电脑总线基础知识

电脑总线基础知识

　　总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。下面小编来给大家介绍电脑总线基础知识，希望对大家有帮助！

　　一、内部总线

　　1.I2C总线

　　I2C(Inter-IC)总线10多年前由Philips公司推出，是近年来在微电子通信控制领域广泛采用的一种新型总线标准。它是同步通信的一种特殊形式，具有接口线少，控制方式简化，器件封装形式小，通信速率较高等优点。在主从通信中，可以有多个I2C总线器件同时接到I2C总线上，通过地址来识别通信对象。

　　2.SPI总线

　　串行外围设备接口SPI总线技术是Motorola公司推出的一种同步串行接口。Motorola公司生产的绝大多数MCU(微控制器)都配有SPI硬件接口，如68系列MCU。SPI总线是一种三线同步总线，因其硬件功能很强，所以，与SPI有关的软件就相当简单，使CPU有更多的时间处理其他事务。

　　3.SCI总线

　　串行通信接口SCI也是由Motorola公司推出的。它是一种通用异步通信接口UART，与MCS-51的异步通信功能基本相同。

　　二、系统总线

　　1.ISA总线

　　ISA总线标准是IBM公司1984年为推出PC/AT机而建立的系统总线标准，所以也叫AT总线。它是对XT总线的扩展，以适应8/16位数据总线要求。它在80286至80486时代应用非常广泛，以至于现在奔腾机中还保留有ISA总线插槽。ISA总线有98只引脚。

　　2.EISA总线

　　EISA总线是1988年由Compaq等9家公司联合推出的总线标准。它是在ISA总线的基础上使用双层插座，在原来ISA总线的98条信号线上又增加了98条信号线，也就是在两条ISA信号线之间添加一条EISA信号线。在实用中，EISA总线完全兼容ISA总线信号。

　　3.VESA总线

　　VESA总线是1992年由60家附件卡制造商联合推出的一种局部总线，简称为VL(VESAlocalbus)总线。它的推出为微机系统总线体系结构的革新奠定了基础。该总线系统考虑到CPU与主存和Cache的直接相连，通常把这部分总线称为CPU总线或主总线，其他设备通过VL总线与CPU总线相连，所以VL总线被称为局部总线。它定义了32位数据线，且可通过扩展槽扩展到64位，使用33MHz时钟频率，最大传输率达132MB/s，可与CPU同步工作。是一种高速、高效的局部总线，可支持386SX、386DX、486SX、486DX及奔腾微处理器。

　　4.PCI总线

　　PCI总线是当前最流行的总线之一，它是由Intel公司推出的一种局部总线。它定义了32位数据总线，且可扩展为64位。PCI总线主板插槽的体积比原ISA总线插槽还小，其功能比VESA、ISA有极大的改善，支持突发读写操作，最大传输速率可达132MB/s，可同时支持多组外围设备。PCI局部总线不能兼容现有的ISA、EISA、MCA总线，但它不受制于处理器，是基于奔腾等新一代微处理器而发展的总线。

　　5.CompactPCI

　　以上所列举的几种系统总线一般都用于商用PC机中，在计算机系统总线中，还有另一大类为适应工业现场环境而设计的系统总线，比如STD总线、VME总线、PC/104总线等。这里仅介绍当前工业计算机的热门总线之一——CompactPCI。CompactPCI的意思是“坚实的PCI”，是当今第一个采用无源总线底板结构的PCI系统，是PCI总线的电气和软件标准加欧式卡的工业组装标准，是当今最新的一种工业计算机标准。CompactPCI是在原来PCI总线基础上改造而来，它利用PCI的优点，提供满足工业环境应用要求的高性能核心系统，同时还考虑充分利用传统的总线产品，如ISA、STD、VME或PC/104来扩充系统的I/O和其他功能。

　　三、外部总线

　　1.RS-232-C总线

　　RS-232-C是美国电子工业协会EIA制定的一种串行物理接口标准。RS是英文“推荐标准”的缩写，232为标识号，C表示修改次数。RS-232-C总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，对于一般双工通信，仅需几条信号线就可实现，如一条发送线、一条接收线及一条地线。RS-232-C标准规定的数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。RS-232-C标准规定，驱动器允许有2500pF的电容负载，通信距离将受此电容限制，例如，采用150pF/m的通信电缆时，最大通信距离为15m;若每米电缆的电容量减小，通信距离可以增加。传输距离短的另一原因是RS-232属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题，因此一般用于20m以内的通信。

