1. ISA、AGP、PCI是微機中【 】的標准
答案:3.匯流排
匯流排發展路:ISA-->PCI-->AGP-->PCI-E。
<1>、ISA匯流排
最早的PC匯流排是IBM公司1981年在PC/XT 電腦採用的系統匯流排,它基於8bit的8088
處理器,被稱為PC匯流排或者PC/XT匯流排。在1984年的時候,IBM 推出基於16-bit Intel 80286處理器的PC/AT
電腦,系統匯流排也相應地擴展為16bit,並被稱呼為PC/AT 匯流排。而為了開發與IBM PC 兼容的外圍設備,行業內便逐漸確立了以IBM PC
匯流排規范為基礎的ISA(工業標准架構:Instry Standard Architecture )匯流排。
ISA 是8/16bit 的系統匯流排,最大傳輸速率僅為8MB/s ,但允許多個CPU
共享系統資源。由於兼容性好,它在上個世紀80年代是最廣泛採用的系統匯流排,不過它的弱點也是顯而易見的,比如傳輸速率過低、CPU佔用率高、佔用硬體中斷資源等。後來在PC『98
規范中,就開始放棄了ISA 匯流排,而Intel 從i810 晶元組開始,也不再提供對ISA 介面的支持。
使用286和386SX以下CPU的電腦似乎和8/16bit ISA 匯流排還能夠相處融洽,但當出現了32-bit
外部匯流排的386DX處理器之後,匯流排的寬度就已經成為了嚴重的瓶頸,並影響到處理器性能的發揮。因此在1988年,康柏、惠普等9個廠商協同把ISA
擴展到32-bit,這就是著名的EISA(Extended ISA,擴展ISA)匯流排。EISA 匯流排的工作頻率仍舊僅有8MHz ,並且與8/16bit
的ISA匯流排完全兼容,由於是32-bit 匯流排的緣故,帶寬提高了一倍,達到了32MB/s .可惜的是,EISA
仍舊由於速度有限,並且成本過高,在還沒成為標准匯流排之前,在20世紀90年代初的時候,就給PCI 匯流排給取代了。
<2>、PCI匯流排
PCI是Peripheral Component
Interconnect(外設部件互連標准)的縮寫,它是目前個人電腦中使用最為廣泛的介面,幾乎所有的主板產品上都帶有這種插槽。PCI插槽也是主板帶有最多數量的插槽類型,在目前流行的台式機主板上,ATX結構的主板一般帶有5~6個PCI插槽,而小一點的MATX主板也都帶有2~3個PCI插槽,可見其應用的廣泛性。
PCI是由Intel公司1991年推出的一種局部匯流排。從結構上看,PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排,具體由一個橋接電路實現對這一層的管理,並實現上下之間的介面以協調數據的傳送。管理器提供了信號緩沖,使之能支持10種外設,並能在高時鍾頻率下保持高性能,它為顯卡,音效卡,網卡,MODEM等設備提供了連接介面,它的工作頻率為33MHz/66MHz。
最早提出的PCI 匯流排工作在33MHz 頻率之下,傳輸帶寬達到了133MB/s(33MHz X
32bit/8),基本上滿足了當時處理器的發展需要。隨著對更高性能的要求,1993年又提出了64bit 的PCI 匯流排,後來又提出把PCI
匯流排的頻率提升到66MHz 。目前廣泛採用的是32-bit、33MHz 的PCI 匯流排,64bit的PCI插槽更多是應用於伺服器產品。
由於PCI 匯流排只有133MB/s
的帶寬,對音效卡、網卡、視頻卡等絕大多數輸入/輸出設備顯得綽綽有餘,但對性能日益強大的顯卡則無法滿足其需求。目前PCI介面的顯卡已經不多見了,只有較老的PC上才有,廠商也很少推出此類介面的產品。當然,很多伺服器不需要顯卡性能好,因此使用古老的PCI顯卡。通常只有一些完全不帶有顯卡專用插槽(例如AGP或者PCI
Express)的主板上才考慮使用PCI顯卡,例如為了升級845GL主板。PCI顯卡性能受到極大限制,並且由於數量稀少,因此價格也並不便宜,只有在不得已的情況才考慮使用PCI顯卡。
<3>、AGP匯流排
AGP(Accelerate Graphical
Port),加速圖形介面。隨著顯示晶元的發展,PCI匯流排日益無法滿足其需求。英特爾於1996年7月正式推出了AGP介面,它是一種顯示卡專用的局部匯流排。嚴格的說,AGP不能稱為匯流排,它與PCI匯流排不同,因為它是點對點連接,即連接控制晶元和AGP顯示卡,但在習慣上我們依然稱其為AGP匯流排。AGP介面是基於PCI
