基本介紹
- 中文名：系統匯流排
- 外文名：System Bus
- 別名：內匯流排或板級匯流排
- 作用：連線微機各功能部件
- 舉例：PCI匯流排、VESA匯流排等
匯流排簡介,工作原理,常用匯流排,ISA匯流排,EISA匯流排,VESA匯流排,PCI匯流排,Compact PCI,技術規範,技術指標,發展歷程,
匯流排簡介
系統匯流排上傳送的信息包括數據信息、地址信息、控制信息，因此，系統匯流排包含有三種不同功能的匯流排，即數據匯流排DB（Data Bus）、地址匯流排AB（Address Bus）和控制匯流排CB（Control Bus）。
數據匯流排DB用於傳送數據信息。數據匯流排是雙向三態形式（雙向是指可以兩個方向傳輸，可以A->B也可以A<-B；三態指 0，1和第三態（tri-state）。tri-state既不是一也不是零，三態門的閉合無輸出高阻狀態。）的匯流排，即他既可以把CPU的數據傳送到存儲器或I/O接口等其它部件，也可以將其它部件的數據傳送到CPU。數據匯流排的位數是微型計算機的一個重要指標，通常與微處理的字長相一致。例如Intel 8086微處理器字長16位，其數據匯流排寬度也是16位。需要指出的是，數據的含義是廣義的，它可以是真正的數據，也可以指令代碼或狀態信息，有時甚至是一個控制信息，因此，在實際工作中，數據匯流排上傳送的並不一定僅僅是真正意義上的數據。
系統匯流排
系統匯流排地址匯流排AB是專門用來傳送地址的，由於地址只能從CPU傳向外部存儲器或I/O連線埠，所以地址匯流排總是單向三態的，這與數據匯流排不同。地址匯流排的位數決定了CPU可直接定址的記憶體空間大小，比如8位微機的地址匯流排為16位，則其最大可定址空間為2^16=64KB，16位微型機的地址匯流排為20位，其可定址空間為2^20=1MB。一般來說，若地址匯流排為n位，則可定址空間為2^n（2的n次方）個地址空間（存儲單元）。 舉例來說：一個16位元寬度的位址匯流排（通常在1970年和1980年早期的8位元處理器中使用）可以定址的記憶體空間為 2 的 16 次方=65536=64 KB的地址，而一個 32位元 位址匯流排（通常在像現今 2004年 的 PC 處理器中） 可以定址的記憶體空間為4,294,967,296=4GB（前提：數據匯流排的寬度是8位）的位址。
注釋：位元=bit。
上面提到的2^n=X=YGB中的B其實是bit，這個結果其實是乘以可定址的位元8bit之後得到的。
控制匯流排CB用來傳送控制信號和時序信號。控制信號中，有的是微處理器送往存儲器和I/O接口電路的，如讀/寫信號，片選信號、中斷回響信號等；也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請信號、復位信號、匯流排請求信號、限備就緒信號等。因此，控制匯流排的傳送方向由具體控制信號而定，一般是雙向的，控制匯流排的位數要根據系統的實際控制需要而定。實際上控制匯流排的具體情況主要取決於CPU。
工作原理
系統匯流排在微型計算機中的地位，如同人的神經中樞系統，CPU通過系統匯流排對存儲器的內容進行讀寫，同樣通過匯流排，實現將CPU內數據寫入外設，或由外設讀入CPU。微型計算機都採用匯流排結構。匯流排就是用來傳送信息的一組通信線。微型計算機通過系統匯流排將各部件連線到一起，實現了微型計算機內部各部件間的信息交換。一般情況下，CPU提供的信號需經過匯流排形成電路形成系統匯流排。系統匯流排按照傳遞信息的功能來分，分為地址匯流排、數據匯流排和控制匯流排。這些匯流排提供了微處理器(CPU)與存儲器、輸入輸出接口部件的連線線。可以認為，一台微型計算機就是以CPU為核心，其它部件全“掛接”在與CPU相連線的系統匯流排上。這種匯流排結構形式，為組成微型計算機提供了方便。人們可以根據自己的需要，將規模不一的記憶體和接口接到系統匯流排上，很容易形成各種規模的微型計算機。
系統匯流排
系統匯流排微型計算機實質上就是把CPU、存儲器和輸入/輸出接口電路正確的連線到系統匯流排上，而計算機套用系統的硬體設計本質上是外部設備同系統匯流排之間的匯流排接口電路設計問題，這種匯流排結構設計是計算機硬體系統的一個特點。
常用匯流排
ISA匯流排
----ISA（industrial standard architecture）匯流排標準是IBM 公司1984年為推出PC/AT機而建立的系統匯流排標準，所以也叫AT匯流排。它是對XT匯流排的擴展，以適應8/16位數據匯流排要求。它在80286至80486時代套用非常廣泛，以至於奔騰機中還保留有ISA匯流排插槽。ISA匯流排有98隻引腳。
EISA匯流排
----EISA匯流排是1988年由Compaq等9家公司聯合推出的匯流排標準。它是在ISA匯流排的基礎上使用雙層插座，在原來ISA匯流排的98條信號線上又增加了98條信號線，也就是在兩條ISA信號線之間添加一條EISA信號線。在實用中，EISA匯流排完全兼容ISA匯流排信號。
VESA匯流排
