总线分类简介与系统总线发展史

时间:2024-04-08 15:09:28

1. 计算机总线分类

根据应用范围可以分为以下几类:(注意 并没有一定的划分标准,有些概念或类型涵盖范围也互有交叉)

1.1 系统总线

如今一般就是指 PCI/PCIe 总线
这是Intel主导发展的总线标准。什。PCI/PCIe 总线 ,就相当于x86架构机器的脊髓。其他内部总线、外部总线,都是挂在系统总线上的。USB、SATA、1394,统统是 PCI/PCIe 总线的下级。主要因为PCI/PCIe 总线带宽高;拥有硬件探测能力;改进的标准能热插拔。顺带提一下,因为PCI/PCI总线的硬件探测能力,加上微软定义的几套PC制造标准,我们才能一张xp盘装无数的x86机器。
系统总线按功能逻辑上可以分为地址总线,数据总线,控制总线 一般一种系统总线标准应该含有地址总线,数据总线,控制总线三种功能。
PCI总线的地址总线与数据总线是分时复用的。

1.2 片内总线

芯片内部的总线

1.3 内部总线

芯片间的总线。例如网卡需要一片eeprom来存唯一的MAC地址。很多pci卡上都能找到这些小flash。某些pci卡还有温度传感器。网卡的MAC和PHY之间也要有总线来读取链接速度、是否link等信息。控制这些小芯片使用诸如I2C SPI总线,即所谓的内部总线。

1.3.1 I2C

1.3.2 SPI

1.3.3 UART

4个pin(VCC, GND, RX, TX), 用的TTL电平, 低电平为0(0V),高电平为1(3.3V或以上)。接设备的时候,一般只接GND RX TX。不会接Vcc或者+3.3v的电源线,避免与目标设备上的供电冲突。

1.3.4 Local Bus

Local Bus一般指PCI板上CPU/DSP的总线,没有协议标准,可以说是一种自定义总线
所谓local bus 其实就是地址线和数据线加一些控制信号。Local Bus(数据/地址复用总线解复用后的Device Bus叫Local Bus)总线一般采用数据/地址线复用的形式,通常为32位宽,使用时需要将总线的数据和地址分离出来再分别接到目标器件的数据和地址端口,如连接到低速设备时还需要通过Buffer起来来进行驱动和隔离。在早期的设计中,通过用信号锁存器来分离总线中的数据和地址(如经典锁存器SN74LVC16373),不过现在基本上都是通过逻辑器件CPLD来进行解复用的。CPLD对Device bus总线进行了解复用后连接到FPGA、FLASH和NVRAM(CPLD可以对Local Bus总线的大小端模式进行切换

1.4 外部总线

诸如USB SATA IDE 1394 以太网口,这些暴露给普通用户插的,就是外部总线。它们算是PCI/PCIe总线的下级。例如在PCI/PCIe 总线上,USB控制器是pci设备。在USB总线上,USB控制器又是头头,U盘是设备。U盘里的数据想去cpu,得经由 usb总线 -->pci总线–>前端总线–>CPU.

1.4.1 网口

1.4.2 USB

1.4.3 COM

我们台式机上面常用的口,9个pin, 用的RS232电平, 它是负逻辑电平,它定义+5+12V为低电平,而-12-5V为高电平。

1.4.4 SATA

Serial ATA的缩写,即串行ATA。这是一种完全不同于并行ATA的新型硬盘接口类型,由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
与并行ATA相比,SATA具有比较大的优势。首先,Serial ATA以连续串行的方式传送数据,可以在较少的位宽下使用较高的工作频率来提高数据传输的带宽。Serial ATA一次只会传送1位数据,这样能减少SATA接口的针脚数目,使连接电缆数目变少,效率也会更高。实际上,Serial ATA 仅用四支针脚就能完成所有的工作,分别用于连接电缆、连接地线、发送数据和接收数据,同时这样的架构还能降低系统能耗和减小系统复杂性。其次,Serial ATA的起点更高、发展潜力更大,Serial ATA 1.0定义的数据传输率可达150MB/sec,这比目前最块的并行ATA(即ATA/133)所能达到133MB/sec的最高数据传输率还高,而目前SATA II的数据传输率则已经高达300MB/sec。