2.1 版規范並進行擴充修改而成,工作頻率為66MHz。
AGP匯流排直接與主板的北橋晶元相連,且通過該介面讓顯示晶元與系統主內存直接相連,避免了窄帶寬的PCI匯流排形成的系統瓶頸,增加3D圖形數據傳輸速度,同時在顯存不足的情況下還可以調用系統主內存。所以它擁有很高的傳輸速率,這是PCI等匯流排無法與其相比擬的。
由於採用了數據讀寫的流水線操作減少了內存等待時間,數據傳輸速度有了很大提高;具有133MHz及更高的數據傳輸頻率;地址信號與數據信號分離可提高隨機內存訪問的速度;採用並行操作允許在CPU訪問系統RAM的同時AGP顯示卡訪問AGP內存;顯示帶寬也不與其它設備共享,從而進一步提高了系統性能。
AGP標准在使用32位匯流排時,有66MHz和133MHz兩種工作頻率,最高數據傳輸率為266Mbps和533Mbps,而PCI匯流排理論上的最大傳輸率僅為133Mbps。目前最高規格的AGP
8X模式下,數據傳輸速度達到了2.1GB/s。
AGP介面的發展經歷了AGP1.0(AGP1X、AGP2X)、AGP2.0(AGP
Pro、AGP4X)、AGP3.0(AGP8X)等階段,其傳輸速度也從最早的AGP1X的266MB/S的帶寬發展到了AGP8X的2.1GB/S。
AGP 1.0(AGP1X、AGP2X)
1996年7月AGP 1.0
圖形標准問世,分為1X和2X兩種模式,數據傳輸帶寬分別達到了266MB/s和533MB/s。這種圖形介面規范是在66MHz
PCI2.1規范基礎上經過擴充和加強而形成的,其工作頻率為66MHz,工作電壓為3.3v,在一段時間內基本滿足了顯示設備與系統交換數據的需要。這種規范中的AGP帶寬很小,現在已經被淘汰了,只有在前幾年的老主板上還見得到。
AGP2.0(AGP4X)
顯示晶元的飛速發展,圖形卡單位時間內所能處理的數據呈幾何級數成倍增長,AGP 1.0 圖形標准越來越難以滿足技術的進步了,由此AGP
2.0便應運而生了。1998年5月份,AGP 2.0
規范正式發布,工作頻率依然是66MHz,但工作電壓降低到了1.5v,並且增加了4x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了1066MB/sec,數據傳輸能力大大地增強了。
AGP Pro
AGP Pro介面與AGP 2.0同時推出,這是一種為了滿足顯示設備功耗日益加大的現實而研發的圖形介面標准,應用該技術的圖形介面主要的特點是比AGP
4x略長一些,其加長部分可容納更多的電源引腳,使得這種介面可以驅動功耗更大(25-110w)或者處理能力更強大的AGP顯卡。這種標准其實是專為高端圖形工作站而設計的,完全兼容AGP
4x規范,使得AGP 4x的顯卡也可以插在這種插槽中正常使用。AGP
Pro在原有AGP插槽的兩側進行延伸,提供額外的電能。它是用來增強,而不是取代現有AGP插槽的功能。根據所能提供能量的不同,可以把AGP Pro細分為AGP
Pro110和AGP Pro50。在某些高檔台式機主板上也能見到AGP Pro插槽,例如華碩的許多主板。
AGP 3.0(AGP8X)
2000年8月,Intel推出AGP3.0規范,工作電壓降到0.8V,並增加了8x模式,這樣它的數據傳輸帶寬達到了2133MB/sec,數據傳輸能力相對於AGP
4X成倍增長,能較好的滿足當前顯示設備的帶寬需求。
AGP介面的模式傳輸方式
不同AGP介面的模式傳輸方式不同。1X模式的AGP,工作頻率達到了PCI匯流排的兩倍—66MHz,傳輸帶寬理論上可達到266MB/s。AGP
2X工作頻率同樣為66MHz,但是它使用了正負沿(一個時鍾周期的上升沿和下降沿)觸發的工作方式,在這種觸發方式中在一個時鍾周期的上升沿和下降沿各傳送一次數據,從而使得一個工作周期先後被觸發兩次,使傳輸帶寬達到了加倍的目的,而這種觸發信號的工作頻率為133MHz,這樣AGP
2X的傳輸帶寬就達到了266MB/s×2(觸發次數)=533MB/s的高度。AGP
4X仍使用了這種信號觸發方式,只是利用兩個觸發信號在每個時鍾周期的下降沿分別引起兩次觸發,從而達到了在一個時鍾周期中觸發4次的目的,這樣在理論上它就可以達到266MB/s×2(單信號觸發次數)×2(信號個數)=1066MB/s的帶寬了。在AGP
