总线的概念
总线(Bus)是计算机各种功用部件之间传送信息的公共通讯干线，它是由导线组成的传输线束， 依照计算机所传输的信息品种，计算机的总线能够区分为数据总线、地址总线和操控总线，别离用来传输数据、数据地址和操控信号。
总线是一种内部结构，它是cpu、内存、输入、输出设备传递信息的共用通道，主机的各个部件经过总线相衔接，外部设备经过相应的接口电路再与总线相衔接，然后形成了计算机硬件体系。在计算机体系中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来衔接各个功用部件的。
作业原理
当总线闲暇(其他器材都以高阻态办法衔接在总线上)且一个器材要与意图器材通讯时，建议通讯的器材驱动总线，宣布地址和数据。其他以高阻态办法衔接在总线上的器材假如收到(或能够收到)与自己相符的地址信息后，即接纳总线上的数据。发送器材完结通讯，将总线让出(输出变为高阻态)。
总线的分类
总线按功用和规范可分为三大类型:[1]
(1) 片总线(Chip Bus, C-Bus) 又称元件级总线，是把各种不同的芯片衔接在一起构成特定功用模块(如CPU模块)的信息传输通路。
(2) 内总线(Internal Bus, I-Bus)
又称体系总线或板级总线，是微机体系中各插件(模块)之间的信息传输通路。例如CPU模块和存储器模块或I/O接口模块之间的传输通路。
(3) 外总线(External Bus, E-Bus)
又称通讯总线，是微机体系之间或微机体系与其他体系(仪器、外表、操控设备等)之间信息传输的通路，如EIA RS-232C、IEEE-488等。
其间的体系总线，即一般意义上所说的总线，一般又含有三种不同功用的总线，即数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和操控总线CB(Control Bus)。
有的体系中，数据总线和地址总线是复用的，即总线在某些时刻呈现的信号表明数据而另一些时刻表明地址;而有的体系是分隔的。51系列单片机的地址总线和数据总线是复用的，而一般PC中的总线则是分隔的。
“数据总线DB”用于传送数据信息。数据总线是双向三态办法的总线，即他既能够把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其它部件，也能够将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要目标，一般与微处理的字长相一致。例如Intel 8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需求指出的是，数据的意义是广义的，它能够是真实的数据，也能够是指令代码或状况信息，有时乃至是一个操控信息，因此，在实践作业中，数据总线上传送的并不用定只是是真实意义上的数据。
“地址总线AB”是专门用来传送地址的，由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口，所以地址总线总是单向三态的，这与数据总线不同。地址总线的位数决议了CPU可直接寻址的内存空间巨细，比方8位微机的地址总线为16位，则其最大可寻址空间为2^16=64KB，16位微型机(个人觉得很有必要解说下x位处理器的意思：一个时钟周期内微处理器能处理的位数(1 、0)多少，即字长巨细)的地址总线为20位，其可寻址空间为2^20=1MB。一般来说，若地址总线为n位，则可寻址空间为2^n字节。
“操控总线CB”用来传送操控信号和时序信号。操控信号中，有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的，如读/写信号，片选信号、中止呼应信号等;也有是其它部件反馈给CPU的，比方：中止恳求信号、复位信号、总线恳求信号、设备安排妥当信号等。因此，操控总线的传送方向由具体操控信号而定，一般是双向的，操控总线的位数要根据体系的实践操控需求而定。实践上操控总线的具体情况首要取决于CPU。
依照传输数据的办法区分，能够分为串行总线和并行总线。串行总线中，二进制数据逐位经过一根数据线发送到意图器材;并行总线的数据线一般超越2根。常见的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等。
依照时钟信号是否独立，能够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，而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串行总线，RS232选用异步串行总线。
计算机中的总线
a.主板的总线
在计算机科学技术中，人们常常以MHz表明的速度来描绘总线频率。计算机总线的品种许多，前端总线的英文名字是Front Side Bus，一般用FSB表明，是将CPU衔接到北桥芯片的总线。计算机的前端总线频率是由CPU和北桥芯片一起决议的。
b.硬盘的总线
一般有SCSI、ATA、SATA等几种。SATA是串行ATA的缩写，为什么要运用串行ATA就要从PATA——并行ATA的缺陷说起。咱们知道ATA或许说一般IDE硬盘的数据线开端便是40根的排线，这40根线里边有数据线、时钟线、操控线、地线，其间32根数据线是并行传输的(一个时钟周期能够一起传输4个字节的数据)，因此对同步性的要求很高。这便是为什么从PATA-66(便是常说的DMA66)接口开端有必要运用80根的硬盘数据线，其实添加的这40根满是屏蔽用的地线，并且只在主板一边接地(千万不要接反了，反了的话屏蔽效果大大下降)，有了杰出的屏蔽硬盘的传输速度才干到达66MB/s、100MB/s和最高的133MB/s。但是在PATA-133之后，并行传输速度现已到了极限，并且PATA的三大缺陷暴露无遗：信号线长度无法延伸、信号同步性难以坚持、5V信号线耗电较大。那为什么SCSI-320接口的数据线能到达320MB/s的高速、并且线缆能够很长呢?你有没有注意到SCSI的高速数据线是“花线”?这可不是为了美观，那“花”的部分实践上便是一组组的差分信号线两两扭合而成，这本钱可不是一般电脑体系乐意承当的。