1.5 前端总线

北桥是PCI/PCIe总线的发源地,而前段总线就是CPU和北桥连接总线了。。但是由于技术的进步,FSB已经被取代(或逐步取代),AMD很早就开始采用自己的HyperTransport(后续版本更改为HyperTransport Link简称HT link)代替了FSB来提高cpu与内存等芯片的数据传输速度,而intel亦采用QuickPathInterconnect(QPI)技术。但是总体上讲,这两种技术都是FSB的进化。对于处理器cpu而言,也称为外部数据总线.

1.6 现场总线

现场总线(Field bus)是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线,它主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制系统之间的信息传递问题。

1.6.1 .RS422

最大传输速率10Mbps
  最大传输距离1200米,传输速率100kbps

RS422由RS232发展而来,改进了RS232通信距离短、速度低的缺点,采用差动传输。差动工作是同速率条件下传输距离远的根本原因,这正是它与RS232的根本区别,因为RS232是单端输入输出。

RS422四线接口由于采用单独的发送和接收通道,因此不必控制数据方向。RS422的最大传输距离为4000英尺(约1219米),最大传输速率为10Mb/s。其平衡双绞线的长度与传输速率成反比,在100kbps速率以下,才可能达到最大传输距离,只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s。RS422需要终接电阻,要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻,即一般在300米以下不需终接电阻,终接电阻接在传输电缆的最远端。

1.6.2 CAN

最大传输速率1Mbps,传输距离40米
  最大传输距离10000米,传输速率5kbps
  控制器局域网(ControllerAreaNetwork,简称CAN)最初是德国Bosch公司于1983年为汽车应用而开发的,一种能有效支持分布式控制和实时控制的串行通讯网络,属于现场总线(FieldBus)的范畴。1993年11月,ISO正式颁布了控制器局域网CAN国际标准(ISO11898),为控制器局域网标准化、规范化推广铺平了道路。目前它已经成为国际上应用最广泛的开放式现场总线之一。

CAN总线特点:具有实时性强、传输距离较远、抗电磁干扰能力强、成本低等优点;采用双线串行通信方式,检错能力强,可在高噪声干扰环境中工作;具有优先权和仲裁功能,多个控制模块通过CAN控制器挂到CAN-bus上,形成多主机局部网络;可根据报文的ID决定接收或屏蔽该报文;可靠的错误处理和检错机制;发送的信息遭到破坏后,可自动重发;节点在错误严重的情况下具有自动退出总线的功能;报文不包含源地址或目标地址,仅用标志符来指示功能信息、优先级信息。

2 系统总线发展历程

该部分为以前保存的转载,但我找不到出处了!!
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PCI Express、HyperTransport高速串行总线。

2.1 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(Industry Standard Architecture,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(Extended Industry Standard Architecture,扩展工业标准架构)总线由此诞生—这是发生在1988年的事情。
EISA总线的工作频率仍然保持在8MHz水平,但受益于32位宽度,它的总线带宽提升到32MBps。另外,EISA可以完全兼容之前的8/16位ISA总线,用户已有扩展设备可继续使用,一定程度受到用户的欢迎。然而,EISA并没有重复ISA的辉煌,它的成本过高,且速度潜力有限;更要命的是,在还没有来得及成为正式工业标准的时候,更先进的PCI总线就开始出现,EISA也就成为附庸。不过,EISA总线并没有因此快速消失,它在计算机系统中与PCI总线共存了相当漫长的时光,直到2000年后EISA才正式彻底退出—而此时距EISA标准的提出已经过去了12年。