8X規范中,這種觸發模式仍然使用,只是觸發信號的工作頻率變成266MHz,兩個信號觸發點也變成了每個時鍾周期的上升沿,單信號觸發次數為4次,這樣它在一個時鍾周期所能傳輸的數據就從AGP4X的4倍變成了8倍,理論傳輸帶寬將可達到266MB/s×4(單信號觸發次數)×2(信號個數)=2133MB/s的高度了。
目前常用的AGP介面為AGP4X、AGP
PRO、AGP通用及AGP8X介面。需要說明的是由於AGP3.0顯卡的額定電壓為0.8—1.5V,因此不能把AGP8X的顯卡插接到AGP1.0規格的插槽中。這就是說AGP8X規格與舊有的AGP1X/2X模式不兼容。而對於AGP4X系統,AGP8X顯卡仍舊在其上工作,但僅會以AGP4X模式工作,無法發揮AGP8X的優勢。
<4>、PCI-E介面
PCI
Express(以下簡稱PCI-E)採用了目前業內流行的點對點串列連接,比起PCI以及更早期的計算機匯流排的共享並行架構,每個設備都有自己的專用連接,不需要向整個匯流排請求帶寬,而且可以把數據傳輸率提高到一個很高的頻率,達到PCI所不能提供的高帶寬。相對於傳統PCI匯流排在單一時間周期內只能實現單向傳輸,PCI-E的雙單工連接能提供更高的傳輸速率和質量,它們之間的差異跟半雙工和全雙工類似。
PCI-E的介面根據匯流排位寬不同而有所差異,包括X1、X4、X8以及X16,而X2模式將用於內部介面而非插槽模式。PCI-E規格從1條通道連接到32條通道連接,有非常強的伸縮性,以滿足不同系統設備對數據傳輸帶寬不同的需求。此外,較短的PCI-E卡可以插入較長的PCI-E插槽中使用,PCI-E介面還能夠支持熱拔插,這也是個不小的飛躍。PCI-E
X1的250MB/秒傳輸速度已經可以滿足主流聲效晶元、網卡晶元和存儲設備對數據傳輸帶寬的需求,但是遠遠無法滿足圖形晶元對數據傳輸帶寬的需求。
因此,用於取代AGP介面的PCI-E介面位寬為X16,能夠提供5GB/s的帶寬,即便有編碼上的損耗但仍能夠提供約為4GB/s左右的實際帶寬,遠遠超過AGP
8X的2.1GB/s的帶寬。
盡管PCI-E技術規格允許實現X1(250MB/秒),X2,X4,X8,X12,X16和X32通道規格,但是依目前形式來看,PCI-E
X1和PCI-E X16已成為PCI-E主流規格,同時很多晶元組廠商在南橋晶元當中添加對PCI-E X1的支持,在北橋晶元當中添加對PCI-E
X16的支持。除去提供極高數據傳輸帶寬之外,PCI-E因為採用串列數據包方式傳遞數據,所以PCI-E介面每個針腳可以獲得比傳統I/O標准更多的帶寬,這樣就可以降低PCI-E設備生產成本和體積。另外,PCI-E也支持高階電源管理,支持熱插拔,支持數據同步傳輸,為優先傳輸數據進行帶寬優化。
在兼容性方面,PCI-E在軟體層面上兼容目前的PCI技術和設備,支持PCI設備和內存模組的初始化,也就是說過去的驅動程序、操作系統無需推倒重來,就可以支持PCI-E設備。目前PCI-E已經成為顯卡的介面的主流,不過早期有些晶元組雖然提供了PCI-E作為顯卡介面,但是其速度是4X的,而不是16X的,例如VIA
PT880 Pro和VIA PT880 Ultra,當然這種情況極為罕見。
2. PC匯流排有哪幾種XT匯流排、ISA匯流排、EISA匯流排、PCI匯流排這四種匯流排各有何特點
PC機的系統匯流排又可分為ISA、EISA、MCA、VESA、PCI、AGP等多種標准。
一、ISA/EISA/MCA/VESA匯流排
ISA(Instry Standard Architecture)是IBM公司為286/AT電腦制定的匯流排工業標准,也稱為AT標准。ISA匯流排的影響力非常大,直到現在仍存在大量ISA設備,最新的主板也還為它保留了一席之地。MCA (Micro Channel Architecture)是IBM公司專為PS/2系統開發的微通道匯流排結構。由於要求使用許可證,違背了PC發展開放的潮流,因此還未有效推廣即告失敗。
