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總線技術
鎖定
- 中文名
- 總線技術
- 外文名
- Bus technology
- 形象比如
- 公共車
- 實 質
- 描述電子信號傳輸線路的結構形式
總線技術定義
總線的定義
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,公共車走的路線是一定的,我們任何人都可以坐公共車去該條公共車路線的任意一個站點。如果把我們人比作是電子信號,這就是為什麼英文叫它為“BUS”而不是“CAR”的真正用意。當然,從專業上來説,總線是一種描述電子信號傳輸線路的結構形式,是一類信號線的集合,是子系統間傳輸信息的公共通道。通過總線能使整個系統內各部件之間的信息進行傳輸、交換、共享和邏輯控制等功能。如在計算機系統中,它是CPU、內存、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道,主機的各個部件通過總線相連接,外部設備通過相應的接口電路再與總線相連接
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總線技術背景
從20世紀50年代至今一直都在使用着一種信號標準,那就是4一20mA的模擬信號標準。20世紀70年代,數字式計算機引人到測控系統中,而此時的計算機提供的是集中式控制處理。20世紀80年代,微處理器在控制領域得到應用,微處理器被嵌人到各種儀器設備中,形成了分佈式控制系統。
隨着微處理器的發展和廣泛應用,產生了以IC代替常規電子線路,以微處理器為核心,實施信息採集、顯示、處理、傳輸及優化控制等功能的智能設備。一些具有專家輔助推斷分析與決策能力的數字式智能化儀表產品,其本身具備了諸如自動量程轉換、自動調零、自校正、自診斷等功能,還能提供故障診斷、歷史信息報告、狀態報告、趨勢圖等功能 通信技術的發展,促使傳送數字化信息的網絡技術開始得到廣泛應用。與此同時,基於質量分析的維護管理、與安全相關係統的測試記錄、環境監視需求的增加,都要求儀表能在當地處理信息,並在必要時允許被管理和訪問,這些也使現場儀表與上級控制系統的通信量大增。 另外,從實際應用的角度出發,控制界也不斷在控制精度、可操作性、可維護性、可移植性等方面提出新需求。由此,導致了現場總線的產生
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總線技術特點
總線的優點就是能夠更加方便地更換各個部件。如果您想更換一個更好的顯卡,您只需從總線上拔掉原來的顯卡,然後插上新的就可以了。如果您要在計算機上安裝兩個顯示器,只需在總線上插入兩個顯卡。
二、三十年前,處理器的速度要非常慢,以便與總線同步,即總線與處理器的速度相同。而且當時計算機上只有一條總線。處理器的運轉速度非常快,多數計算機都有兩條或更多的總線。每條總線專用於特定類型的流量。
現今,一台典型的台式個人計算機一般有兩條主總線:
一條是我們通常所説的系統總線或局部總線,用於連接微處理器(中央處理器)和系統內存。它是系統中運行最快的總線。 另一條總線的速度較慢,用於與硬盤和聲卡等部件進行通信。這種類型的總線最常見的是PCI總線。這些運行較慢的總線通過橋接器連接到系統總線,因為橋接器是計算機芯片組的一部分並能起到流量交換的作用,所以能夠將其他總線的數據集成到系統總線。 其實還有其他的總線。例如,通用串行總線(USB),用於把照相機、掃描儀和打印機等設備連接到計算機。它利用細線纜連接到設備,並且多個設備可以同時共用一根總線。FireWire是另一種總線,主要用於攝影機和外置硬盤。
總線技術分類
按功能分
最常見的是從功能上來對數據總線進行劃分,可以分為地址總線(address bus)、數據總線(data bus)和控制總線(control bus)。在有的系統中,數據總線和地址總線可以在地址鎖存器控制下被共享,也即複用。
地址總線是專門用來傳送地址的。在設計過程中,見得最多的應該是從CPU地址總線來選用外部存儲器的存儲地址。地址總線的位數往往決定了存儲器存儲空間的大小,比如地址總線為16位,則其最大可存儲空間為216(64KB)。
數據總線是用於傳送數據信息,它又有單向傳輸和雙向傳輸數據總線之分,雙向傳輸數據總線通常採用雙向三態形式的總線。數據總線的位數通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長16位,其數據總線寬度也是16位。在實際工作中,數據總線上傳送的並不一定是完全意義上的數據。
控制總線是用於傳送控制信號和時序信號。如有時微處理器對外部存儲器進行操作時要先通過控制總線發出讀/寫信號、片選信號和讀入中斷響應信號等。控制總線一般是雙向的,其傳送方向由具體控制信號而定,其位數也要根據系統的實際控制需要而定。
按傳輸方式分
按照數據傳輸的方式劃分,總線可以被分為串行總線和並行總線。從原理來看,並行傳輸方式其實優於串行傳輸方式,但其成本上會有所增加。通俗地講,並行傳輸的通路猶如一條多車道公路,而串行傳輸則是隻允許一輛汽車通過單線公路。常見的串行總線有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等;而並行總線相對來説種類要少,常見的如IEEE1284、ISA、PCI等。
按時鐘信號方式分
按照時鐘信號是否獨立,可以分為同步總線和異步總線。同步總線的時鐘信號獨立於數據,也就是説要用一根單獨的線來作為時鐘信號線;而異步總線的時鐘信號是從數據中提取出來的,通常利用數據信號的邊沿來作為時鐘同步信號
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總線技術發展歷史
早期美國國際商用機器公司(IBM)生產的PC(circa 1982)使用了最早的PC總線,它的位寬是16位,速度為4.77兆赫。後來正式稱為工業標準結構(ISA)總線。這種總線傳輸數據的速度約為9兆字節/秒,速度之快甚至能用在現今的應用軟件中。
幾年前,許多計算機仍在使用ISA總線。二十世紀八十年代初,為早期的IBM PC開發了專用這種總線的計算機卡。甚至在大量可取代它的先進技術出現後,人們仍在使用ISA總線。
這種總線被人們長期使用有兩個主要原因:
它長期與多數硬件製造商保持兼容性。 多媒體興起之前,只有少數的外圍硬件設備完全採用新型總線的速度。 隨着技術的進步,ISA總線無法跟上時代的步伐,於是開發了其他的總線。其中主要的是擴展工業標準結構(EISA)線(位寬32位,頻率8兆赫)和視頻電子標準協會局部總線(VL-Bus)。VL-Bus(由創建該標準的視頻電子標準協會(VESA)命名)的位寬是32位,以局部總線的速度運行,一般與處理器的速度相同。實質上,VL-Bus能夠直接連接到CPU。人們可以用這種方式連接一個單獨的設備,甚至還可以連接兩個。但是將兩個以上的設備連接到VL-Bus則可能會影響CPU的性能。因此,VL-Bus一般只用於連接顯卡,它將真正從高速訪問CPU的過程中受益。