2.2 庞大的PCI总线家族

2.2.1 PCI

PCI总线诞生于1992年。英特尔推出486处理器,这个时候,EISA总线成为瓶颈,因为CPU的速度已经明显高于总线速度,但受到EISA的限制,硬盘、显卡和其它外围设备都只能慢速发送和接收数据,整机性能受到严重影响。为了解决这个问题,英特尔公司提出32位PCI总线的概念,并迅速获得认可成为新的工业标准。

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第一个版本的PCI总线工作于33MHz频率下,传输带宽达到133MBps,比ISA总线和EISA总线有了巨大的改进,很好满足当时计算机系统的发展需要。而且PCI采用了独特的中间缓冲器设计,显卡、声卡、网卡、硬盘控制器等高速外围设备都可以直接挂在PCI总线中,再与CPU实现通讯,这种做法不仅满足了当时配件对系统总线的性能要求,也提供了相当的灵活性,其设计思想一直延续至今。在PCI发布一年之后,英特尔公司紧接着提出64位的PCI总线,它的传输性能达到266MBps,但主要用于企业服务器和工作站领域;由于这些领域对总线性能要求较高,64位/33MHz规格的PCI很快又不够用了,英特尔遂将它的工作频率提升到66MHz。而随着X86服务器市场的不断扩大,64位/66MHz规格的PCI总线理所当然成为该领域的标准,针对服务器/工作站平台设计的SCSI卡、RAID控制卡、千兆网卡等设备无一例外都采用64位PCI接口,乃至到今天,这些设备还被广泛使用。

2.2.2 AGP

不过,PC领域的32位总线一直都没有得到升级,工作频率也停留于33MHz,随着时间的推移,PCI总线又遇到新的瓶颈。1996年,3D显卡出现,揭开3D时代的序幕。由于3D显卡需要与CPU进行频繁的数据交换,而图形数据又往往较为庞大,PCI总线显得力不从心。看到这种情况,英特尔便在PCI基础上专门研发出一种专门针对显卡的总线标准,它就是大名鼎鼎的AGP总线(加速图形接口,Accelerated Graphics Port)。1996年7月,AGP 1.0标准问世,它的工作频率达到66MHz,具有1X和2X两种模式,数据传输带宽分别达到了266MBps和533MBps。AGP 1.0的出现,在一段时间内基本满足显卡与系统交换数据的需要,为早期的3D显卡广为使用,当然最流行的是AGP 2X模式,只能够支持1X模式的显卡非常罕见。
AGP 1.0大约只流行了两年时间,原因在于显卡技术发展日新月异,显卡单位时间要处理的数据呈几何级数成倍增长,AGP 2X提供的533MBps带宽很快又无法满足需要。1998年5月,英特尔公司发布AGP 2.0版规范,它的工作频率仍然停留在66MHz,但工作电压降低到1.5V,且通过增加的4X模式,将数据传输带宽提升到1.06GBps,这近乎是个飞跃性的进步。很自然,AGP 4X获得非常广泛的应用,这一点相信众人皆知。而与AGP 2.0同时推出的,还有一种针对图形工作站的AGP Pro接口,这种接口具有更强的供电能力,可驱动高功耗的专业显卡。很自然,AGP Pro成为专业显卡的接口标准,而一些高端PC主板也采用该接口,毕竟它可以完全兼容标准的AGP显卡,在应用上并无障碍。
AGP 2.0同样活跃了两年时间。2000年8月,英特尔公司推出AGP 3.0规范,它的工作电压进一步降低到0.8V,不过意义最重大的还是所增加的8X模式,这样,它便可以提供2.1GBps的总线带宽。可与前两代技术一样,AGP 8X标准没有辉煌太长时间,PCI Express总线的出现宣告PCI和AGP体系将被终结。但由于过渡不可能短时间完成,AGP 8X至今在市场上还非常活跃,尤其是在中低端领域还占据着主流地位。
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另一方面,PCI总线也早已无法满足PC扩展的需要,发展新技术势在必行。用于PC环境的32位/33MHz规格PCI总线只能提供133MBps带宽,而且要求所有的扩展设备共同分享,这在九十年代初也许没有什么问题,但时过境迁,PC系统发生了巨大的变化,各个设备的接口速度暴涨,如硬盘接口速率超过100MBps,加上千兆网卡、磁盘阵列卡等高性能设备,133MBps共享带宽早已成为严重的瓶颈。而服务器领域虽然使用64位/66MHz的PCI总线,但该领域的千兆网卡、SCSI硬盘或SCSI RAID系统更是带宽占用大户,PCI总线根本无法满足要求。在这种背景下,开发彻底代替PCI的新一代总线势在必行,对此服务器厂商与PC厂商持有不同的看法,这也导致PCI-X和PCI Express两大标准的同时出现—前者专门针对服务器/工作站领域,采用平滑升级的方式获得高性能,可以称为PCI技术的改良;而后者则是一种革命性的高速串行总线技术,主要用于PC系统中,这也是我们接下来两部分分别要讲述的内容。