----VESA（video electronics standard association）匯流排是 1992年由60家附屬檔案卡製造商聯合推出的一種局部匯流排，簡稱為VL(VESA local bus)匯流排。它的推出為微機系統匯流排體系結構的革新奠定了基礎。該匯流排系統考慮到CPU與主存和Cache 的直接相連，通常把這部分匯流排稱為CPU匯流排或主匯流排，其他設備通過VL匯流排與CPU匯流排相連，所以VL匯流排被稱為局部匯流排。它定義了32位數據線，且可通過擴展槽擴展到64 位，使用33MHz時鐘頻率，最大傳輸率達132MB/s，可與CPU同步工作。是一種高速、高效的局部匯流排，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔騰微處理器。
系統匯流排
系統匯流排PCI匯流排
----PCI（peripheral component interconnect）匯流排是當前最流行的匯流排之一，它是由Intel公司推出的一種局部匯流排。它定義了32位數據匯流排，且可擴展為64位。PCI匯流排主機板插槽的體積比原ISA匯流排插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發讀寫操作，最大傳輸速率可達132MB/s，可同時支持多組外圍設備。 PCI局部匯流排不能兼容現有的ISA、EISA、MCA（micro channel architecture）匯流排，但它不受制於處理器，是基於奔騰等新一代微處理器而發展的匯流排。
Compact PCI
----以上所列舉的幾種系統匯流排一般都用於商用PC機中，在計算機系統匯流排中，還有另一大類為適應工業現場環境而設計的系統匯流排，比如STD匯流排、VME匯流排、PC/104匯流排等。這裡僅介紹當前工業計算機的熱門匯流排之一——Compact PCI。
----Compact PCI的意思是“堅實的PCI”，是當今第一個採用無源匯流排底板結構的PCI系統，是PCI匯流排的電氣和軟體標準加歐式卡的工業組裝標準，是當今最新的一種工業計算機標準。Compact PCI是在原來PCI匯流排基礎上改造而來，它利用PCI的優點，提供滿足工業環境套用要求的高性能核心繫統，同時還考慮充分利用傳統的匯流排產品，如ISA、STD、VME或PC/104來擴充系統的I/O和其他功能。
系統匯流排
系統匯流排----6.PCI-E匯流排
----PCI Express採用的也是業內流行這種點對點串列連線，比起PCI以及更早期的計算機匯流排的共享並行架構，每個設備都有自己的專用連線，不需要向整個匯流排請求頻寬，而且可以把數據傳輸率提高到一個很高的頻率，達到PCI所不能提供的高頻寬。相對於傳統PCI匯流排在單一時間周期內只能實現單向傳輸，PCI Express的雙單工連線能提供更高的傳輸速率和質量，它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。
技術規範
系統匯流排是一類信號線的集合是模組間傳輸信息的公共通道，通過它，計算機各部件間可進行各種數據和命令的傳送。為使不同供應商的產品間能夠互換，給用戶更多的選擇，匯流排的技術規範要標準化。匯流排的標準制定要經周密考慮，要有嚴格的規定。系統匯流排標準（技術規範）包括：
（1）機械結構規範：模組尺寸、匯流排插頭、匯流排接外掛程式以及安裝尺寸均有統一規定。
（2）功能規範：匯流排每條信號線（引腳的名稱）、功能以及工作過程要有統一規定。
（3）電氣規範：匯流排每條信號線的有效電平、動態轉換時間、負載能力等。
技術指標
1、系統匯流排的頻寬（匯流排數據傳輸速率）
系統匯流排發展
系統匯流排發展系統匯流排的頻寬指的是單位時間內匯流排上傳送的數據量，即每鈔鐘傳送MB的最大穩態數據傳輸率。與匯流排密切相關的兩個因素是匯流排的位寬和匯流排的工作頻率，它們之間的關係：匯流排的頻寬=匯流排的工作頻率*匯流排的位寬/8
2、系統匯流排的位寬
系統匯流排的位寬指的是匯流排能同時傳送的二進制數據的位數，或數據匯流排的位數，即32位、64位等匯流排寬度的概念。匯流排的位寬越寬，每秒鐘數據傳輸率越大，匯流排的頻寬越寬。
3、系統匯流排的工作頻率
發展歷程
計算機系統匯流排的詳細發展歷程，包括早期的PC匯流排和ISA匯流排、PCI/AGP匯流排、PCI-X匯流排以及主流的PCIExpress、HyperTransport高速串列匯流排。從PC匯流排到ISA、PCI匯流排，再由PCI進入PCIExpress和HyperTransport體系，計算機在這三次大轉折中也完成三次飛躍式的提升。與這個過程相對應，計算機的處理速度、實現的功能和軟體平台都在進行同樣的進化，顯然，沒有匯流排技術的進步作為基礎，計算機的快速發展就無從談起。業界站在一個嶄新的起點：PCIExpress和HyperTransport開創了一個近乎完美的匯流排架構。而業界對高速匯流排的渴求也是無休無止，PCIExpress4.0和HyperTransport4.0都已提上日程，它們將會再次帶來效能提升。在計算機系統中，各個功能部件都是通過系統匯流排交換數據，匯流排的速度對系統性能有著極大的影響。而也正因為如此，匯流排被譽為是計算機系統的神經中樞。但相比CPU、顯示卡、記憶體、硬碟等功能部件，匯流排技術的提升步伐要緩慢得多。在PC發展的二十餘年歷史中，匯流排只進行三次更新換代，但它的每次變革都令計算機的面貌煥然一新。