EISA(Extended Instry Standard Architecture),是EISA集團(由Compaq、HP、AST等組成)專為32位CPU設計的匯流排擴展工業標准,向下兼容ISA,當年在高檔台式機上得到一定應用。VESA(Video Electronics Standards Association),是VESA組織(由IBM、Compaq等發起,有120多家公司參加)按Local Bus(局部匯流排)標准設計的一種開放性匯流排,但成本較高,只是適用於486的一種過渡標准,目前已經淘汰。
二、PCI匯流排
90年代後,隨著圖形處理技術和多媒體技術的廣泛應用,在以Windows為代表的圖形用戶介面(GUI)進入PC機之後,要求PC具有高速的圖形及 I/O運算處理能力,這對匯流排的速度提出了挑戰。原有的ISA、EISA匯流排已遠遠不能適應要求,成為整個系統的主要瓶頸。1991年下半年,Intel 公司首先提出了PCI(Peripheral Component Interconnect)的概念,並聯合IBM、Compaq、AST、HP、等100多家公司成立了PCI集團。PCI是一種先進的局部匯流排,已成為局部匯流排的新標准,是目前應用最廣泛的匯流排結構。 PCI匯流排是一種不依附於某個具體處理器的局部匯流排,從結構上看,PCI是在CPU和原來的系統匯流排之間插入的一級匯流排,需要時具體由一個橋接電路,實現對這一層的智能設備取得匯流排控制權,以加速數據傳輸管理。
三、AGP匯流排
雖然現在PC機的圖形處理能力越來越強,但要完成細致的大型3D圖形描繪,PCI匯流排結構的性能仍然有限。為了讓PC的3D應用能力能同圖形工作站相比,Intel公司開發了AGP(Accelerated Graphics Port)標准,主要目的就是要大幅提高高檔PC機的圖形尤其 D圖形的處理能力。嚴格說來,AGP不能稱為匯流排,因為它是點對點連接,即連接控制晶元和AGP顯示卡。AGP在主內存與顯示卡之間提供了一條直接的通道,使得3D圖形數據越過PCI匯流排,直接送入顯示子系統。這樣就能突破由於PCI匯流排形成的系統瓶頸,從而達到高性能3D圖形的描繪功能。PCI及 AGP插槽外觀見圖1。標准介面的類型
在微機系統中採用標准介面技術,其目的是為了便於模塊結構設計,可以得到更多廠商的廣泛支持,便於「生產」與之兼容的外部設備和軟體。不同類型的外設需要不同的介面,不同的介面是不通用的。以前在8086/286機器上存在過的ST506和ESDI等介面標准都已經淘汰,目前在微機中使用最廣泛的介面是:IDE、EIDE、SCSI、USB和IEEE 1394五種。
一、 IDE/EIDE介面
IDE的原文是Integrated Device Electronics,即集成設備電子部件。它是由Compaq開發並由Western Digital公司生產的控制器介面。IDE採用了40線的單組電纜連接。由於把控制器集成到驅動器之中,適配卡已變得十分簡單,現在的微機系統中已不再使用適配卡,而把適配電路集成到系統主板上,並留有專門的IDE連接器插口。IDE由於具有多種優點,且成本低廉,在個人微機系統中得到了廣泛的應用。
增強型IDE (Enhanced IDE)是Western Digital為取代IDE而開發的介面標准。在採用EIDE介面的微機系統中,EIDE介面已直接集成在主板上,因此不必再購買單獨的適配卡。與IDE 相比,EIDE具有支持大容量硬碟、可連接四台EIDE設備、有更高數據傳輸速率(13.3MB/s以上)等幾方面的特點。為了支持大容量硬碟,EIDE 支持三種硬碟工作模式:NORMAL、LBA和LARGE模式。
二、Ultra DMA33和Ultra DMA66介面
在ATA-2標准推出之後,SFFC又推出了ATA-3標准。ATA-3標準的主要特點是提高了ATA-2的安全性和可靠性。ATA-3本身並沒有定義更高的傳輸模式。此外,ATA標准本身只支持硬碟,為此SFFC將推出ATA-4標准,該標准將集成ATA-3和ATAPI並且支持更高的傳輸模式。在 ATA-4標准沒有正式推出之前,作為一個過渡性的標准,Quantum和Intel推出了Ultra ATA(Ultra DMA)標准。
Ultra ATA的第一個標準是Ultra DMA33(簡稱UDMA33),也有人把它稱為ATA-3。符合該標準的主板和硬碟早在1997年便已經投放市場,目前幾乎所有的主板及硬碟都支持該標准。