2.2.3 PCI-X

PCI-X总线由康柏、惠普和IBM等三家服务器厂商于九十年代末共同发起,后来提交给PCI SIG组织修订。这项工作耗费了不短的时间,最终在2000年正式发布PCI-X 1.0版标准,PCI-X宣告诞生。
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PCI总线至今仍然是PC扩展设备的首选接口
在技术上,PCI-X并没有脱离PC体系,它仍使用64位并行总线和共享架构,但将工作频率提升到133MHz,由此获得高达1.06GBps的总带宽。如果四组设备并行工作,每组设备可用带宽为266MBps;如果只有两组设备并行,那么每组设备就可分得533MBps;而在连接一组设备的情况下,该设备便可以独自使用到全部的1.06GBps带宽。相对于64位PCI总线,PCI-X的提升相当明显,在它的帮助下,服务器内部总线资源紧张的难题得到一定的缓解。不过,PCI-X带来的变化不仅如此,它在总线的传输协议方面有许多重要的改良,例如PCI-X启用“寄存器到寄存器”的新协议—发送方发出的数据信号会被预先送入一个专门的寄存器内;寄存器可将信号保持一个时钟周期,而接收方只要在这个时钟周期内作出响应即可。而原来的PCI总线就没有这个缓冲过程,如果接收方无暇处理发送方的信号,那么该信号就会被自动抛弃,容易导致信号遗失。PCI-X的另一个重要优点在于,它可以完全兼容之前的64位PCI扩展设备,用户已有投资可以获得充分保障。平滑过渡的方式让PCI-X在服务器/工作站领域大获成功,并很快取代64位PCI成为新的标准。
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2.2.4 PCI-X总线已成为服务器主板的标准配备

