微機匯流排是計算機各模組間傳遞信息的通道，匯流排技術在整個計算機系統中占有十分重要的位置，它在微機中的地位相當於現代化城市中的交通及通訊網路。匯流排的性能直接影響著計算機的整體性能。任何系統的設計和外圍模組的開發，都必須服從一定的匯流排規範。
基本介紹
- 中文名：微機匯流排
- 外文名：Computer bus
- 學科：計算機套用
- 指標：寬度、頻率、速率等
- 實例一：ISA匯流排
- 實例二：PCI匯流排
簡介,匯流排技術性能指標,微機匯流排,ISA匯流排結構,MCA匯流排結構,EISA匯流排,VESA匯流排,PCI匯流排,AGP匯流排,PCI— X匯流排,3GIO,
簡介
計算機匯流排是計算機各模組間傳遞信息的通道，匯流排技術在整個計算機系統中占有十分重要的位置，它在微機中的地位相當於現代化城市中的交通及通訊網路。匯流排的性能直接影響著計算機的整體性能。任何系統的設計和外圍模組的開發，都必須服從一定的匯流排規範。
匯流排技術性能指標
所謂匯流排技術就是CPU與外設的通訊標準，是一種很具體的通訊協定，包括很複雜的技術指標和參數，只要在設計和生產製造中遵守這些協定，就能很好地兼容各種外設，充分發揮計算機系統的性能。描述匯流排技術的性能指標主要有:
- 匯流排寬度:傳輸線路的位寬，由數據匯流排、地址匯流排和控制匯流排組成。
- 匯流排頻率:單位時間內動作的次數，即匯流排工作頻率，以MHz為單位。
- 匯流排傳輸速率:單位時間傳輸的位元組數，以每秒傳輸多少兆位元組(MB/S)為單位。
- 匯流排兼容性:低級的功能卡、軟硬體是否能在高級的匯流排結構下使用。
- 匯流排負載能力:可連線的擴展板的數量。
匯流排連線著計算機系統內的各種部件，高性能的匯流排還需要好的管理者，才會更好地發揮作用，匯流排管理系統就擔當這一任務。匯流排管理系統的任務是將處理器從繁重的匯流排管理事務中解脫出來，將那些無需處理器參與的工作承攬下來，進一步提高處理器的工作效率。另外匯流排管理系統還需要完成DMA等管理，實現處理器與I/O部件的並行操作。
微機匯流排
ISA匯流排結構
1981年，IBM公司推出了IBMPC/XT機，這就是最早的PC機，它使用Inter公司的8088處理器，匯流排結構為8位，具有8位數據線和20位地址線，簡稱為XT匯流排。當時，其先進性得到了同行們的認可，隨後兼容這一標準的機型大量推出，很快壟斷了微機市場。由於當時CPU的速度與匯流排傳輸速度基本相同，所以，並沒有體現出匯流排技術的重要性。不久IBM又推出了IBMPC/AT機，也就是80286，數據線由8位增至16位，地址線由20位增至24位，原來的XT匯流排標準無法使用。這樣，IBM公司對XT匯流排標準進行了擴充，並將擴充的標準定為“工業標準結構”——— ISA(Industrial Standcrd Architecture)。在ISA匯流排技術中，定義數據線寬度為16位，工作頻率為8MHz，傳輸數率最高為8MB/S。同時ISA匯流排兼容了以前的XT匯流排，所以，XT匯流排也被稱為8位ISA匯流排。1987年，Intel公司推出了80386處理器，CPU的系統結構發生變化，內部數據匯流排和地址匯流排分別由原來的16位和24位增加到32位。CPU的數據處理能力提高了，但是，由於ISA匯流排的限制，386隻能工作在ISA匯流排方式下。這時，高速的處理器與低性能的匯流排之間的矛盾日益突出，嚴重影響了處理器性能的發揮。
MCA匯流排結構