Ultra ATA的第二個標準是Ultra DMA66(或者Ultra ATA-66)是由Quantum和Intel在1998年2月份提出的最新標准。Ultra DMA66進一步提高了數據傳輸率,突發數據傳輸率理論上可達66.6MB/s。並且採用了新型的CRC循環冗餘校驗,進一步提高了數據傳輸的可靠性,改用80針的排線(保留了與現有的電腦兼容的40針排線,增加了40條地線),以保證在高速數據傳輸中降低相鄰信號線間的干擾。
目前,有Intel 810、VIA Apollo Pro等晶元組提供了對Ultra DMA66硬碟的支持。部分主板也提供了支持Ultra DMA66硬碟的介面。而新出的大部分硬碟都支持Ultra DMA-66介面。
三、SCSI介面
SCSI的原文是Small Computer System Interface,即小型計算機系統介面。SCSI也是系統級介面(外觀如圖2),可與各種採用SCSI介面標準的外部設備相連,如硬碟驅動器、掃描儀、光碟機、列印機和磁帶驅動器等。採用SCSI標準的這些外設本身必須配有相應的外設控制器。SCSI介面早期只在小型機上使用,近年來也在PC機中廣泛採用。 最新的Ultra3 SCSI的Ultra160/m介面標准,進一步把數據傳輸率提高到160MB/s。昆騰也在1998年11月推出了第一個支持Ultra160/m介面標準的硬碟Atlas10K和Atlas四代。SCSI對PC來說應是一種很好的配置,它不僅是一個介面,更是一條匯流排。相信隨著技術的進一步發展, SCSI也會像EIDE一樣廣泛應用在微機系統和外設中。
四、USB介面
USB(Universal Serial Bus)介面(外觀如圖3)的提出是基於採用通用連接技術,實現外設的簡單快速連接,達到方便用戶、降低成本、擴展PC機連接外設的范圍的目的。目前PC中似乎每個設備都有它自己的一套連接設備。外設介面的規格不一、有限的介面數量,已無法滿足眾多外設連接的迫切需要。解決這一問題的關鍵是,提供設備的共享介面來解決個人計算機與周邊設備 的通用連接。
USB技術應用是計算機外設連接技術的重大變革。現在USB介面標准屬於中低速的界面傳輸,面向家庭與小型辦公領域的中低速設備。比如鍵盤、滑鼠、游戲桿、顯示器、數字音箱、數字相機以及Modem等,目的是在統一的USB介面上實現中低速外設的通用連接。PC主機上只需要一個USB埠,其他的連接可以通過USB介面和USB集線器在桌面上完成。USB系統由USB主機(HOST)、集線器(HUB)、連接電纜、USB外設組成。下一代的USB介面,數據傳輸率將提高到120Mbps~240Mbps,並支持寬頻寬數字攝像設備及新型掃描儀、列印機及存儲設備。
五、IEEE 1394介面
IEEE 1394是一種串列介面標准,這種介面標准允許把電腦、電腦外部設備、各種家電非常簡單地連接在一起。從IEEE 1394可以連接多種不同外設的功能特點來看,也可以稱為匯流排,即一種連接外部設備的機外匯流排。IEEE 1394的原型是運行在Apple Mac電腦上的Fire Wire(火線),由IEEE採用並且重新進行了規范。它定義了數據的傳輸協定及連接系統,可用較低的成本達到較高的性能,以增強電腦與外設如硬碟、列印機、掃描儀,與消費性電子產品如數碼相機、DVD播放機、視頻電話等的連接能力。由於要求相應的外部設備也具有IEEE 1394介面功能才能連接到1394匯流排上,所以,直到1995年第3季度Sony推出的數碼攝像機加上了IEEE 1394介面後,IEEE 1394才真正引起了廣泛的注意。
六、Device Bay
Device Bay是由Microsoft、Intel和Compaq公司共同開發的標准,這一技術可讓所有設備協同運作,包括CD-ROM、DVD-ROM、磁帶、硬碟驅動器以及各種符合IEEE 1394的設備。
由於Device Bay技術能夠處理類型廣泛的設備,所以它可創建一種新PC:主板將僅包括CPU,所有驅動器和設備都在外部與計算機相連,並包括所有數字家電,例如電視和電話。
盡管Device Bay的規范已於1997年制定完畢,但由於這一技術研發經費開銷過高,因此很可能會擱淺。迄今Microsoft還沒有準備在未來的操作系統中,支持DeviceBay的具體計劃。
3. EISA匯流排原理
EISA:支持體系結構為PC機,匯流排位數為16位,理論帶寬 5.33M實際帶寬11M,EISA自810以後消失!
