外圍匯流排

外圍匯流排，也可以稱之為外設匯流排，是指計算機主機與外部設備接口的匯流排，實際上是一種外設的接口標準。目前在微型計算機上流行的接口標準有IDE（EIDE/ATA，SATA）、SCSI、USB和IEEE 1394四種。前兩種主要用於連線硬碟、光碟機等外部存儲設備，後面兩種可以用來連線多種外部設備。

基本介紹

• 中文名：外圍匯流排
• 外文名：Peripheral Bus
• 學科：計算機
• 定義：計算機主機與外部設備接口的匯流排
• 有關術語：匯流排
• 領域：計算機組成原理

簡介

在計算機系統中的各部件，如 CPU、存儲器以及各種 I/O 設備之間的聯繫，都是通過匯流排來實現的。匯流排（Bus）是計算機各種功能部件之間傳送信息的公共通信幹線，它是由導線組成的傳輸線束。匯流排可以分為片內匯流排和片外匯流排。片內匯流排是CPU內部的暫存器、算術邏輯部件、控制部件以及匯流排接口部件之間的公共信息通道。片外匯流排則泛指CPU與外部器件之間的公共信息通道。外圍匯流排屬於片外匯流排，是是指計算機主機與外部設備接口的匯流排。

匯流排的性能指標

匯流排頻寬BW

匯流排的頻寬指的是單位時間內匯流排上可傳送的數據量，即我們常說的每秒鐘傳送多少位元組。單位是位元組/秒（B/s）或兆位元組/秒（MB/s）。與匯流排頻寬密切相關的兩個概念是匯流排寬度和匯流排的工作頻率。

匯流排寬度W

匯流排的寬度指的是匯流排能同時傳送的數據位數，即我們常說的16位、32位、64位等匯流排寬度的概念。在工作頻率固定的條件下，匯流排的頻寬與匯流排的寬度成正比。

匯流排工作頻率f

匯流排的工作頻率即匯流排的時鐘頻率，以MHz為單位。它是指用於協調匯流排上的各種操作的時鐘信號的頻率。工作頻率越高則匯流排工作速度越快。

分類

IDE匯流排

智慧型磁碟設備(IDE)是專門為磁碟類外部設備而設計的匯流排。

IDE的起源

早期微計算機系統所使用的硬碟接口為增強型小型設備接口,這種接口方式把硬碟控制器做在PC匯流排上(如ISA)，而硬碟本身僅實現機械部分和模擬至數字變換部分。匯流排上的控制卡要完成較多的工作，包括發出各種硬碟的操作命令、磁碟附加數據(扇區索引、同步、CRC校驗碼等)的產生與編排；使得從控制卡到磁碟的數據與命令過於複雜，容易在較長的扁平連線電纜線上出現傳輸錯誤，同時也限制了接口匯流排頻寬的提高。後來設計者門把硬碟控制卡的大部分部件與磁碟有關的功能部件都移到硬碟—k，用硬碟—上帶有的控制器(或CPU)來直接管理物理部件。同時將硬碟與匯流排的接口定位於更簡單的匯流排信號上，即與在匯流排上設計普通的外設接口類似，從而形成了IDE接口。

IDE性能指標

IDE接口實際支持的最大容量為136．9GB，在PC機上經BIOS入口轉換，其參數允許的最大磁碟容量為8．4GB如不經過轉換，經PC BIOS訪問的磁碟僅能支持528MB的容量。

IDE支持多種數據傳輸方式，在ISA接口卡方式下，支持PIO和Multiword DMA方式，如在PCI接口模式下還可支持Ultra—DMA方式，各種傳輸方式下的最大接口傳輸率如教材P326 ultra-DAIA傳輸方式

在ultra—DMA傳輸方式實現之前，處理器與IDE設備的數據傳輸方式為PIO或DMA方式。PIO方式即CPU直接用I/O指令讀取IDE設備的數據連線埠，受CPU指令周期和ISA接口的限制，這種方式下最高也僅能8MB/s的傳輸率，而且還要一直占用CPU。在ISA匯流排方式下，其DMA申請回響的周期甚至還不如PIO方式快，因而DMA方式在PC機上根本不採用。

ultra—DMA方式下IDE設備也是通過DRQ—DACK信號進行DMA申請與回響的。與ISA的DMA不同的是，其中的數據傳送並非如ISA中每次DRQ-DACK過程中用IOR或IOW周期訪問一個數據，而是用另一個時鐘線的上升和下降沿各傳送一個數據，因而每個時鐘周期內可傳送4個位元組。

SCSI匯流排

SCSI定義了一種用來支持計算機和外圍設備互連的匯流排，它被設計成一種有效的外設匯流排，用來支持多個設備，允許包括多個主機。這樣通過單一的SCSI，可使不同的磁碟、磁帶、印表機和光碟機能加入到主機系統中去，而不需要修改系統的硬體或軟體。

SCSI匯流排是一種很規範的匯流排邏輯接口，匯流排訪問時的主設備稱為啟動設備，從設備稱為目標設備，匯流排上訪問過程中的匯流排裁決、信息傳輸等都是通過匯流排上相關的信號線按協定完成的。

匯流排操作分為裁決、選擇和信息傳送三個步驟。裁決期，啟動設備發出的BUSY，並將自己的ID(標識)放到數據線上，每個設備的ID將占用一條數據線，各設備同時比較數據線上的ID號，數較大者占用匯流排。目標設備根據數據線的ID號與自己的相比較並通過確認。信息傳送過程通過有關的信號的組合，決定信息傳送的種類和方向。SCSI信息傳送的不僅僅是數據，還包括命令、狀態和訊息。

USB匯流排

通用串列匯流排(USB)的特點是連線簡單，只需很小的接外掛程式及少數連線即可實現。它易於使用，傳輸速度高，可達到12Mb/s的傳輸率。連線長度長，可達5m。同時連線埠擴展方便，最高可支持128個USB外設。USB匯流排只有一個主機；其餘的都是USB設備。

USB上信息的傳送是以包的方式進行的，每一次匯流排的傳送由三個包組成：

① 由主機發出的令牌(token)包，內含USB設備地址、讀/寫操作方式等。

②通過地址解碼，被選中的USB設備接收(寫)或傳送(讀)數據包，這是信息傳輸實體內容。

③接收數據包方發出的握手包，表示傳輸的正確與否。

USB各種包傳送時，都採用了信息的CRC校驗方式。

USB主機在USB匯流排中所起的關鍵作用是：

①檢測USB設備的加入或去除狀態。

②管理主機與USB設備之間的控制流。

③管理主機與USB設備之間的數據流。

④收集USB設備的狀態與活動屬性。

⑤提供有限的電源，驅動USB設備。

EEE-488匯流排

----上述兩種外部匯流排是串列匯流排，而IEEE-488 匯流排是並行匯流排接口標準。IEEE-488匯流排用來連線系統，如微計算機、數字電壓表、數碼顯示器等設備及其他儀器儀表均可用IEEE-488匯流排裝配起來。它按照位並行、位元組串列雙向異步方式傳輸信號，連線方式為匯流排方式，儀器設備直接並聯於匯流排上而不需中介單元，但匯流排上最多可連線15台設備。最大傳輸距離為20米，信號傳輸速度一般為500KB/s，最大傳輸速度為1MB/s。