為了打破ISA匯流排的傳輸瓶頸，IBM公司在推出386微機的同時，制訂了一個與ISA標準完全不兼容的系統匯流排標準———微通道結構MCA(MicroChannel Architecture)。該標準定義了32位數據匯流排寬度，工作頻率為10MHz，傳輸數率為40MB/s。雖然MCA匯流排能充分發揮386微機的性能，但MCA匯流排標準的微機與ISA部線標準的微機在軟體和硬體上完全不兼容，與其配套的是OS/2等作業系統。廣大微機用戶不僅面臨著淘汰已有的硬體和使用了多年的軟體等問題，還要重新學習新的作業系統。所以，該匯流排標準的微機很難得到推廣。另外，IBM公司放棄了匯流排標準的開放性，並沒有將MCA匯流排標準布於眾，以求達到壟斷市場的目的，因而失去了其他計算機廠商的支持，陷入了軟硬體匱乏的境地。
EISA匯流排
隨著486處理器的推出，一方面為了解決ISA匯流排數據傳輸瓶頸問題，另一方面為了打破IBM公司對MCA匯流排技術的封鎖，以Compaq公司為首的世界上九家大計算機廠商聯合推出了新的匯流排標準———擴展工業標準結構EISA(Exetended ISA)。EISA匯流排標準不僅具有MCA匯流排標準的全部功能，而且與ISA匯流排標準完全兼容。同時EISA匯流排標準對外公開，所以得到了各計算機廠商的支持。很快各類兼容板卡紛紛上市，當時推出的80386和80486微機都紛紛採用EISA匯流排標準。
EISA匯流排標準定義數據匯流排為32位寬度，8.3HMz的時鐘頻率，匯流排傳輸數率為33MB/s。EISA匯流排標準雖然解決了數據傳輸的瓶頸問題，但對486處理器來講，並沒有充分發揮其優勢，因為匯流排頻率較低，不能與處理器同步工作。另外EISA匯流排技術複雜、成本較高。微軟公司推出風靡全球的Win-dows3.1之後，湧現出各種各樣需大量處理信息的圖形圖像、多媒體軟體，新的匯流排瓶頸問題再次出現。在這種情況下，EISA匯流排很快被更先進的匯流排標準所取代。
VESA匯流排
1991年，由美國視頻電子標準協會VESA(VideoElecteonics Atandard Association)聯合60餘家公司，推出了一個全開放通用的局部匯流排標準VLBUS匯流排，通常也叫VESA匯流排。VESA匯流排寬度為32位、匯流排工作頻率為33HMz，最高可達66MHz，最大數據傳輸速率為132MB/s。由於VESA匯流排是由傳統匯流排直接演化而來，故設計簡單，比較容易實現，只需在ISA和EISA匯流排基礎上增加很少的器件就可以實現，基本上做到了性能優良，價格便宜。因此，很快就成為486微機的流行標準。
VESA匯流排的缺點是局部匯流排負載能力不能超過3個。另外，由於VESA直接與CPU連線，受CPU的影響較大，並不是所有CPU都能穩定地工作在這種匯流排上。還有，VESA匯流排規範不很嚴格，使得兼容性較差。因此，VESA匯流排只能是一種過渡性的匯流排標準。
PCI匯流排
1992年Intel公司聯合幾大計算機廠商推出了新的匯流排標準——— PCI匯流排標準，主要是為了586以及更高檔次的處理器制定的。因為在CPU與匯流排控制制器之間插入了一個中介層——— PCI橋路，該橋跑包括一個PCI控制器和一個PCI加速器，使得其他外設不與處理器直接相連。所以，PCI匯流排是一種局部匯流排，既實現了高的傳輸速度又保證了良好的兼容性。PCI匯流排具有以下特點:
- 高性能:提供了32位數據和地址復用匯流排並可升級到64位，工作頻率可達33MHz，數據傳輸速率為133MB/s。
- 向下兼容:符合ISA、EISA、MCA標準的擴展卡完全可以在PCI匯流排系統下工作。