4. EISA匯流排的介紹
EISA(Extended Instry Standard Architecture:擴展工業標准結構)是EISA集團為配合32位CPU而設計的匯流排擴展標准。它吸收了IBM微通道匯流排的精華,並且兼容ISA匯流排。但現今已被淘汰。
5. 系統匯流排:ISA、MCA、EISA 都是怎麼樣的區別
主板匯流排的種類<BR><BR> 主板有各種不同的匯流排,功能較差或不穩定的匯流排早已被淘汰。效率高、速度快且穩定的匯流排為我們現在的主板所採用,現將目前主板內部使用的匯流排介紹如下:<BR><BR> ISA匯流排:(XT/AT/386/486/586/686用)<BR><BR> 工業標准體系結構匯流排()。<BR><BR> SA匯流排為目前主板還在使用的匯流排,它是以前XT/AT機延用下來的介面,所以分:<BR><BR> XTISA匯流排(XT主板8bitI/O插槽)<BR><BR> ATISA匯流排(AT主板16bitI/O插槽)<BR><BR> EISA匯流排:<BR><BR> 增強的工業標准體系結構匯流排()。<BR><BR> EISA匯流排其主板I/O插槽為32bit與ISA匯流排I/O插槽共用,但ISA匯流排在上層,<BR><BR> EISA匯流排在下層,此種匯流排市面較少用。<BR><BR> MCA匯流排:<BR><BR> 微通道匯流排(Micro-ChannelBus)。<BR><BR> 為IBMPS/2I/O插槽使用,為32bit,但與ISA匯流排不兼容,此種匯流排市面較少用。<BR><BR> Local匯流排:(486用)<BR><BR> 局部匯流排(VLBus:)。<BR><BR> 視頻電子標准協會制訂,普遍用於486的主板及外圍設備介面,為32bit的i/o插槽。局部匯流排是與CPU的接腳直接相通的匯流排,故局部匯流排又稱為CPU匯流排。由於CPU的速度越來越快,接在擴展槽的擴展卡或外圍設備無法大幅度的提升速度,而造成穩定性和匹配性較差,因為與CPU掛接在同一條匯流排上,直接影響到CPU的工作效率,擴展槽不能超過三個,故目前局部匯流排的主板己被淘汰。<BR><BR> PCI匯流排:(486/586/686)<BR><BR> 外設部件互連匯流排()。<BR><BR> 是由Intel、IBM、DEC公司所制訂的,PCIBus與CPU中間經過一個橋接器(Bridge)電路,不直接與CPU相連的匯流排,故穩定性和匹配性較佳,提升了CPU的工作效率,擴展槽可達三個以上,為32bit/64bit的匯流排,是目前較新的586/686主板及外圍設備使用的標准介面。<BR><BR> USB匯流排<BR><BR> 通用串列匯流排(UniversalSerialBus)。<BR><BR> USB匯流排規格的制訂是由Intel、Microsoft等領導世界電腦硬體和軟體的大公司所主導,解決各種外圍設備接頭不統一的問題,可接127個外圍設備,是未來主板和外圍設備連接頭的改變,所以USB匯流排的未來電腦主機與外圍設備將具有這個全面制訂改良的標准介面。其他如提供多媒體的媒體匯流排(MediaBus)、提供給主機各系統的電力匯流排(PowerBus)、提供給較快外圍設備IEEE1394匯流排,及提供給686主板的3D圖形加速介面AGP匯流排等。<BR><BR> 2.概念薈萃<BR><BR> 匯流排<BR><BR> 微型計算機是由若干係統部件構成的,這些系統部件在一起工作才能形成一個完整的微型計算機系統。例如,80486或奔騰處理器不是一台微型計算機。微處理器不包含存儲器或輸入/輸出介面,形象地說,微處理會思考,但不能記憶,也不能聽或者說,這就要求用一些其它部件和微處理一起構成一台可用的微型計算機。通常,要構成一台微型計算機系統,一般先以各種大規模集成電路晶元核心組成插件(例如,CPU插件、存儲器插件、列印機介面插件、軟體適配器插件等);再由若干插件組成主機;最後再配上所需要的外部設備,組成一個完整的計算機系統。<BR><BR> 從所周知,微型計算機系統是一個信息處理系統,各部件之間存在大量的信息流動,因此,系統與系統之間,插件與插件之間以及同一插件上各晶元之間需要用通信線路連接起來。