地址总线
计算机科学与技术名词
地址总线 (Address Bus;又称:位址总线) 属于一种电脑总线 (一部份),是由CPU 或有DMA 能力的单元,用来沟通这些单元想要存取(读取/写入)电脑内存元件/地方的实体位址。
基本信息
地址总线(Address Bus)是一种计算机总线,是CPU或有DMA能力的单元,用来沟通这些单元想要访问(读取/写入)计算机内存组件/地方的物理地址。
数据总线的宽度,随可寻址的内存组件大小而变,决定有多少的内存可以被访问。
举例来说:一个 16位元 宽度的位址总线 (通常在 1970年 和 1980年早期的 8位元处理器中使用) 到达 2 的 16 次方 = 65536 = 64 KB 的内存位址,而一个 32位单元位址总线 (通常在像现今 2004年 的 PC 处理器中) 可以寻址到 4,294,967,296 = 4 GB 的位址。但现在很多计算机内存已经大于4G(windows XP x32位系统最大只能识别3.29G,所以要使用4G以上大内存就要用windows x64位系统)。所以主流的计算机都是64位的处理器也就是说可以寻址到2^64=16X10^18=16EB的位址,在很长一段时间内这个数字是用不完的。
地址总线AB是专门用来传送地址的,由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口,所以地址总线总是单向三态的,这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址内存空间大小,比如8位微机的地址总线为16位,则其最大可寻址空间为2^16=64KB,16位微型机的地址总线为20位,其可寻址空间为2^20=1MB。一般来说,若地址总线为n位,则可寻址空间为2^n位。
技术指标
1、总线的带宽(总线数据传输速率
总线的带宽指的是单位时间内总线上传送的数据量,即每钞钟传送MB的最大稳态数据传输率。与总线密切相关的两个因素是总线的位宽和总线的工作频率,它们之间的关系:
2、总线的位宽
总线的位宽指的是总线能同时传送的二进制数据的位数,或数据总线的位数,即32位、64位等总线宽度的概念。总线的位宽越宽,每秒钟数据传输率越大,总线的带宽越宽。
3、总线的工作频率
总线的工作时钟频率以MHZ为单位,工作频率越高,总线工作速度越快,总线带宽越宽。
总线带宽的计算方法:总线的带宽=总线的工作频率*总线的位宽/8。
例如:对于64位、800MHz的前端总线,它的数据传输率就等于6.4GB/s=64bit×800MHz÷8(Byte);32位、33MHz PCI总线的数据传输率就是132MB/s=32bit×33MHz÷8(Byte),等等
操作过程
地址总线一个操作过程是完成两个模块之间传送信息,启动操作过程的是主模块,另外一个是从模块。某一时刻总线上只能有一个主模块占用总线。
总线的操作步骤:主模块申请总线控制权,总线控制器进行裁决。
数据传送的错误检查:主模块得到总线控制权后寻址从模块,从模块确认后进行数据传送。
总线定时协议:定时协议可保证数据传输的双方操作同步,传输正确。定时协议有三种类型:
同步总线定时:总线上的所有模块共用同一时钟脉冲进行操作过程的控制。各模块的所有动作的产生均在时钟周期的开始,多数动作在一个时钟周期中完成。
异步总线定时:操作的发生由源或目的模块的特定信号来确定。总线上一个事件发生取决前一事件的发生,双方相互提供联络信号
总线定时协议
半同步总线定时:总线上各操作的时间间隔可以不同,但必须是时钟周期的整数倍,信号的出现,采样与结束仍以公共时钟为基准。ISA总线采用此定时方法。
数据传输类型:分单周方式和突发(burst)方式。
单周期方式:一个总线周期只传送一个数据。
数据传输类型:
突发方式:取得主线控制权后进行多个数据的传输。寻址时给出目的地首地址,访问第一个数据,数据2、3到数据n的地址在首地址基础上按一定规则自动寻址(如自动加1)。
技术规范
地址总线是一类信号线的集合是模块间传输信息的公共通道,通过它,计算机各部件间可进行各种数据和命令的传送。为使不同供应商的产品间能够互换,给用户更多的选择,总线的技术规范要标准化。
总线的标准制定要经周密考虑,要有严格的规定。总线标准(技术规范)包括以下几部分:
机械结构规范:模块尺寸、总线插头、总线接插件以及安装尺寸均有统一规定。
功能规范:总线每条信号线(引脚的名称)、功能以及工作过程要有统一规定。
电气规范:总线每条信号线的有效电平、动态转换时间、负载能力等。
标准分类
ISA总线
ISA(Industrial Standard Architecture)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。它在80286至80486时代应用非常广泛,以至于奔腾机中还保留有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚
EISA总线
EISA总线是1988年由Compaq等9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
VESA总线
VESA(Video Electronics Standard Association)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(VESA Localbus)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
PCI总线
PCI(Peripheral Component Interconnect)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VESA、ISA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
CompactPCI
“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:CompactPCI。”
发展历程
地址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总线以及主流的PCIExpress、HyperTransport高速串行总线。从PC总线到ISA、PCI总线,再由PCI进入PCIExpress和HyperTransport体系,计算机在这三次大转折中也完成三次飞跃式的提升。与这个过程相对应,计算机的处理速度、实现的功能和软件平台都在进行同样的进化,显然,没有总线技术的进步作为基础,计算机的快速发展就无从谈起。业界站在一个崭新的起点:PCIExpress和HyperTransport开创了一个近乎完美的总线架构。而业界对高速总线的渴求也是无休无止,PCIExpress2.0和HyperTransport3.0都将提上日程,它们将会再次带来效能提升。在计算机系统中,各个功能部件都是通过地址总线寻址,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。
参考资料
最新修订时间:2022-01-15 15:44
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