計算機組成原理 匯流排系統

2021-09-25 13:45:41 字數 3178 閱讀 4934

匯流排型別

主機板介面插槽示意圖

計算機系統大多採用模組結構,乙個模組可以是具有專門功能的外掛程式板,或叫做部件。例如:主機板、儲存器卡、i/o 介面板等等。隨著積體電路整合度的提高,在一塊板上可以安裝多個模組。各模組之間傳送資訊的通路就是匯流排,為了便於不同廠家生成的模組能夠靈活的構成系統,所以形成了匯流排標準。

匯流排系統是指微型計算機各部件之間傳送資訊的通道

按照物理位置分類

按照組織形式分類

按照傳輸方式分類

按照傳輸的資料型別分類

匯流排是由兩個或兩個以上源部件傳送資訊到乙個或多個部件的一組傳輸線,如果一根傳輸線僅用於連線乙個源部件和乙個或多個目的部件,則不稱為匯流排。匯流排,顧名思義應該具有公共屬性。又由於匯流排所具有的公共屬性,所以首先需要規定每個部件所傳送資訊的資訊型別,此外,為了避免多個部件(或稱為模組)同時傳送資訊的矛盾還需要設定匯流排控制線路。匯流排控制線路負責匯流排判優、仲裁邏輯、驅動器和中斷邏輯。

匯流排判優控制是為了保證在同一時間內只能有乙個申請者在使用匯流排。能夠控制匯流排並啟動資料傳送的裝置稱為主控器,能夠響應匯流排主控器發出的匯流排指令的裝置稱為受控器。通常 cpu 為主控器,儲存器為受控器,i/o 裝置可以為主控器也可以為受控器。

同步通訊:通訊雙方由統一的時鐘控制資料傳輸,時鐘資訊通常由 cpu 發出,並送到匯流排上的所有部件,在規定的匯流排週期內,只有通訊雙方可以收發資料。

非同步通訊:通訊雙方通過 「握手」 訊號實現匯流排資料傳送,通常用於實現不同速度部件之間的資料傳送。

並行通訊:並行通訊表示各位同時傳輸,有 8 位、16 位、32 位和 64 位。特點是位數越多傳輸越快,但傳輸距離短,只能在乙個機櫃內使用。

序列通訊:序列通訊表示一位一位的傳輸。特點是速度較慢,但勝在通訊線路簡單,容易實現雙向傳輸,特別適合遠距離傳輸。

note:通常的,出現了一種新的並行通訊協議,就會緊隨著出現與之對應的序列通訊協議。這是因為並行通訊方式總是存在著一些難以克服的缺陷,使其無法滿足所有的應用場景。比如:

序列非同步通訊:序列通訊和非同步通訊的結合。這種通訊方式需要使用到特殊的資料格式(具有起始位、停止位和奇偶校驗位)。

資料傳送過程中可能會產生錯誤,有些接收部件自己具有糾錯能力,但有些卻沒有。不能自動糾錯的部件最起碼需要能夠發現錯誤,並且可以發出 「資料錯誤」 資訊,通常向 cpu 發出中斷請求訊號,cpu 響應中斷請求後轉入出錯處理程式。

系統匯流排(system bus),又稱為 cpu 匯流排、fsb(front side bus,前端系統)匯流排,是乙個單獨的計算機匯流排,用於完成處理機(cpu、cache、儲存器和 i/o 介面)內部部件之間的通訊。系統匯流排具有三種不同的功能匯流排,使用資料匯流排來搭載資訊,使用位址匯流排來決定將資訊送往何處,使用控制匯流排來決定如何動作。

isa 匯流排(industry standard architecture,工業標準體系結構):是為 pc/at 電腦而制定的匯流排標準,有 8 位和 16 位兩種模式,時鐘頻率為 8mhz,工作頻率為 33mhz/66mhz,資料傳輸率大約是 16mb/s。isa 介面插槽,其顏色一般為黑色,比 pci 介面插槽要長,位於主機板的最下端。可插接顯示卡,音效卡,網絡卡已及所謂的多功能介面卡等擴充套件插卡。缺點是 cpu 資源占用太高,資料傳輸頻寬太小,是已經被淘汰的插槽介面。