- 負載多:最多可支持10個外部設，可充分滿足伺服器的需要。
- 壽命長:支持多種處理器及未來開發的更高性能的處理器，匯流排本身並不依賴於任何處理器。
- 使用方便:能夠自動配置各種參數，支持PCI匯流排的擴展卡和部件。
- 數據完整:PCI提供數據和地址的奇偶校驗功能，保證了數據的完整和準確。
- 軟體兼容:PCI部件和驅動程式可以在不同的操作平台上運行。
由於PCI設計的先進性，以及其設計結構和風格都是針對586及更高級處理器而言的，所以很快得到了眾多廠商的積極回響，從586系統開始基本上是PCI標準一統天下，在隨後推出的PentiumII及PentiumIII系統中PCI匯流排標準始終處於主導地位。
AGP匯流排
AGP(AAccelerate Graphic Port，圖形加速連線埠)是專門為PentiumII系統的圖形控制器設計的系統匯流排標準。由於PCI匯流排的頻率規定為33MHz，數據線32位，匯流排頻寬僅為133MB/s，當系統頻率升為66MHz/100MHz時，
PCI匯流排的接口頻率只有系統頻率的一半和三分之一。如此低的工作頻率和傳輸頻寬，已經遠遠不能滿足多媒體特別是3D圖形處理的數據傳輸量。如果改進或升級PCI匯流排，意味著將大幅度增加設計成本，因此只對圖形顯示系統進行了改造，推出了新一代專用顯示接口匯流排。AGP接口工作頻率最初被確定為66MHz，32位數據線，數據傳輸率為266MB/s，是PCI的二倍，到目前已經推出1倍速率、2倍速率、4倍速率和8倍速率四種工作模式:
- 1倍模式:時鐘頻率為66MHz，數據傳輸率為266MB/s;
- 2倍模式:時鐘頻率為66MHz，在時鐘脈衝的上升沿和下降沿都能進行數據傳輸，數據傳輸率為533MB/s;
- 4倍模式:時鐘頻率為133MHz，數據傳輸率為1.0GB/s;
- 8倍模式:時鐘頻率為266MHz，數據傳輸率為2.0GB/s。
圖形控制器通過AGP匯流排直接與記憶體連線，3D圖形數據不經過PCI匯流排直接與記憶體進行點對點傳輸，使圖形控制器獨自占有數據通道，解決了PCI匯流排可以輕易實現高性能的3D圖形繪製功能，使用戶體驗到過去高價圖形工作站才能實現的那種全動作視頻效果。
PCI— X匯流排
PCI— A匯流排是下一代PCI匯流排標準，它是將原來PCI匯流排的32位數據線擴充為64位，形成64位匯流排結構，而且，其工作頻率可以在33MHz/66MHz/100MHz/133MHz之間自動調節。目前已經套用於伺服器和工作站系統中，並有可能移植到PC機，成為PC機的新一代匯流排標準。
3GIO
PCI匯流排先進的設計思想和不斷增強的性能使其一直延用至今，然而面對微機的高速發展和變化，PCI匯流排已經漸漸成為高性能微機系統的匯流排瓶頸。雖然PCI— X匯流排能使系統數據傳輸速度進一步提高，但是從計算機技術發展的長遠角度來看，開發新一代匯流排標準已經勢在必行。3GI0(ThirdGenerationI/0 Architecture)即第三代I/0體系，被稱為PCI Express。它是由Inter、IBM、Com-paq、Ddll和Microsoft等大公司聯合指定的新一代匯流排標準，第一代設計標準其數據傳輸速度可達2.5GB/s，未來的數據傳輸速度有可能達到10GB/s。3GIO技術與PCI匯流排技術最大的區別是它採用了串列工作方式，高傳輸率是通過極高的工作頻率得以實現的，同時它還具備了兼容PCI匯流排的特點。雖然目前符合3GI0標準的產品還沒有推出，預計不久就會成為微機匯流排的新標準。
