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    酒店工程之计算机总线技术基础知识

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      任何一个微处理器都要与一定数量的部件和外围设备连接,但如果将各部件和每一种外围设备都分别用一组线路与CPU直接连接,那么连线将会错综复杂,甚至难以实现。为了简化硬件电路设计、简化系统结构,常用一组线路,配置以适当的接口电路,与各部件和外围设备连接,这组共用的连接线路被称为总线。采用总线结构便于部件和设备的扩充,尤其制定了统一的总线标准则容易使不同设备间实现互连。

      酒店工程之计算机总线技术基础知识

       微机中总线一般有内部总线、系统总线和外部总线。内部总线是微机内部各外围芯片与处理器之间的总线,用于芯片一级的互连;而系统总线是微机中各插件板与系统板之间的总线,用于插件板一级的互连;外部总线则是微机和外部设备之间的总线,微机作为一种设备,通过该总线和其他设备进行信息与数据交换,它用于设备一级的互连。


          另外,从广义上说,计算机通信方式可以分为并行通信和串行通信,相应的通信总线被称为并行总线和串行总线。并行通信速度快、实时性好,但由于占用的口线多,不适于小型化产品;而串行通信速率虽低,但在数据通信吞吐量不是很大的微处理电路中则显得更加简易、方便、灵活。串行通信一般可分为异步模式和同步模式。


          随着微电子技术和计算机技术的发展,总线技术也在不断地发展和完善,而使计算机总线技术种类繁多,各具特色。下面仅对微机各类总线中目前比较流行的总线技术分别加以介绍。


          一、内部总线
      1I2C总线
      I2C
      Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出,是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简化,器件封装形式小,通信速率较高等优点。在主从通信中,可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上,通过地址来识别通信对象。


      2SPI总线
      串行外围设备接口SPIserialperipheralinterface)总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口,如68系列MCUSPI总线是一种三线同步总线,因其硬件功能很强,所以,与SPI有关的软件就相当简单,使CPU有更多的时间处理其他事务。


      3SCI总线
      串行通信接口SCIserialcommunicationinterface)也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART,与MCS-51的异步通信功能基本相同。
       

         二、系统总线
      1ISA总线
      ISAindustrialstandardarchitecture总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准,所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展,以适应8/16位数据总线要求。它8028680486时代应用非常广泛,以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。


      2EISA总线
      EISA
      总线是1988年由Compaq9家公司联合推出的总线标准。它是在ISA总线的基础上使用双层插座,在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线,也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在实用中,EISA总线完全兼容ISA总线信号。


      3VESA总线
      VESA
      videoelectronicsstandardassociation)总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线,简称为VL(VESAlocalbus)总线。它的推出为微机系统总线体系结构的革新奠定了基础。该总线系统考虑到CPU与主存和Cache的直接相连,通常把这部分总线称为CPU总线或主总线,其他设备通过VL总线与CPU总线相连,所以VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线,且可通过扩展槽扩展到64位,使用33MHz时钟频率,最大传输率达132MB/s,可与CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线,可支持386SX386DX486SX486DX及奔腾微处理器。


      4PCI总线
      PCI
      peripheralcomponentinterconnect)总线是当前最流行的总线之一,它是由Intel公司推出的一种局部总线。它定义了32位数据总线,且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小,其功能比VESAISA有极大的改善,支持突发读写操作,最大传输速率可达132MB/s,可同时支持多组外围设备。PCI局部总线不能兼容现有的ISAEISAMCAmicrochannelarchitecture)总线,但它不受制于处理器,是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。


      5CompactPCI
      以上所列举的几种系统总线一般都用于商用PC机中,在计算机系统总线中,还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线,比如STD总线、VME总线、PC/104总线等。这里仅介绍当前工业计算机的热门总线之一——CompactPCICompactPCI的意思是坚实的PCI”,是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统,是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准,是当今最新的一种工业计算机标准。CompactPCI是在原来PCI总线基础上改造而来,它利用PCI的优点,提供满足工业环境应用要求的高性能核心系统,同时还考虑充分利用传统的总线产品,如ISASTDVMEPC/104来扩充系统的I/O和其他功能。


          三、外部总线
      1
      RS-232-C总线
      RS-232-C
      是美国电子工业协会EIAElectronicIndustryAssociation)制定的一种串行物理接口标准。RS是英文推荐标准的缩写,232为标识号,C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线,包括一个主通道和一个辅助通道,在多数情况下主要使用主通道,对于一般双工通信,仅需几条信号线就可实现,如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒5075100150300600120024004800960019200波特。RS-232-C标准规定,驱动器允许有2500pF的电容负载,通信距离将受此电容限制,例如,采用150pF/m的通信电缆时,最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小,通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送,存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,因此一般用于20m以内的通信


      2RS-485总线
      在要求通信距离为几十米到上千米时,广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度,能检测低至200mV的电压,故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。