由於所有信號都要通過通信線路傳送,所以通信線的設置和連接方式是十分重要的。最直觀的方法是根據各大功能部件的需要分別設置與其它部件通信的線路,進行專線式的信息傳送。這種方式的傳送速率可以很高,只受傳輸線本身的限制,且信息傳送控制簡單,但整個機器所需要的傳送線的數量巨大,增加了復雜性,加重了發送信息部件的負載,同時這種方式不便於實現機器的模塊化。另一種方法是設置公共的通信線,即匯流排。所謂匯流排,就是指能為多個功能部件服務的一組信息傳輸線,它是計算機中系統與系統之間、或者各部件之間進行信息傳送的公共通路。<BR><BR> 晶元組(ChipSet)<BR><BR> 什麼叫晶元組(ChipSet),其實晶元就是一塊集成電路片,它是內部元件、功能和接腳比較多的晶元的集合體。早期的主板是由許多TTL晶元和一些LSI的晶元所組合而成,所以一塊大AT的主板就有一百多塊晶元元件,生產一塊主板不但耗時費力而且成本高。後來美國一家名叫晶技公司(Chips)把一百多塊晶元元件,濃縮為五塊大的晶元組和幾塊TTL晶元組合成的一塊叫BABYSize或稱小AT的主板。由於這種主板的晶元組把許多的晶元電路集合在一塊狹窄的晶元里,當材質和技術不成熟時,會造成高頻的干擾、溫度的增加和特性的匹配等不穩定的情況,所以小AT大概經過一兩年的改善,在技術、材質己有些突破,從而奠定了以後晶元組的基本結構。繼Chips公司以後相繼有幾十家公司投入設計和生產,故主板就有很多的品牌和編號(見生產晶元組廠商),早期小AT的主板有Chips、G2、Suntek、EFA等品牌。在"物相競擇,優勝劣汰"的市場競爭,這些品牌或己銷聲匿跡,或改頭換面,從事其他用途的開發設計。目前比較新的,功能比較多的晶元組採用BGA的封裝,可設計300多支接腳至800多支接腳。<BR><BR> BGA晶元組<BR><BR> BGA球形陣列的封裝是BallGridArray的縮寫,接腳的焊接是以球錫陣列方式排列,分布於晶元的背面,再加溫與電路板相連接,以增加晶元的接腳數,其封裝的腳數為QFP封裝的2.5倍。目前300支接腳至800支接腳晶元的腳距低於0.3mm時,即以BGA的封裝設計,如PentiumTX系列的晶元即為BGA的封裝,所以BGA是未來可縮小電路體積、降低成本和多接腳晶元的主要封裝,是未來半導體封裝業的主流,也是未來必然採用的高級封裝技術。<BR><BR> AGP匯流排<BR><BR> 當CPU的速度一直在加快的時候,CPU的的外圍設備,假如沒有跟著步伐提升速度的話,那麼整個系統的結構在速度上就失去了平衡,尤其是在面對當前圖形和影像龐大的數據處理時,PCI匯流排的結構已漸感沉重,無法負擔大量數據的處理。隨著PentiumIlCPU的推進,當前PClVGA無法跟進的瓶頸,使這些快速先進的CPU無用武之地,所以Intel公司為了使CPU與外界的管道暢通,發揮CPU的功能,制訂了AGP匯流排的規格。<BR><BR> 所謂AGP(AcceleratedGraphicsPort)加速圖形埠,其最主要的結構是在AGP晶元的顯示卡與主存之間建立的專用通道,使主存與顯示卡的顯示內存之間建立一條新的數據傳輸通道,讓影像和圖形數據直接傳送到顯示卡而不需要經過PCI匯流排。AGP匯流排為32bit數據和66MHz頻寬的匯流排,速度比PCI為快,為PCI匯流排的4倍,可將影像和圖形的數據直接由CPU置於主存中,再由快速的AGP系統晶元組與外界作影像和圖形數據的傳送,是未來配合PentiumIlCPU和在真正32位的WindowsNT操作系統環境之下一展身手,發揮其功能的主要結構。
6. ISA的Instry Standard Architecture
ISA即指指令集架構(Instruction Set Architecture)是與程序設計有關的計算機架構的一部分,包括本地數據類型、指令、寄存器、地址模式、內存架構、中斷和意外處理和外部 I/O 。一個 ISA 包括一系列 opcodes(機器語言)的一個規格,本地命令由一個特定的 CPU 設計來實現。
