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物理特性又称为机械特性,指总线上部件在物理连接时表现出的一些特性,如插头与插座的几何尺寸、形状、引脚个数及排列顺序等。
(2)功能特性: 功能特性是指每一根信号线的功能,如地址总线用来表示地址码。数据总线用来表示传输的数据,控制总线表示总线上操作的命令、状态等。
(3)电气特性: 电气特性是指每一根信号线上的信号方向及表示信号有效的电平范围,通常,由主设备(如CPU)发出的信号称为输出信号(OUT),送入主设备的信号称为输入信号(IN)。通常数据信号和地址信号定义高电平为逻辑1、低电平为逻辑0,控制信号则没有俗成的约定,如WE表示低电平有有效、Ready表示高电平有效。不同总线高电平、低电平的电平范围也无统一的规定,通常与TTL是相符的。
(4)时间特性: 时间特性又称为逻辑特性,指在总线操作过程中每一根信号线上信号什么时候有效,通过这种信号有效的时序关系约定,确保了总线操作的正确进行。 为了提高计算机的可拓展性,以及部件及设备的通用性,除了片内总线外,各个部件或设备都采用标准化的形式连接到总线上,并按标准化的方式实现总线上的信息传输。而总线的这些标准化的连接形式及操作方式,统称为总线标准。如ISA、PCI、USB总线标准等,相应的,采用这些标准的总线为ISA总线、PCI总线、USB总线等。
数据总线(Data Bus):在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要储存的数据。
地址总线(Address Bus):用来指定在RAM(Random Access Memory)之中储存的数据的地址。
控制总线(Control Bus):将微处理器控制单元(Control Unit)的信号,传送到周边设备,一般常见的为 USB Bus和1394 Bus。
扩展总线(Expansion Bus):可连接扩展槽和电脑。
局部总线(Local Bus):取代更高速数据传输的扩展总线。 “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可直接寻址的内存空间大小,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(x位处理器指一个时钟周期内微处理器能处理的位数(1 、0)多少,即字长大小)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字节。 “控制总线CB”用来传送控制信号和时序信号。控制信号中,有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的,如读/写信号,片选信号、中断响应信号等;也有是其它部件反馈给CPU的,比如:中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。因此,控制总线的传送方向由具体控制信号而定,(信息)一般是双向的,控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。 按照传输数据的方式划分,可以分为串行总线和并行总线。串行总线中,二进制数据逐位通过一根数据线发送到目的器件;并行总线的数据线通常超过2根。常见的串行总线有SPI、I2C、USB及RS232等。 按照时钟信号是否独立,可以分为同步总线和异步总线。同步总线的时钟信号独立于数据,而异步总线的时钟信号是从数据中提取出来的。SPI、I2C是同步串行总线,RS232采用异步串行总线。 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。 总线的操作步骤: 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。 数据传送的错误检查。 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:分单周期方式和突发(burst)方式。 单周期方式:一个总线周期只传送一个数据。 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)。
便于机器的扩充和新设备的添加,有了总线标准,不同厂商可以按照同样的标准和规范生产各种不同功能的芯片、模块和整机,用户可以根据功能需求去选择不同厂家生产的、基于同种总线标准的模块和设备,甚至可以按照标准,自行设计功能特殊的专用模块和设备,以组成自己所需的应用系统。这样可使芯片级、模块级、设备级等各级别的产品都具有兼容性和互换性,以使整个计算机系统的可维护性和可扩充性得到充分保证。
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