理清电脑的经脉──总线的分类及发展 邹蓬 2001年 23期 总线，对于许多电脑爱好者来说只有一个模糊的概念，然而对于一台现代计算机而言，总线却是必不可少的重要东东，如果没有它就不可能有如今的现代计算机。可以说一台计算机的躯体就是由总线及总线相关的接口与设备来组成的。 　　那么什么是总线呢？简单说来，总线就是一组进行互连和传输信息（指令、数据和地址）的信号线，它好比连接电脑系统各个部件之间的桥梁。另外，我们广义上通常也把AGP接口、USB接口等也称为AGP总线、USB总线。可以说总线在电脑中无处不在。如图所示是AMD的K7系统的系统结构与总线图。 　　#1总线的分类 　　总线在计算机中可以说无处不在，种类繁多，我们先从分类方法上来了解一下它。 　　按总线相对于CPU或其它芯片的位置可分为内部总线（Internal Bus）和外部总线（External Bus）两种。在CPU内部，寄存器之间和算术逻辑部件ALU与控制部件之间传输数据所用的总线称为内部总线；而外部总线，是指CPU与内存RAM、ROM和输入/输出设备接口之间进行通讯的通路。由于CPU通过总线实现程序取指令、内存/外设的数据交换，在CPU与外设一定的情况下，总线速度是制约计算机整体性能的最大因素。（^23060101a^） 　　按总线功能来划分又可分为地址总线、数据总线、控制总线三类。我们通常所说的总线都包括上述三个组成部分，地址总线（ABus）用来传送地址信息，数据总线（DBus）用来传送数据信息，控制总线（CBus）用来传送各种控制信号。例如ISA总线共有98条线（即ISA插槽有98个引脚）；其中数据线有16条（构成数据总线），地址线24条（构成地址总线），其余为控制信号线（构成控制总线）、接地线和电源线。 　　按总线在微机系统中的位置可分为机内总线和机外总线（Peripheral Bus）两种。我们上边所说的总线都是机内总线，而机外总线顾名思义是指与外部设备接口相连的，实际上是一种外设的接口标准。如目前电脑上流行的接口标准IDE、SCSI、USB和IEEE 1394等，前两种主要是与硬盘、光驱等IDE设备接口相连，后面两种新型外部总线可以用来连接多种外部设备。 　　计算机的总线按其功用来划分主要有局部总线、系统总线、通信总线三种类型。其中局部总线是在传统的ISA总线和CPU总线之间增加的一级总线或管理层，它的出现是由于电脑软硬件功能的不断发展，系统原有的ISA/EISA等已远远不能适应系统高传输能力的要求，而成为整个系统的主要瓶颈。局部总线主要可分为三种：专用局部总线/VL总线（VESA Local Bus）/PCI总线（Peripheral Component Interconnect）。前两种已被淘汰，而采用PCI总线后，数据宽度升级到64位，总线工频率为33/66MHz，数据传输率（带宽）可达266MB/s。而系统总线是电脑系统内部各部件（插板）之间进行连接和传输信息的一组信号线，例如ISA、EISA、MCA、VESA、PCI、AGP等等。而通信总线是系统之间或微机系统与设备之间进行通信的一组信号线。 　　决定总线性能的主要有总线时钟频率（总线的工作频率，单位MHz），总线宽度即数据总线的位数，单位为bit（位），总线传输速率即总线带宽，在总线上每秒钟传输的最大字节数MB/s，每秒处理多少兆字节。它们的相关计算公式为：传输速率=总线时钟频率×总线宽度/8。 　　#1总线的未来 　　计算机技术的发展过程在一定意义上来说就是总线技术的发展史，每一次新的主流总线技术的出现都给计算机的带来了全面的革新。回顾往日看今朝，总线技术越来越成熟，展望明天总线技术将向哪个方面去发展呢？下面就让我们初步探讨一下── 　　#21.AGP──发展永无止境 　　局部总线的带宽过窄是限制计算机性能更大提升的最大障碍之一，所以局部总线的不断更新迫在眉睫。AGP局部总线的出现也正是顺应了发展的需要，为了获得更高的带宽，这两三年来AGP总线技术不断更新。 　　AGP以66MHz PCI Revision 2.1规范为基础，在此基础上扩充了以下主要功能：由于采用了数据读写操作的流水线操作减少了内存等待时间，数据传输速度有了很大提高；具有133MHz的数据传输频率；支持DIME（直接内存执行）；地址信号与数据信号分离可提高随机内存访问的速度；采用并行操作允许在CPU访问系统RAM的同时AGP显示卡访问AGP内存，显示带宽也不与其它设备共享，从而进一步提高了系统性能。