　　2.RS-485总线

　　在要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制。RS-485用于多点互连时非常方便，可以省掉许多信号线。应用RS-485可以联网构成分布式系统，其允许最多并联32台驱动器和32台接收器。

　　3.IEEE-488总线

　　上述两种外部总线是串行总线，而IEEE-488总线是并行总线接口标准。IEEE-488总线用来连接系统，如微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线装配起来。它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号，连接方式为总线方式，仪器设备直接并联于总线上而不需中介单元，但总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20米，信号传输速度一般为500KB/s，最大传输速度为1MB/s。

　　4.USB总线

　　通用串行总线USB是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家世界著名的计算机和通信公司共同推出的一种新型接口标准。它基于通用连接技术，实现外设的简单快速连接，达到方便用户、降低成本、扩展PC连接外设范围的目的。它可以为外设提供电源，而不像普通的使用串、并口的设备需要单独的供电系统。另外，快速是USB技术的突出特点之一，USB的最高传输率可达12Mbps比串口快100倍，比并口快近10倍，而且USB还能支持多媒体。

　　USB2.0的数据传输率比USB1.1快40倍，达480Mbps(60MB/s)，与目前的USB1.1设备兼容，预计2001年年底OEM厂商开始采购英特尔集成有USB2.0控制器的芯片、2002年中期伴随ICH4正式推出USB2.0产品。

　　5.IEEE1394总线

　　IEEE1394是一种串行接口标准，这种接口标准允许把电脑、电脑外部设备、各种家电非常简单地连接在一起。从IEEE1394可以连接多种不同外设的功能特点来看，也可以称为总线，即一种连接外部设备的机外总线。IEEE1394的原型是运行在AppleMac电脑上的FireWire(火线)，由IEEE采用并且重新进行了规范。它定义了数据的传输协定及连接系统，可用较低的成本达到较高的性能，以增强电脑与外设如硬盘、打印机、扫描仪，与消费性电子产品如数码相机、DVD播放机、视频电话等的连接能力。

　　由于要求相应的外部设备也具有IEEE1394接口功能才能连接到1394总线上，所以直到1995年第3季度Sony推出的数码摄像机加上了IEEE1394接口后，1394才真正引起广泛的注意。采用1394接口的数码摄像机，可以毫无延迟地编辑处理影像、声音数据，性能得到增强。数码相机、DVD播放机和一般消费性家电产品，如VCR、HDTV、音响等也都可以利用IEEE1394接口来互相连接。电脑的外部设备，例如硬盘、光驱、打印机、扫描仪等，也可利用IEEE1394来传输数据。机外总线将改变当前电脑本身拥有众多附加插卡、连接线的现状，它把各种外设和各种家用电器连接起来。电脑也成为一种普通的家电。

　　当电脑家电化之后，未来的电脑将如同现在的电视机一样，消费者可能只需拿起遥控器便可快速完成上Internet、玩游戏、控制视听影音器材甚至控制家里的电灯、电话等电器，真正实现居室智能化。

　　USB2.0和IEEE1394有什么区别呢?它们最大的区别是接口不同、传输速率不同和可连接设备数量不同：USB2.0采用USB接口、480Mbps、可连接127台设备，而IEEE1394规格为400Mbps、可连接63台设备，不过，IEEE1394设备间可直接通信，不需要PC存在。

　　在计算机系统中，各个功能部件都是通过总线交换数据，总线的速度对系统性能有着极大的影响。而也正因为如此，总线被誉为是计算机系统的神经中枢。但相比CPU、显卡、内存、硬盘等功能部件，总线技术的提升步伐要缓慢得多。在PC发展的二十余年历史中，总线只进行三次更新换代，但它的每次变革都令计算机的面貌焕然一新。在下面的文字中，我们将向大家介绍计算机系统总线的详细发展历程，包括早期的PC总线和ISA总线、PCI/AGP总线、PCI-X总线以及目前主流的PCIExpress、HyperTransport高速串行总线。

