匯流排技術

匯流排技術就是將各部件連線到計算機處理器的一個元件。要連線的部件包括硬碟、記憶體、音響系統和視頻系統等。例如，要查看計算機在做什麼，一般是使用陰極射線管（CRT）顯示器或液晶（LCD）顯示器。您需要專用的硬體驅動螢幕，而一般是通過顯示卡來驅動。顯示卡是一小塊可以插入匯流排的印製電路板。通過使用計算機的匯流排作為通信通路，顯示卡就可以與處理器進行通信。

基本介紹

• 中文名：匯流排技術
• 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

定義

匯流排的定義

匯流排，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，從專業上來說，匯流排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。通過匯流排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、記憶體、輸入、輸出設備傳遞信息的公用通道，主機的各個部件通過匯流排相連線，外部設備通過相應的接口電路再與匯流排相連線。

背景

從20世紀50年代至今一直都在使用著一種信號標準，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套用，微處理器被嵌人到各種儀器設備中，形成了分散式控制系統。  

隨著微處理器的發展和廣泛套用，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、傳輸及最佳化控制等功能的智慧型設備。一些具有專家輔助推斷分析與決策能力的數字式智慧型化儀表產品，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，促使傳送數位化信息的網路技術開始得到廣泛套用。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，從實際套用的角度出發，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，導致了現場匯流排的產生。

特點

匯流排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示卡，您只需從匯流排上拔掉原來的顯示卡，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，只需在匯流排上插入兩個顯示卡。

二、三十年前，處理器的速度要非常慢，以便與匯流排同步，即匯流排與處理器的速度相同。而且當時計算機上只有一條匯流排。處理器的運轉速度非常快，多數計算機都有兩條或更多的匯流排。每條匯流排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匯流排：

一條是我們通常所說的系統匯流排或局部匯流排，用於連線微處理器（中央處理器）和系統記憶體。它是系統中運行最快的匯流排。 另一條匯流排的速度較慢，用於與硬碟和音效卡等部件進行通信。這種類型的匯流排最常見的是PCI匯流排。這些運行較慢的匯流排通過橋接器連線到系統匯流排，因為橋接器是計算機晶片組的一部分並能起到流量交換的作用，所以能夠將其他匯流排的數據集成到系統匯流排。 其實還有其他的匯流排。例如，通用串列匯流排（USB），用於把照相機、掃瞄器和印表機等設備連線到計算機。它利用細線纜連線到設備，並且多個設備可以同時共用一根匯流排。FireWire是另一種匯流排，主要用於攝影機和外置硬碟。

分類

匯流排分類的方式有很多，如被分為外部和內部匯流排、系統匯流排和非系統匯流排等等，下面是幾種最常用的分類方法。

按功能分

最常見的是從功能上來對數據匯流排進行劃分，可以分為地址匯流排（address bus）、數據匯流排（data bus）和控制匯流排（control bus）。在有的系統中，數據匯流排和地址匯流排可以在地址鎖存器控制下被共享，也即復用。

地址匯流排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地址匯流排來選用外部存儲器的存儲地址。地址匯流排的位數往往決定了存儲器存儲空間的大小，比如地址匯流排為16位，則其最大可存儲空間為216（64KB）。

數據匯流排是用於傳送數據信息，它又有單向傳輸和雙向傳輸數據匯流排之分，雙向傳輸數據匯流排通常採用雙向三態形式的匯流排。數據匯流排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，其數據匯流排寬度也是16位。在實際工作中，數據匯流排上傳送的並不一定是完全意義上的數據。

控制匯流排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匯流排發出讀/寫信號、片選信號和讀入中斷回響信號等。控制匯流排一般是雙向的，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，匯流排可以被分為串列匯流排和並行匯流排。從原理來看，並行傳輸方式其實優於串列傳輸方式，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，而串列傳輸則是只允許一輛汽車通過單線公路。常見的串列匯流排有SPI、I2C、USB、IEEE1394、RS232、CAN等；而並行匯流排相對來說種類要少，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，可以分為同步匯流排和異步匯流排。同步匯流排的時鐘信號獨立於數據，也就是說要用一根單獨的線來作為時鐘信號線；而異步匯流排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。

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匯流排，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）匯流排。這種匯流排傳輸數據的速度約為9兆位元組/秒，速度之快甚至能用在現今的套用軟體中。

幾年前，許多計算機仍在使用ISA匯流排。二十世紀八十年代初，為早期的IBM PC開發了專用這種匯流排的計算機卡。甚至在大量可取代它的先進技術出現後，人們仍在使用ISA匯流排。

這種匯流排被人們長期使用有兩個主要原因：

它長期與多數硬體製造商保持兼容性。 多媒體興起之前，只有少數的外圍硬體設備完全採用新型匯流排的速度。 隨著技術的進步，ISA匯流排無法跟上時代的步伐，於是開發了其他的匯流排。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匯流排（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，以局部匯流排的速度運行，一般與處理器的速度相同。實質上，VL-Bus能夠直接連線到CPU。人們可以用這種方式連線一個單獨的設備，甚至還可以連線兩個。但是將兩個以上的設備連線到VL-Bus則可能會影響CPU的性能。因此，VL-Bus一般只用於連線顯示卡，它將真正從高速訪問CPU的過程中受益。

演變

匯流排技術無疑是從分散式流程提供簡單互動手段的基本型訊息匯流排演變過來的。隨著時間的轉移，越來越多複雜的功能已經被添加進來，提供對信息的格式控制以及流程的註冊。還有一種轉變是從簡單的匯流排方法，即每個訊息通常只有一個目的地，轉變為可支持多個的代理結構，在很多情況下也提供發布和訂購的靈活性。這一演變引起了對何為訊息系統的相當大的困惑，而這也是面向訊息中間件的一般概念背後的一個驅動力。