[科普中国]-控制总线

控制总线（ControlBus）简称CB。控制总线主要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输入输出设备接口电路的，比如：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，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。1

控制总线是连接在一起并完成和实现它们之间的通讯与数据传送的，因此总线的概念是理解PC和主板的组成结构、工作原理及部件之间相互关系统的基础。这些控制信息包括CPU对内存和输入输出接口的读写信号，输入输出接口对CPU提出的中断请求或DMA请求信号，CPU对这些输入输出接口回答与响应信号，输入输出接口的各种工作状态信号以及其他各种功能控制信号。控制总线来往于CPU、内存和输入输出设备之间。

特点控制总线CB（ControlBus）特点是：在单向、双向、双态等种形态，是总线中最复杂、最灵活、功能最强的，其数量、种类、定义随机型不同而不同。

分类控制总线就是各种信号线的集合，是计算机各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通道。

⒈按相对于CPU与其芯片的位置来分：

⑴片内总线：指在CPU内部各寄存器、算术逻辑部件ALU，控制部件以及内部高速缓冲存储器之间传输数据所用的总线，即芯片内部总线。⑵片外总线：通常所说的总线（BUS）指的外总线，是CPU与内存RAM、ROM和输入输出输入输出设备接口之间进行通讯的数据通道，CPU通过总线实现程序存取命令，内存/外设的数据交换在CPU与外设一定的情况下，总线速度是限制计算机整体性能的最大因数。

⒉按总线功能分：

⑴ 地址总线：（AB）用来传递地址信息。

⑵数据总线：（DB）用来传递数据信息。

⑶ 控制总线：（CB）用来传送各种控制信号。

⒊按总线的层次结构分：

⑴ CPU总线：包括CPU地址线(CAB），CPU数据线（CDB）和CPU控制线（CCB），其用来连接CPU和控制芯片。

⑵ 存储器总线：包括存储器地址线（MAB）、存储器数据线(MDB）和存储器控制线（MCD），用来连接内存控制器（北桥）和内存。⑶ 系统总线：（I/O扩展总线）也称为I/O通道总线或I/O扩展总线，包括系统地址线(SAB），系统数据线（SDB）和系统控制线（SCD），用来与I/O扩展槽上的各种扩展卡相连接。

⑷ 外部总线：（外围芯片总线）用来连接各种外设控制芯片，如主板上的I/O控制器（如硬盘接口控制器、软盘驱动控制器、串行/并行接口控制器等），和键盘控制器，包括外部地址线(XAB）、外部数据线（XMB）和外部控制线（XCB）。

⒋系统总线（输入输出）扩展总线）又分为ISA、PCI、AGP等多种标准

⑴ ISA(Industrystandardarchitecture,工业标准结构）是IBM公司为286AT电脑制定的总线工业标准，也称为AT标准。

⑵ PCI(peripheralcomponentinterconnet,外部设备互连）是SIG(spelialinterestgroup）集团推出的总线结构。

⑶ AGP(acceleratedgraphicsport，加速图形端口）是一种为了提高视频带宽而设计的总线规范，因为它是点对点连接，即连接控制芯片和AGP显卡，因此严格说来，AGP也是一种接口标准。

ISA插槽1、地址总线：SA0~SA19(I/O）和LA17~LA23(I/O)

2、数据总线：SD0~SD7(I/O）和SD8~SD15(I/O)3、控制总线：BALE(0)---USAddresslatchenable：系统地址锁存允许

4、SYSCLK(0)---SYSTEMCLOCK系统时钟信号

5、IR23~7,9~12,15(Z)---这是用于I/O设备通过中断控制器向CPU发送的中断请求(interruptrequest)信号

6、SMEMR#和SMEMW#(0)---这是命令内存将数据送至数据总线的信号

7、MEMR#和MEMW#(I/O)---内存读（MEMR）或内存写（MEMW#)信号

8、DRQ0~3,5~7⑵---这是DMA请求（DMARequesc)信号

9、DACK0#~3,5~7(0)---(DMAAcknowledge,DMA响应）这是对DRQ0~3,5~7的响应信号

10、AEN(0)---地址允许（Addressenable)信号

11、REFRESH#(I/O)---内存刷新(DRAMrefresh)信号

12、SBHE(I/O)---系统总线字节允许（systembushighenable）信号

13、MASTER⑵---主控信号

14、MEMCS16#⑵---存储器16位片选(Memory16bitchipselect)信号

15、ZOCS16#⑵---I/O16位片选(I/O16bitchipselect)信号

16、OWS⑵---零等待状态(ZeroWaitState)信号

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：总线的带宽=总线的工作频率*总线的位宽/8

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。

操作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。2

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。

控制总线模型

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）。

标准规范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。

本词条内容贡献者为:

肖志勇 - 副教授 - 江南大学