　　PC总线与ISA总线

　　PC总线是最古老的总线之一，虽然在它之前还有诸如MCA、VESA在内的多种总线规格，但它却是第一种被认可为广泛标准的总线技术。PC总线最早出现在IBM公司1981年推出的PC/XT电脑中，它基于8位结构的8088处理器，也被称为PC/XT总线。

　　PC总线沿用了三年多时间，直到1984年，IBM推出基于16位英特尔80286处理器的PC/AT电脑，系统总线才被16位的PC/AT总线所代替。而这个时候，PC产业已初具规模，加之IBM允许第三方厂商开发兼容产品，PC/AT总线规范也被逐渐标准化，并衍生出著名的ISA总线(IndustryStandardArchitecture，工业标准架构)。

　　与PC/AT总线不同，ISA总线采用8位和16位模式，它的最大数据传输率为8MBps和16MBps—今天来看这样的性能低得不可思议，但在当时8MBps的速率绰绰有余，完全可满足多个CPU共享系统资源的需要。既然是标准化的总线技术，ISA就基本不存在什么兼容性问题，后来的兼容PC也无一例外都采用ISA技术作为系统总线。ISA总线一直贯穿286和386SX时代，在当时，16位X86系统对总线性能并没有太高的要求，ISA也没有遭遇任何麻烦。但在32位386DX处理器出现之后，16位宽度的ISA总线就遇到问题，总线数据传输慢使得处理器性能也受到严重的制约。有鉴于此，康柏、惠普、AST、爱普生等九家厂商协同将ISA总线扩展到32位宽度，EISA)总线由此诞生—这是发生在1988年的事情。

　　扩展：总线的故障分类

　　计算机的总线类故障按其与总线的关系来划分，主要有总线设计缺陷所产生的故障、总线控制器故障、总线接口类故障、总线设置类故障、总线设备故障几类。

　　1、总线设计缺陷故障

　　一般来说，总线本身设计缺陷所产生的故障对于一般电脑爱好者而言无法凭自身的力量来解决，因此一些主板芯片组厂家会采用收回主板或增加补丁的方法来克服以上的缺陷。另外主板制造厂家在生产过程中由于其设计的不合理(如元器件布局布线的不合理造成总线系统的抗电磁干扰性能不稳定)，制造工艺的不完善，以及采用的元器件的不合格等等都会造成主板的总线故障。此外总线本身的故障还包括总线控制权的故障。

　　2、总线控制器故障

　　我们在此所说的总线控制器故障指的是总线控制器芯片本身的制造缺陷或后天(如厂家的焊接质量及用户在使用过程中由于使用不当造成的总线控制器或其外围电路及布线损坏)而造成的总线故障类型。另外对于采用增加插卡来使用的总线控制器，其金手指与主板间的接触不良而造成该总线控制器无法正常使用的，我们也可将其归于总线控制器故障一类。当然，总线控制器周边的外围元器件的损坏或质量缺陷也应属于总线控制器的故障类别。3、总线接口类故障

　　一些总线为了与外围设备相连接采用控制接口卡是不可避免的。而接口在使用中由于使用不当很可能造成插口变形及接触不良，插口与主板间的连接线断裂，插口自身插针断裂或歪斜等故障。

　　4、总线设置类故障

　　总线设备要想正常使用，在计算机中对总线设备的正确设置也是非常重要的，特别是在CMOS中对总线设备的设置。如果设置不合理，很可能造成总线设备不能正常使用的故障，例如在CMOS中对IDE设备的设置不合理，很可能造成电脑无法正常使用甚至硬件设备损坏。另外对于操作系统中的关于总线设备的一些设置不正确也会造成总线设置类故障，不光是系统属性中的设置，一些硬件控制驱动程序或设备控制类软件的不合理设置都有可能引发总线设置类故障。除此之外，一些总线控制器自身在安装使用时也需要一些正确的设定才能很好地使用，例如IDE设备的主从盘问题、SCSI设备的ID号问题等等。

　　5、总线设备故障

　　总线和总线设备总是互不可缺的，而由此派生出来的总线设备类故障肯定千奇百怪。在此我们仅将总线设备与总线之间的关系而产生的故障类型划分入总线设备类故障之列。例如总线设备本身的接口与总线接口的不兼容，由于总线设备的原因造成的总线工作不正常等等。