AGP接口的发展经历了AGP 1×/2×/PRO/4×/8×等阶段，其传输速度也从最早的AGP 1×的266MB/s带宽发展到了AGP 8×的2GB/s。 　　#22.PCI-X──PCI的希望 　　PCI总线设备是如今电脑主板上的标准配件。但大家知道PCI采用的是32位总线，33MHz工作频率，最大带宽133MB/s，在CPU速度开始以GHz为单位，网络传输速度已达Gbps的今天，PCI这样的带宽无疑成了计算机的瓶颈之一。为了改变这种局限，IT厂家推出了PCI局部总线V2.2规范，它允许PCI总线达到64位66MHz，这样64位66MHz的PCI总线最大带宽有可达533MB/s，但是面对GHz的处理器及其更高的前端总线速度，这些也不过是杯水车薪，于是新的PCI-X总线应运而生。 　　PCI-X是由HP、Compaq、IBM等公司所提出的一种新的I/O接口和总线标准。PCI-X既可使用32位也可使用64位宽度的总线，其工作频率提升到133MHz，允许的最大带宽达1066MB/S。同时，以往的PCI总线必须频繁的在目标设备和总线之间交换数据，而PCI-X则允许目标设备仅于单个PCI-X设备间进行交换。另外，如果PCI-X设备没有任何数据传送，总线会自动将PCI-X设备移除，以减少PCI设备间的等待时间。所以，在相同的频率下，PCI-X将能提供比PCI高14%～35%的性能。PCI-X另一有利因素就是它有可扩展的频率，也就是说，PCI-X的频率将不再像PCI那样是固定的，而是可随设备的变化而变化，比如某一设备工作于66MHz，那么它就将工作于66MHz，而如果设备支持100MHz的话，PCI-X就工作于100MHz。PCI-X可以支持66/100/133MHz这些频率，而在未来，它还将提供更多的频率支持。 　　#23.ATA vs SCSI──齐头并进 　　几年前，SCSI硬盘的性能比IDE硬盘高出许多，而现在情况完全不一样了。IDE硬盘领域的进步如此迅速，如今最大的硬盘是一款IDE硬盘，而最快的IDE硬盘与最快的SCSI硬盘相比也不逊色。 　　尽管如此，SCSI在现阶断仍比IDE技高一筹，大容量RAID就是一个示例，有了它，你就可以将7～14个设备（如CDRW、扫描仪、硬盘等等）连接到SCSI适配器。但是，由于SCSI昂贵的价格，如今多数用户更倾向于使用USB或IEEE1394连接器连接扫描仪、IDE-RAID甚至IDE-CDRW。对SCSI而言，现在的日子确实不好过。例如，多数硬盘制造商正在将重点转移到IDE硬盘的开发上。目前我们看到SCSI在家庭和办公计算机领域已经淡出，但是，它仍是高端存储平台的王者，由于它有巨大的驱动器数组，太[拉]（1012）字节级容量，高速缓存控制器和热插拔功能，它的灵活性极佳。这是任何一款IDE设备无法提供的…… 　　两者的技术在相互融合，两者各自在不同的应用领域展示它们的价值。 　　#24.NGIO──曙光乍现 　　计算机要向前发展总线的研发也永无休止。NGIO（Next Generation Input/Output）总线对大家来说也许是一个较陌生的名字，它是Intel公司面向未来推出的新一代I/O总线。NGIO总线采用的是对等PCI总线，它改变了CPU传输数据的方式在外部设备和CPU之间不进行同步数据传输，而是将信息转换成数据包在目的通道适配器和主通道适配器间发送。这种结构能较好地改善高速PC的可靠性、可扩张性，而且它的异步通讯方式可将CPU从相对较慢的外部设备的数据处理中解脱出来，这对多处理器系统尤为重要。 　　NGIO固然先进，但由IBM、康柏、HP等公司正在研制的FUTURE I/O总线据说其据传输率可高达10GB/s，预计未来的I/O总线战场上肯定有一番龙争虎斗。 　　总线是电脑系统真正的核心，它神秘莫测，但对于广大普通电脑爱好者而言，我们并不需要去深究它的技术内涵，只要掌握它的一些基本常识就达到了我们了解计算机的目的，而重要的是我们应当更多的去了解总线及总线设备的应用知识，那就是如何使它更好地为我们的工作和生活服务。