ISA插槽是基於ISA匯流排(Instrial Standard Architecture,工業標准結構匯流排)的擴展插槽,其顏色一般為黑色,比PCI介面插槽要長些,位於主板的最下端。其工作頻率為8MHz左右,為16位插槽,最大傳輸率16MB/sec,可插接顯卡,音效卡,網卡以及所謂的多功能介面卡等擴展插卡。其缺點是CPU資源佔用太高,數據傳輸帶寬太小,是已經被淘汰的插槽介面。 目前還能在許多老主板上看到ISA插槽,某些品牌的845E主板甚至875P主板上都還帶有ISA插槽,主要是為了滿足特殊行業用戶的需求。現在新出品的主板上,例如Intel915,945,G31,G41等,已經看不到ISA插槽的身影了。
ISA的發展最早的PC匯流排是IBM公司1981年在PC/XT 電腦採用的系統匯流排,它基於8bit的8088 處理器,被稱為PC匯流排或者PC/XT匯流排。在1984年的時候,IBM 推出基於16-bit Intel 80286處理器的PC/AT 電腦,系統匯流排也相應地擴展為16bit,並被稱呼為PC/AT 匯流排。而為了開發與IBM PC 兼容的外圍設備,行業內便逐漸確立了以IBM PC 匯流排規范為基礎的ISA(工業標准架構:Instry Standard Architecture )匯流排。
ISA 是8/16bit 的系統匯流排,最大傳輸速率僅為8MB/s ,但允許多個CPU 共享系統資源。由於兼容性好,它在上個世紀80年代是最廣泛採用的系統匯流排,不過它的弱點也是顯而易見的,比如傳輸速率過低、CPU佔用率高、佔用硬體中斷資源等。後來在PC『98 規范中,就開始放棄了ISA 匯流排,而Intel 從i810 晶元組開始,也不再提供對ISA 介面的支持。
使用286和386SX以下CPU的電腦似乎和8/16bit ISA 匯流排還能夠相處融洽,但當出現了32-bit 外部匯流排的386DX處理器之後,匯流排的寬度就已經成為了嚴重的瓶頸,並影響到處理器性能的發揮。因此在1988年,康柏、惠普等9個廠商協同把ISA 擴展到32-bit,這就是著名的EISA(Extended ISA,擴展ISA)匯流排。EISA 匯流排的工作頻率仍舊僅有8MHz ,並且與8/16bit 的ISA匯流排完全兼容,由於是32-bit 匯流排的緣故,帶寬提高了一倍,達到了32MB/s .可惜的是,EISA 仍舊由於速度有限,並且成本過高,在還沒成為標准匯流排之前,在20世紀90年代初的時候,就被PCI 匯流排給取代了。
ISA匯流排又稱AT匯流排,是在PC/AT微機上所配備的擴展系統匯流排。
PC/AT的擴展匯流排系統設計的最大速度為8MHz,比PC/XT匯流排幾乎快了近一倍,而最佳的數據傳輸率達20MB/s。不過80286 CPU的執行速度更快,因此要增加額外的等待周期,方能使擴展匯流排與CPU之間進行數據傳輸。改善的方式是在匯流排控制器中增加緩沖器,作為高速的微處理器與較低速的AT匯流排之間的緩沖器,從而使AT匯流排可以在比CPU低得多的環境下工作。
由於IBM-PC./XT/AT系統匯流排的開放性,全世界的PC機製造商紛紛向IBM靠攏,從而使IBM-PC系列風靡全球。為了滿足眾多PC兼容機廠商的要求,美國電氣和電子工程師學會(IEEE)成立了一個委員會,並確定以PC/AT匯流排為標准,稱之為工業標准體系結構ISA(Instry Standard Architecture),即ISA匯流排標准。
為了充分地發揮80286的優良性能,同時又要最大限度地與PC/AT匯流排兼容,ISA匯流排在原XT匯流排的基礎上,又增加了一個36腳的擴展槽,將數據匯流排擴展為16位,地址匯流排擴展為24位,將中斷的數目從8個擴充到15個,並提供了中斷共享功能,而DMA通道也由4個擴充到8個。從此,這種16位的擴展匯流排一直是各製造廠商嚴格遵守的標准,至今仍廣泛地使用。但目前市場上銷售的以Pentium為CPU的PC機,其主板已不提供這個插槽。
ISA匯流排擴展插槽由兩部分組成,一部分有62引腳,其信號分布及名稱與PC/XT匯流排的擴展槽基本相同,僅有很小的差異。另一部分是AT機的添加部分,由36引腳組成。這36引腳分成兩列,分別稱為C列和D列。