　　总线故障的维修原则

　　无论是总线自身的故障还是总线接口或设置类故障我们只要掌握了一些必备的维修维护准则，那么肯定事半功倍。

　　1、了解故障起因，看准故障部位

　　对于任何计算机故障而言，在维修前一定要了解清楚故障的起因并仔细分析大概判定准故障产生的部位，做到有的放矢。

　　2、注意系统设置，分清软硬故障

　　出了总线故障该怎么办？很重要一点就是，许多总线类故障并不是由于总线设备的损坏而造成的，而是由于你系统或软件设置不当造成的。特别是对于CMOS设置而言，如果大家对其不太了解，可参看主板说明书，如果还不太明白，可以选择CMOS中的LoadBIOSDefaultSetup来使用BIOS的缺省设置。另外对于较新的ATA66/100总线功能，如果你的一些设备太老或对它支持不好，那么你还是不要打开系统设置中的DMA选项为妙，另外一些驱动程序和硬件的兼容性不好或自身有BUG等也会造成安装后总线及总线设备工作不正常的情况。

　　3、掌握总线知识，做到有的放矢

　　无论是修什么设备，如果你对该设备缺乏起码的了解，那么维修就无从谈起。对于总线的一些基本知识大家不断了解和学习电脑知识是很重要的，特别是对于初学者而言更应该如此。

　　4、不忘仔细观察，注意安装质量

　　无论你维修的电脑的水平有多高，在维修电脑设备时不对故障设备仔细观察分析而是急急忙忙盲目下手，那么肯定故障会让你“吃亏”走不少弯路，仔细地观察总线控制器及其外围元器件的使用情况、接口是否损坏等等必不可少。另外维修时如果一时不能了解一些故障的起因，那么大家可先仔细地检查一下电脑各部件之间的连接安装情况，肯定会让你在维修时柳暗花明，必要的时候清理干净灰尘之后再对总线设备进行重新插接几次。

　　总线故障实例分析

　　了解总线的一些故障实例肯定会让你在解决电脑故障时起到举一反三的作用。

　　1、一额外加有ATA66控制芯片的BX主板，在安装SCSI卡SCSI硬盘时造成系统不能正常运行的故障。

　　故障分析：该机一直使用正常，但由于该用户购买了一块SCSI硬盘，安装上SCSI硬盘后开机，在通过CMOS自检后系统死机。将该SCSI卡拿到其它型号BX主板上工作正常，由于该BX主板使用的ATA66总线控制器芯片在加载了主板的此项补丁之后在系统属性中被显示为SCSI控制卡，初步可断定问题由这块SCSI总线控制卡与BX主板集成的'ATA66总线控制器产生冲突所致。

　　大家知道，一个系统最多可安装四块SCSI适配卡，而SCSI卡有个抢中断问题，一般SCSI卡可通过卡上面的跳线设为四种不同的中断类型即INTA/INTB/INTC/INTD，默认为INTA，如遇SCSI问题大家可更换其跳线试试，一般都能见效。如此法无用，那么删除或禁用主板新增的ATA66控制程序之后SCSI卡应可正常安装，此外用户如果不想舍弃ATA66功能可换块SCSI卡试试。大家需要注意的是对于一些主板上外加的ATA66/100控制芯片还很容易和系统或IDE设备发生冲突造成系统或设备无法正常使用，对于这种情况大家可更新操作系统或BIOS或使用更新的驱动或注意一下IDE设备和ATA66/100功能的安装启用顺序。

　　2、一台电脑装上装有50×光驱，当在打开光驱的DMA功能后，造成启动系统时死机故障。

　　故障分析：此光驱支持ATA33功能，在打开DMA功能后应该能正常运行，打开电脑机箱检查IDE连线设备连接情况，光驱被单独接在IDE2接口上应该正确，试着更换连接数据线后故障依旧，判断该光驱对DMA功能支持不好，由于无法启动进入系统便取下光驱连线顺利进入系统后消除掉DMA选项上的“钩”，故障得到排除。通过这个事例，个人认为，使用光驱的DMA选项并不一定能对光驱的性能起到什么提升作用，对于一些系统而言应慎用光驱此功能。