eisa(extended industry standard architecture,擴充套件工業標準結構):是一種為 32 位 cpu 設計的匯流排擴充套件標準,相容 isa 匯流排,現也已被淘汰。

vesa(video electronics standard association):是一種區域性匯流排(local bus),簡稱 vl(vesa local bus)匯流排。vesa 考慮到了 cpu 與主儲存器和 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,其他裝置通過 vl 匯流排與 cpu 匯流排相連,所以 vl 匯流排被稱為區域性匯流排。

區域性匯流排:就是 cpu 匯流排的擴充套件,即將外部裝置通過區域性匯流排控制器,直接與 cpu 匯流排相連,使得匯流排時鐘與 cpu 時鐘相同,從而達到外設與 cpu 同步工作的目的,這樣如果在 33mhz 時鐘頻率下,匯流排傳輸速率可達 132mb/s。但由於匯流排擴充套件插槽的電氣效能的限制,提高工作頻率只能為 40mhz,則資料傳輸率最高只能達到 160mb/s,而將低速的外部裝置,仍然通過 isa 匯流排控制器,以 8mhz/16mhz 的速率執行,這樣一般構成的系統是 vesa 和 isa 兩種匯流排的結合,即在主機板上同時存在兩種擴充套件插槽。

《計算機組成原理 — pcie 匯流排》

主機板(motherboard, mainboard,mobo),又稱主機板、系統板、邏輯板(logic board)、母板、底板等,是構成複雜電子系統,例如:電子計算機的中心或者主電路板。

下圖為較為古老的 lga 1366 主機板,包含了南橋和北橋,這是最後一代使用雙晶元的主機板。之後所有 intel 與 amd 的主機板均僅有南橋,北橋和內建顯示核心已整合到 cpu。

cpu 插槽(lga 1366)

北橋(被散熱片覆蓋)

南橋(被散熱片覆蓋)

記憶體插座(三通道)

pci 擴充槽

pci express 擴充槽

跳線控制面板(開關掣、led 等)

20+4pin 主機板電源

4+4pin 處理器電源

背板 i/o

前置 usb 針腳

前置面板音效針腳

sata 插座

ata 插座(大部分 intel sandy bridge 以後的家用主機板都已捨棄 ide 介面)

軟碟機插座(目前絕大多數主機板已捨棄軟碟機介面)

計算機組成原理 匯流排系統

1.匯流排的作用 計算機中資料,訊號,位址傳輸的通路 載體 2.匯流排的傳輸方式 序列傳輸 傳輸的過程是乙個bit的傳輸,適合於遠距離傳輸。並行傳輸 存在多條匯流排,同時進行傳輸,一次可以傳送多個bit,適合近距離傳輸。3.計算機體系結構中匯流排使用的歷史 單匯流排 單匯流排結構,所有的部件都掛在一...

計算機組成原理 匯流排

匯流排是連線各個部件的資訊傳輸線,是各個部件共享的傳輸介質。匯流排的特徵。物理特徵 功能特徵 描述了每一根線的功能。位址匯流排的寬度指定了 匯流排能夠訪問儲存器的位址空間範圍。匯流排的效能指標 匯流排頻寬。定義為匯流排本身能達到的最高傳輸速率。1 某匯流排在乙個匯流排週期中並行傳輸4個位元組的資料,...

計算機組成原理之匯流排系統

資料匯流排 用於傳輸資料,是雙向線 控制匯流排 用於傳輸cpu發出的控制訊號,是雙向線 按匯流排仲裁的位置不同,可以將仲裁方式分為 集中式仲裁和分布式仲裁 集中式仲裁 擁有匯流排仲裁器,廣集操作 分布式仲裁 最大仲裁號可以占用資料匯流排。讀 寫操作 描述 讀操作是由從方到主方的資料操作。寫操作是由主...