      3IEEE-488总线
      上述两种外部总线是串行总线,IEEE-488总线是并行总线接口标准IEEE-488总线用来连接系统,如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号,连接方式为总线方式,仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元,但总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20米,信号传输速度一般为500KB/s,最大传输速度为1MB/s

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      4USB总线

      通用串行总线USBuniversalserialbus)是由IntelCompaqDigitalIBMMicrosoftNECNorthernTelecom7家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。它基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源,而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外,快速是USB技术的突出特点之一,USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍,比并口快近10倍,而且USB还能支持多媒体。


      USB 20的数据传输率比USB 1140倍,达480Mbps60MB/s),与目前的USB11设备兼容,预计2001年年底OEM厂商开始采购英特尔集成有USB20控制器的芯片、2002年中期伴随ICH4正式推出USB20产品。


      5IEEE 1394总线 

      IEEE1394是一种串行接口标准,这种接口标准允许把电脑、电脑外部设备、各种家电非常简单地连接在一起。从IEEE 1394可以连接多种不同外设的功能特点来看,也可以称为总线,即一种连接外部设备的机外总线。IEEE 1394的原型是运行在Apple Mac电脑上的Fire Wire(火线),由IEEE采用并且重新进行了规范。它定义了数据的传输协定及连接系统,可用较低的成本达到较高的性能,以增强电脑与外设如硬盘、打印机、扫描仪,与消费性电子产品如数码相机、DVD播放机、视频电话等的连接能力。

      由于要求相应的外部设备也具IEEE1394接口功能才能连接到1394总 线上,所以直到1995年第3季度Sony推出的数码摄像机加上了IEEE 1394接口后,1394才真正引起广泛的注意。采用1394接口的数码摄像机,可以毫无延迟地编辑处理影像、声音数据,性能得到增强。数码相机、DVD播放机和一般消费性家电产品,如VCRHDTV、音响等也都可以利用IEEE 1394接口来互相连接。电脑的外部设备,例如硬盘、光驱、打印机、扫描仪等,也可利用IEEE 1394来传输数据。机外总线将改变当前电脑本身拥有众多附加插卡、连接线的现状,它把各种外设和各种家用电器连接起来。电脑也成为一种普通的家电。


      当电脑家电化之后,未来的电脑将如同现在的电视机一样,消费者可能只需拿起遥控器便可快速完成上Internet、玩游戏、控制视听影音器材甚至控制家里的电灯、电话等电器,真正实现居室智能化。

      USB 20IEEE 1394有什么区别呢?它们最大的区别是接口不同、传输速率不同和可连接设备数量不同:USB 20采用USB接口、480Mbps、可连接127台设备,而IEEE 1394规格为400Mbps、可连接63台设备,不过,IEEE 1394设备间可直接通信,不需要PC存在。

      酒店工程之计算机总线技术基础知识

        在计算机系统中,各个功能部件都是通过总线交换数据,总线的速度对系统性能有着极大的影响。而也正因为如此,总线被誉为是计算机系统的神经中枢。但相比CPU、显卡、内存、硬盘等功能部件,总线技术的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中,总线只进行三次更新换代,但它的每次变革都令计算机的面貌焕然一新。在下面的文字中,我们将向大家介绍计算机系统总线的详细发展历程,包括早期的PC总线和ISA总线、PCI/AGP总线、PCI-X总线以及目前主流的PCI Express、HyperTransport高速串行总线。

      PC总线与ISA总线

            PC总线是最古老的总线之一,虽然在它之前还有诸如MCA、VESA在内的多种总线规格,但它却是第一种被认可为广泛标准的总线技术。PC总线最早出现在IBM公司1981年推出的PC/XT电脑中,它基于8位结构的8088处理器,也被称为PC/XT总线。

          PC总线沿用了三年多时间,直到1984年,IBM推出基于16位英特尔80286处理器的PC/AT电脑,系统总线才被16位的PC/AT总线所代替。而这个时候,PC产业已初具规模,加之IBM允许第三方厂商开发兼容产品,PC/AT总线规范也被逐渐标准化,并衍生出著名的ISA总线(Industry StandardArchitecture,工业标准架构)。

          与PC/AT总线不同,ISA总线采用8位和16位模式,它的最大数据传输率为8MBps和16MBps—今天来看这样的性能低得不可思议,但在当时8MBps的速率绰绰有余,完全可满足多个CPU共享系统资源的需要。既然是标准化的总线技术,ISA就基本不存在什么兼容性问题,后来的兼容PC也无一例外都采用ISA技术作为系统总线。ISA总线一直贯穿286和386SX时代,在当时,16位X86系统对总线性能并没有太高的要求,ISA也没有遭遇任何麻烦。但在32位386DX处理器出现之后,16位宽度的ISA总线就遇到问题,总线数据传输慢使得处理器性能也受到严重的制约。有鉴于此,康柏、惠普、AST、爱普生等九家厂商协同将ISA总线扩展到32位宽度,EISA(Extended IndustryStandard Architecture,扩展工业标准架构)总线由此诞生—这是发生在1988年的事情。

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