　　3、一台PⅢ级电脑，出现硬盘故障，故障表现为点击硬盘盘符即出现系统死机的故障。

　　故障分析：这个问题较特殊，先是对其进行了一下系统杀毒处理，无效，发现在DOS下进入硬盘分区系统正常，便怀疑是不是Windows操作系统使用日久出了问题，重新安装了操作系统，故障现象解决，但当重新选中硬盘的DMA选项支持后，再次出现鼠标点击硬盘盘符时死机故障。遂打开机箱仔细检查硬盘的连接情况，该硬盘为一支持ATA100的30G硬盘，单独接在IDE1接口上，试着更换了ATA66连接线及其它厂家的硬盘故障依旧，只好取消硬盘的ATA66支持功能。然而为什么一选中ATA66/100功能支持系统就会死机呢？突然想到这块主板使用的是单独的ATA100控制芯片进行支持，仔细观察了一下它的ATA100功能芯片发现并无异样，用手摸一摸——有些烫手，怎么会这样？原来此芯片被设计得离CPU较近而其热稳定性较差被温度越来越高的CPU热量一“感化”工作便有些不稳定了，试着给CPU更换更大功率更强劲的散热风扇后故障得以解决。通过此例故障，大家可明白许多电脑故障的成因并不一定在部件本身。

　　4、一用户在支持AGP2×的主板上使用了新购的AGP4×的Geforce2MX显卡后，出现随机性花屏故障，且运行一些大型软件或3D游戏系统便自行重新启动。

　　故障分析：这个问题很可能是AGP2×对AGP4×总线的显卡支持不好，例如AGP2×显卡插槽的供电能力不足会造成AGP4×显卡不能正常使用。将这块显卡插到其它牌子同类主板上使用后无问题，看样子是这块主板的AGP供电能力不足造成的，试着将其在采用更好电源的机器中使用，情况无明显好转，只好更换主板了事。通过这个事例初学者可以明白，供电情况和能力对总线设备的稳定工作至关重要。另外由于新一代AGP显卡越来越大的供电需求，大家在采购这种显卡的时候一定要注意它们与你的主板AGP总线的匹配与兼容性问题。

　　5、一MVP3主板Windows97操作系统的电脑，其先锋32×光驱在进入Windows系统时提示“IDEBUSMASTER错误”并在Windows系统中出现盘符经常丢失的故障。

　　故障分析：IDEBUSMASTER(总线主控)是ATA33/66/100在Windows系统中的驱动控制程序，提示其错误很可能是它与光驱等设备存在冲突所致，更新安装VIA四合一驱动后不再出现“IDEBUSMASTER错误”的提示，光驱盘符也恢复正常，故障得到解决。通过这个事例，我们想告诉初学者的是，一些老主板及非INTEL兼容主板中的IDEBUSMASTER程序与一些IDE设备会存在一些兼容性故障，对于这些问题大家可通过安装厂家所提供的主板或IDE设备补丁或诸如VIA四合一驱动等来解决。

　　6、一电脑在更换主板重新启动电脑后出现电源灯亮但系统不自检显示器黑屏的故障。

　　故障分析：打开机箱，仔细观察，发现CPU风扇正常运转，关掉电源后仔细检查板卡的安装质量，重点重新安装内存条及显卡，检查主板的相关跳线情况，确认无误，遂采用“最小系统法”排除故障。去掉硬盘光驱等的连接线，只保留主板、CPU、内存、显卡的最小系统，开机后系统顺利开启。便重点检查光驱和硬盘的连接情况，当装上光驱后上述故障重新出现，该光驱单独接在IDE2总线接口上，检查发现，该光驱连接用的IDE线接头上无防反插的凸块，难道是接反了？仔细一看果不其然，正确上好后系统正常起动。通过此例，初学者可明白连接线连接的正确性很重要。

　　7、一台MX200，HX主板的电脑在更换为MVP4主板后出现软驱不能使用；PCI声卡失踪；显卡不能正常安装——每次装完驱动后重启电脑后电脑只能上16色。

　　故障分析：一般说来，在老系统上更换主板后都有可能出现这类故障，因为更换主板后，原有的Windows系统会对新的主板系统正确使用造成冲突，特别是造成新的主板总线控制设备驱动不能正常的装配。大家可试着删除掉“设备管理器”中带黄色“！”的项目及“PCIBUS”和显卡声卡的驱动后重启电脑。Windows即可重新安装新的各种总线控制设备。如果此法依然不能很好的解决此类故障，那么建议你最好重新安装Windows！