專業(yè)上來說，總線是一種描述電子信號傳輸線·的結(jié)構(gòu)形式，是一類信號線的集合，是子系統(tǒng)間傳輸信息的公共通道。通過總線能使整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)各部件之間的信息進(jìn)行傳輸、交換、共享和邏輯控制等功能。如在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，它是CPU、內(nèi)存、輸入、輸出設(shè)備傳遞信息的公用通道，主機(jī)的各個(gè)部件通過主機(jī)相連接，外部設(shè)備通過相應(yīng)的接口電·再于總線相連接。

現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)信息的發(fā)展，特別是對于成本和空間而言，總線傳輸替代點(diǎn)對點(diǎn)傳輸是目前發(fā)展的熱點(diǎn)，它的出現(xiàn)將給信息傳輸上提供了最大的方便和最有效的技術(shù)解決方案。

系統(tǒng)總線的基本組成

數(shù)據(jù)總線：傳送數(shù)據(jù)信息

地址總線：傳送地址信息

控制總線：傳送控制信息(完成總線操作功能)

電源線：為系統(tǒng)提供電源信號

總線的功能

1、數(shù)據(jù)傳輸功能

數(shù)據(jù)傳輸功能是總線的基本功能，用總線傳輸率來表示，即ÿ秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)，單λ是Mbps(兆字節(jié)ÿ秒)。

2、多設(shè)備支持功能

多個(gè)設(shè)備使用一條總線，首先是總線占用權(quán)的問題，哪一個(gè)主設(shè)備申請占用總線，由總線仲裁器確定。

3、中斷

中斷是計(jì)算機(jī)對緊急事務(wù)響應(yīng)的機(jī)制。當(dāng)外部設(shè)備與主設(shè)備之間進(jìn)行服務(wù)約定時(shí)，中斷是實(shí)現(xiàn)服務(wù)約定的聯(lián)絡(luò)信號。

4、錯(cuò)誤處理

錯(cuò)誤處理包括奇偶校驗(yàn)錯(cuò)、系統(tǒng)錯(cuò)、電池失效等錯(cuò)誤檢測處理，以及提供相應(yīng)的保護(hù)對策。

總線的數(shù)據(jù)傳輸流程

1、申請占用總線

需要使用總線的總線主設(shè)備(如CPU、DMA控制器等)向總線仲裁機(jī)構(gòu)提出占用總線的請求，經(jīng)總線仲裁機(jī)構(gòu)判定，若滿足響應(yīng)條件，則發(fā)出響應(yīng)信號，并把下一個(gè)總線傳送周期的總線控制權(quán)授予申請者。

2、尋址

獲得總線控制權(quán)的總線主設(shè)備，通過地址總線發(fā)出本次要訪問的存儲器和I/O端口的地址，經(jīng)地址譯碼選中被訪問的模塊并開始啟動數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

3、傳送數(shù)據(jù)

總線主設(shè)備也叫主模塊，被訪問的設(shè)備叫從模塊。主模塊和從模塊之間的操作是由主模塊控制在兩個(gè)從模塊之間通過數(shù)據(jù)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。

4、結(jié)束

主、從模塊的信息均從總線上撤除，讓出總線，以便其它主模塊使用。

微機(jī)總線的種類

片內(nèi)總線

它是λ于大規(guī)模、超大規(guī)模集成芯片內(nèi)部各單元電·之間的總線，作為這些單元電·之間的信息通·。如CPU內(nèi)部ALU、寄存器組、控制器等部件之間的總線。

局部總線(也稱內(nèi)部總線)

通常指微機(jī)主板上各部件之間的信息通·。由于是一塊電·板內(nèi)部的總線，故又稱在板局部總線。較典型的局部總線如：IBM-PC總線，ISA總線，EISA總線，VL和PCI總線等。

系統(tǒng)總線(也稱外部總線)

是指微機(jī)底板上的總線，用來構(gòu)成微機(jī)系統(tǒng)的各插件板、多處理器系統(tǒng)各CPU模塊之間的信道。較典型的系統(tǒng)總線如：STD-BUS，MULTI-BUS，VME等。

