[科普中国]-局部总线

技术简介

局部总线技术是PC体系结构发展中的重大变革，它使外设与CPU和内存之问的数据交换速度得到了质的飞跃，PC机与小型工作站之问的性能差异逐渐消失。

高性能的微处理器能以33MHz以上的时钟频率运行，但还要等待硬盘、显示卡和其它外设，单总线的系统结构成了提高微型计算机整体性能瓶颈。为了解决这一问题，在传统总线结构上加以局部总线来改进整机总体的性能，目前已实施的局部总线可分为专用局部总线、VESA局部总线和PCI局部总线。

VESA总线定义的“局部总线”是将地址、数据和控制信号与主CPU的管脚直接相连接。总线设计简单，无缓冲器，在CPU速度高于33MHz时，会导致处理延迟，产生等待状态，所以，它只能可靠地控制三台外设。

PCI局部总线设计的出发点是改善外围部件互连，希望它成为跨平台/跨处理器的通用I/O部件接口标准，所以，PCI总线则是独立于总线，与CPU管脚无关。采用成组方式，可以线性地突发传输，总线主控及同步操作，与其它总线的兼容性强，提供自动配置功能。1

产生背景随着对微型计算机系统性能要求的不断提高，特别是在Microsoft公司推出图形用户界面的Windows操作系统后，要求提供分辨率更高、颜色更丰富、色彩更艳丽的显示。此时，显示卡对带宽的要求以及对访问显示存储器的速度要求就成为微机系统的瓶颈，限制了微型计算机的进一步发展。此外，当有大量设备连接到系统总线上时，总线性能就会下降。某些具有高数据传输率的设备(如图形、视频控制器、网络接口等)，尽管CPU有足够的处理能力，但总线传输不能满足它们高速率的传输要求。为解决显示带宽的问题，满足一些要求高速传输的扩展卡的需要，于是就出现了一种专门提供给高速I/O设备的总线——局部总线。2

工作原理每个子系统都有各自的局部总线，在局部总线上可以有局部存储器、局部I/O接口，而系统总线上接有公共存储器和公共的I/O接口。这样，就可将很大一部分存储器读/写操作和I/O操作通过局部总线来完成，而只有当要访问公共存储器时才访问系统总线，从而使对系统总线的使用率减少，避免了数据传输的“堵塞”现象。

将那些高速外设(如硬盘机、图形加速卡、高分辨图形终端、网卡等)通过局部总线直接挂接到CPU总线上，并以CPU速度运行，变单总线为多总线结构，分散总线传输任务，使很多的输入/输出传输问题由局部总线来完成，减轻系统总线的压力。3

分类VESA总线VESA是由视频电子协会(Video Electronics Standards Associations)于1991年推出的基于80386的32位局部总线，它把对数据传输速率要求高的显示卡、网络卡、IDE接口卡等通过局部总线控制器与CPU相连，其工作频率为33 MHz，最大传输速率为132 MB/s。低速的I/O设备，如打印机、CR-ROM等，仍通过ISA总线控制器，以8 MHz或16 MHz的速率运行。这样构成的系统是VESA和ISA两种总线的结合，在主板上同时有两种扩展插槽。

VESA总线没有制定严格的标准，因此各厂家产品的兼容性较差。4

PCI总线PCI(Peripheral Component Interconnect，外部设备互联)总线是由Intel公司在1991年下半年提出的，并于1992年和1995年颁布了PCIVl．0和V2．1规范，它能与其他总线互联。PCI总线把计算机系统的总线分成几级，速度最高的为处理器总线，可连接主存储器等高速部件；第2级为PCI总线，可直接连接工作速率较高的I/O卡，如图形加速卡、高速网卡，也可通过IDE控制器、SCSI控制器连接高速硬盘等设备；第3级通过PCI总线的桥，可以与ISA总线的设备相连，以提高兼容性。随着计算机技术的不断发展，目前已将PCI作为系统总线配置在计算机系统中。4

AGP总线AGP总线是一种高速图形接口的局部总线，是对PCI总线的扩展和增强。采用AGP接口允许显示数据直接取自系统主存储器，而无需先预取至视频存储器中。

AGP总线的主要特点有：具有双重驱动技术，允许在一个总线周期内传输两次数据；采用带边信号传送，在总线上实现地址和数据的多路复用，从而把整个32位的数据总线留出来给图形加速器；采用内存请求流水线技术，允许系统处理图形控制器对内存进行的多次请求；通过把图形接口绕行到专用的适合传输高速图形、图像数据的AGP通道上，解决了PCI带宽问题。5