匯流排系統
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匯流排系統(Bus System,BS)
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什麼是匯流排系統[1]
匯流排系統是指微型電腦各部件之間傳送信息的通道。
匯流排系統的層次[2]
匯流排系統的信號類型[2]
由於同一類型匯流排插槽上的引腳信號有嚴格定義，因此，外部插卡插入任意一個同類型的擴展插槽中都能正常工作。系統匯流排上的各種信號連接到擴展插槽上，當介面卡(插卡)插入插槽後，各種信號就接入插卡。就整體而言，匯流排上的信號大體上可分成以下4大類。
(1)電源線
由於匯流排與介面卡相連，因此匯流排為介面卡以及部分外圍設備提供所需的電源。通常只需要±5V電壓，但對於硬碟上的步進電機(馬達)，則需要±12V的電壓。局部匯流排如PCI提供+3．3V的電源。接地線一方面供應電源使用，另一方面也可用於消除或降低干擾。
(2)地址匯流排
I／O地址需通過擴展匯流排送到匯流排插槽上，的解碼電路進行解碼，選擇插卡上的具體埠。度不同，如ISA為24位、PCI為32位等。
(3)數據匯流排
插卡插入擴展槽後，地址信號經插卡上不同類型的擴展匯流排提供的地址匯流排寬數據的傳輸是匯流排最重要的使命。所有往來於外圍部件與主板的數據信息、狀態信息及控制命令等都要經過數據匯流排傳送，數據匯流排是最繁忙的一條通道。不同匯流排類型，其數據匯流排的位數不同。有ISA為16位、VESA為32位、PCI為32位並可擴展為64位等。
(4)控制匯流排
擴展匯流排上的控制信號可歸納為時鐘信號、讀／寫控制信號、中斷信號、DMA控制信號與電源控制信號等。控制對外部介面的讀、寫操作。
匯流排系統構成[3]
1．PCI匯流排
PXI匯流排規範是在PCI規範的基礎上發展而來的，包含了PCI匯流排的所有信號線，具有PCI的各項性能和特點。基本PCI匯流排是32位匯流排，可擴展至64位。PCI匯流排支持猝發工作方式，匯流排同步工作頻率可達33MHz，能自動進行配置以實現即插即用，可獨立於處理器以及任何主設備與從設備之間進行點對點訪問。
PCI匯流排的組成包括地址數據信號(由32位地址數據復用匯流排、4條匯流排命令和位元組允許信號線、1條奇偶校驗線構成)、介面控制信號(由幀周期信號線、主設備準備好信號線、從設備準備好信號線、停止數據傳送信號線、鎖定信號線構成)、仲裁信號(由匯流排請求信號線和匯流排請求允許信號線構成)、錯誤報告信號(由數據奇偶校驗錯誤信號線、漏極開路信號線構成)、中斷請求信號(包括4條中斷請求信號線)、高速緩存支持信號(包括試探返回信號線和預測命中緩衝信號線)和系統信號(由匯流排時鐘信號線和複位信號線組成)。另外，為了適應對數據傳輸速度的更高要求，PCI還可以另外進行擴展，經過擴展後，匯流排增加32條數據地址復用線，除此之外，還有高位傳輸請求信號、高位傳輸響應信號、高位數據允許信號、高位數據奇偶校驗信號等。
2．PXI匯流排
PXI匯流排具備PCI匯流排的全部內容，32位和64位數據傳輸速率分別可達132MB／s和264MB／s。
另外，PXI匯流排支持3．3V系統電壓和PCI—PCI橋路擴展。除了PCI匯流排，PXI匯流排增加了本地匯流排、參考時鐘、觸發匯流排和星形觸發信號線，以適應電子測量領域，滿足高精確度定時、同步與數據通信的要求。
PXI的本地匯流排與VXI的本地匯流排相似，起到了相鄰模塊之間數據通信的橋梁作用，它包含左右各13條信號線，可實現菊花鏈式的匯流排連接。參考時鐘為一路10MHz基準頻率信號，可為多個模塊提供工作同步所需的時鐘基準。觸發匯流排由8條觸發線組成，可實現非同步和同步觸發。星形觸發信號線含12跳線，由設置在鄰近系統模塊2號槽的星形觸發控制器發出，接至其他各模塊實現對模塊工作的控制。PXI可利用PCI—PCI橋接技術進行系統擴展。擴展時須採用一定的橋接器模塊，這樣在兩個PXI機箱內各安裝一個橋接器模塊，即可連成一個整體設備。這個設備只有一個主設備內裝有系統控制器模塊，另一個則沒有控制器。
匯流排系統的基本工作原理[4]
匯流排系統的工作簡單地說就是在匯流排控制器的作用下，通過匯流排設備介面控制、管理連接在匯流排上的設備使用匯流排。一個簡單的匯流排系統如圖2所示。
匯流排的主要特征是信息傳輸線是共用的。匯流排設備為了使用匯流排，必須首先獲得匯流排的使用權。匯流排設備使用完匯流排後，必須釋放使用權給其他設備使用。這些操作是通過設備和匯流排控制器間的請求與應答信號完成的。設備使用匯流排的時序如圖3所示。
圖3中，設備使用匯流排的過程描述如下：
·首先，設備發出匯流排使用請求，並等待獲得匯流排使用權；
·匯流排控制器根據使用匯流排的規則，對該請求給出應答，表明該設備可以使用匯流排；
·設備在得到應答以後，就開始使用匯流排進行數據交換；
·數據交換完成以後，設備將發出撤銷使用匯流排的請求，表示設備本次使用匯流排完畢；
·匯流排控制器在接收到撤銷使用匯流排的請求信號後，收回匯流排使用權，使匯流排處於釋放狀態，然後發出匯流排撤銷使用應答信號；
·匯流排撤銷使用應答信號發出以後，匯流排進入空閑狀態，可以接受新的請求。