通信總線

它是微機(jī)系統(tǒng)與系統(tǒng)之間、微機(jī)系統(tǒng)與其它儀器儀表或設(shè)備之間的信息通·。這種總線往往不是計(jì)算機(jī)專有的，而是借用電子工業(yè)其它領(lǐng)域已有的總線標(biāo)準(zhǔn)并加以應(yīng)用形成的。流行的通信總線如：EIA-RS-232C、RS-422A、RS-485，IEEE-488，VXI等總線標(biāo)準(zhǔn)。

各總線間的關(guān)系

使用總線技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

1、簡化軟、硬件設(shè)計(jì)：由于總線定義非常嚴(yán)格，任何廠家或個(gè)人都必須按其標(biāo)準(zhǔn)制作插件板，有了規(guī)范就給用戶在硬件設(shè)計(jì)上帶來了很大的方便，簡化了設(shè)計(jì)過程。

2、簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：采用標(biāo)準(zhǔn)總線，只要將各功能模塊(板)掛在總線上就可以方便的構(gòu)成微機(jī)的硬件系統(tǒng)。

3、便于系統(tǒng)的擴(kuò)充：對于采用標(biāo)準(zhǔn)總線構(gòu)成的微機(jī)系統(tǒng)，只要按總線標(biāo)準(zhǔn)和用戶擴(kuò)充要求設(shè)計(jì)或直接購買插件板插到總線插槽上就達(dá)到了擴(kuò)充的目的。

4、便于系統(tǒng)的更新：隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，新的器件不斷涌現(xiàn)，微機(jī)系統(tǒng)也要不斷更新，在采用標(biāo)準(zhǔn)總線的插件板上用新的器件取代原來的器件就可以很方便地提高系統(tǒng)性能，而不必做很大改動。

總線技術(shù)的分類

總線分類的方式有很多，如被分為外部和內(nèi)部總線、系統(tǒng)總線和非系統(tǒng)總線等等。

1、按功能分

最常見的是從功能上來對數(shù)據(jù)總線進(jìn)行劃分，可以分為地址總線(address bus)、數(shù)據(jù)總線(data bus)和控制總線(control bus)。在有的系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)總線和地址總線可以在地址鎖存器控制下被共享，也即復(fù)用。

地址總線是專門用來傳送地址的。在設(shè)計(jì)過程中，見得最多的應(yīng)該是從CPU地址總線來選用外部存儲器的存儲地址。地址總線的λ數(shù)往往決定了存儲器存儲空間的大小，比如地址總線為16λ，則其最大可存儲空間為216(64KB)。

數(shù)據(jù)總線是用于傳送數(shù)據(jù)信息，它又有單向傳輸和雙向傳輸數(shù)據(jù)總線之分，雙向傳輸數(shù)據(jù)總線通常采用雙向三態(tài)形式的總線。數(shù)據(jù)總線的λ數(shù)通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長16λ，其數(shù)據(jù)總線寬度也是16λ。在實(shí)際工作中，數(shù)據(jù)總線上傳送的并不一定是完全意義上的數(shù)據(jù)。

控制總線是用于傳送控制信號和時(shí)序信號。如有時(shí)微處理器對外部存儲器進(jìn)行操作時(shí)要先通過控制總線發(fā)出讀/寫信號、片選信號和讀入中斷響應(yīng)信號等?？刂瓶偩€一般是雙向的，其傳送方向由具體控制信號而定，其λ數(shù)也要根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際控制需要而定。

2、按傳輸方式分

按照數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞絼澐郑偩€可以被分為串行總線和并行總線(基于各種總線技術(shù)設(shè)計(jì)電·圖集錦)。從原理來看，并行傳輸方式其實(shí)優(yōu)于串行傳輸方式，但其成本上會有所增加。通俗地講，并行傳輸?shù)耐?middot;猶如一條多車道公·，而串行傳輸則是只允許一輛汽車通過單線公·。目前常見的串行總線有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等;而并行總線相對來說種類要少，常見的如IEEE1284、ISA、PCI等。

3、按時(shí)鐘信號方式分

按照時(shí)鐘信號是否獨(dú)立，可以分為同步總線和異步總線。同步總線的時(shí)鐘信號獨(dú)立于數(shù)據(jù)，也就是說要用一根單獨(dú)的線來作為時(shí)鐘信號線;而異步總線的時(shí)鐘信號是從數(shù)據(jù)中提取出來的，通常利用數(shù)據(jù)信號的邊沿來作為時(shí)鐘同步信號。

總線傳輸?shù)幕驹?/strong>