c.其他的总线
计算机中其他的总线还有：通用串行总线USB(Universal Serial Bus)、IEEE1394、PCI等等。
总线的首要技术目标
1、总线的带宽(总线数据传输速率)
总线的带宽指的是单位时刻内总线上传送的数据量，即每钞钟传送MB的最大稳态数据传输率。与总线密切相关的两个要素是总线的位宽和总线的作业频率，它们之间的联络：
总线的带宽=总线的作业频率*总线的位宽/8
或许 总线的带宽=(总线的位宽/8 )/总线周期
2、总线的位宽
总线的位宽指的是总线能一起传送的二进制数据的位数，或数据总线的位数，即32位、64位等总线宽度的概念。总线的位宽越宽，每秒钟数据传输率越大，总线的带宽越宽。
3、总线的作业频率
总线的作业时钟频率以MHZ为单位，作业频率越高，总线作业速度越快，总线带宽越宽。
总线的合理调配
主板北桥芯片担任联络内存、显卡等数据吞吐量最大的部件，并和南桥芯片衔接。CPU便是经过前端总线(FSB)衔接到北桥芯片，从而经过北桥芯片和内存、显卡交流数据。前端总线是CPU和外界交流数据的最首要通道，因此前端总线的数据传输才能对计算机全体功用效果很大，假如没满足快的前端总线，再强的CPU也不能明显进步计算机全体速度。数据传输最大带宽取决于一切一起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。现在PC机上所能到达的前端总线频率有266MHz、333MHz、400MHz、533MHz、800MHz几种，前端总线频率越大，代表着CPU与北桥芯片之间的数据传输才能越大，更能充沛发挥出CPU的功用。现在的CPU技术发展很快，运算速度进步很快，而满足大的前端总线能够确保有满足的数据供应给CPU，较低的前端总线将无法供应满足的数据给CPU，这样就约束了CPU功用得发挥，成为体系瓶颈。
总线的操作
总线一个操作进程是完结两个模块之间传送信息，发动操作进程的是主模块，别的一个是从模块。某一时刻总线上只能有一个主模块占用总线。
总线的操作进程：
主模块恳求总线操控权，总线操控器进行判决。
总线的操作进程：
主模块得到总线操控权后寻址从模块，从模块承认后进行数据传送。
数据传送的过错查看。
总线守时协议：守时协议可确保数据传输的两边操作同步，传输正确。守时协议有三品种型：
同步总线守时：总线上的一切模块共用同一时钟脉冲进行操作进程的操控。各模块的一切动作的产生均在时钟周期的开端，大都动作在一个时钟周期中完结。
异步总线守时：操作的产生由源或意图模块的特定信号来确认。总线上一个事情产生取决前一事情的产生，两边彼此供给联络信号。
总线守时协议
半同步总线守时：总线上各操作的时刻距离能够不同，但有必要是时钟周期的整数倍，信号的呈现,采样与完毕仍以公共时钟为基准。ISA总线选用此守时办法。
数据传输类型：分单周办法和突发(burst)办法。
单周期办法：一个总线周期只传送一个数据。
数据传输类型：
突发办法：获得主线操控权后进行多个数据的传输。寻址时给出意图地首地址，拜访第一个数据，数据2、3到数据n的地址在首地址基础上按必定规矩主动寻址(如主动加1)。
总线的规范
总线是一类信号线的调集是模块间传输信息的公共通道，经过它，计算机各部件间可进行各种数据和指令的传送。
为使不同供货商的产品间能够交换，给用户更多的挑选，总线的技术规范要规范化。
总线的规范制定要经缜密考虑，要有严厉的规则。
总线规范(技术规范)包含以下几部分：
机械结构规范：模块尺度、总线插头、总线接插件以及装置尺度均有一致规则。
功用规范：总线每条信号线(引脚的称号)、功用以及作业进程要有一致规则。
电气规范：总线每条信号线的有用电平、动态转化时刻、负载才能等。
总线的优缺陷
选用总线结构的首要长处
1、简化了硬件的规划。便于选用模块化结构规划办法，面向总线的微型计算机规划只需依照这些规则制造cpu插件、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线就可作业，而不用考虑总线的具体操作。
2、简化了体系结构。整个体系结构明晰。连线少，底板连线能够印制化。
3、体系扩大性好。一是规划扩大，规划扩大只是需求多插一些同类型的插件。二是功用扩大，功用扩大只是需求依照总线规范规划新插件，插件刺进机器的方位往往没有严厉的约束。
4、体系更新功用好。由于cpu、存储器、I/O托言等都是按总线规约挂到总线上的，因此只需总线规划恰当，能够随时跟着处理器的芯片以及其他有关芯片的发展规划新的插件，新的插件插到底板上对体系进行更新，其他插件和底板连线一般不需求改。
5、便于毛病诊断和修理。用主板测验卡能够很便利找到呈现毛病的部位，以及总线类型。
选用总线结构的缺陷
1、使用总线传送具有分时性。当有多个主设备一起恳求总线的运用是有必要进行总线的裁定。
2、总线的带宽有限，假如衔接到总线上的个硬件设备没有资源调控机制简单形成信息的延时(这在某些即时性强的当地是丧命的)。
3、连到总线上的设备有必要有信息的挑选机制，要判别该信息是否是传给自己的。