PCI-X 1.0没有辉煌太长时间,基于PCI基础改良的性质让它不可能彻底解决带宽不足的问题。2002年7月,PCI-SIG推出更快的PCI-X 2.0规范,它包含较低速的PCI-X 266及高速的PCI-X 533两套标准,分别针对不同的应用。同样,PCI-X 2.0并没有对总线架构做什么大改动,而只是将工作频率分别提升到266MHz和533MHz,以此获得更高的传输效能。PCI-X 266标准可提供2.1GBps共享带宽,PCI-X 533标准则更是达到4.2GBps的高水平。这两者最多都可以支持8组设备,扩展力相当强大;如果系统只安装4组设备,那么*的PCI-X 533标准允许每个设备获得超过1GBps的总线带宽,这完全可满足多路千兆以太网、光纤通道、SAS RAID系统的需求。此外,PCI-X 2.0也保持良好的兼容性,它的接口与PCI-X 1.0完全相同,可无缝兼容之前所有的PCI-X 1.0设备和PCI扩展设备。很自然,PCI-X 2.0成功进入服务器市场并大获成功,直到现在它仍然在服务器市场占据主流地位。
受到PCI-X 2.0成功的鼓舞,PCI-SIG组织在2002年11月宣布将开发PCI-X 3.0标准、也就是PCI-X 1066。据悉,该标准将工作在1066MHz的高频上,共享带宽达到8.4GBps、每个设备至少都拥有1.06GBps带宽。但十分可惜,这项计划后来并没有下文,原因很可能在于遭遇来自PCI Express阵营的冲击。
注:PCI-SIG(PCI Special Interest Group,PCI特别兴趣组)于1992年成立,为管理 PCI规范的行业组织,拥有900多个企业成员,核心成员包括IBM、英特尔、AMD、惠普、微软、Phoenix、ServerWorks和德州仪器(Texas Instruments)等八家企业。
PCI Express
在服务器领域遭遇总线速度困扰的时候,PC系统也面临相同的问题,而业界也认识到诞生多年的PCI总线是时候退出应用舞台了。在2001年的春季IDF论坛上,英特尔公司提出3GIO(Third Generation I/O Architecture,第三代I/O体系)总线的概念,它以串行、高频率运作的方式获得高性能,而3GIO的体系设计也十分富有前瞻性,它将被设计为满足未来十年PC系统的性能需要。3GIO计划获得广泛响应,后来英特尔将它提交给PCI-SIG组织,于2002年4月更名为PCI Express并以标准的形式正式推出。它的效能十分惊人,仅仅是X16模式的显卡接口就能够获得惊人的8GBps带宽。更重要的是,PCI Express改良了基础架构,彻底抛离落后的共享结构,一个新的时代开始了。
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在工作原理上,PCI Express与并行体系的PCI没有任何相似之处,它采用串行方式传输数据,而依靠高频率来获得高性能,因此PCI Express也一度被人称为“串行PCI”。由于串行传输不存在信号干扰,总线频率提升不受阻碍,PCI Express很顺利就达到2.5GHz的超高工作频率。其次,PCI Express采用全双工运作模式,最基本的PCI Express拥有4根传输线路,其中2线用于数据发送,2线用于数据接收,也就是发送数据和接收数据可以同时进行。相比之下,PCI总线和PCI-X总线在一个时钟周期内只能作单向数据传输,效率只有PCI Express的一半;加之PCI Express使用8b/10b编码的内嵌时钟技术,时钟信息被直接写入数据流中,这比PCI总线能更有效节省传输通道,提高传输效率。第三,PCI Express没有沿用传统的共享式结构,它采用点对点工作模式(Peer to Peer,也被简称为P2P),每个PCI Express设备都有自己的专用连接,这样就无需向整条总线申请带宽,避免多个设备争抢带宽的糟糕情形发生,而此种情况在共享架构的PCI系统中司空见惯。
由于工作频率高达2.5GHz,最基本的PCI Express总线可提供的单向带宽便达到250MBps(2.5Gbps×1 B/8bit×8b/10b=250MBps),再考虑全双工运作,该总线的总带宽达到500MBps—这仅仅是最基本的PCI Express ×1模式。如果使用两个通道捆绑的×2模式,PCI Express便可提供1GBps的有效数据带宽。依此类推,PCI Express ×4、×8和×16模式的有效数据传输速率分别达到2GBps、4GBps和8GBps。这与PCI总线可怜的共享式133MBps速率形成极其鲜明的对比,更何况这些都还是每个PCI Express可独自占用的带宽。
PCI Express 1.0标准推出之后,实用化开发也随之启动。2004年6月,英特尔推出完全基于PCI Express设计的i915/925x系列芯片组,而nVIDIA和ATI两家显卡厂商也都在第一时间推出采用PCI Express ×16接口的显卡,PCI Express时代正式来临。不久以后,nVIDIA、VIA、SiS、ATI、Uli等芯片组厂商也都纷纷推出新一代PCI Express芯片组,移动平台也进入PCI Express时代。PCI Express取代PCI的运动开展得如火如荼,这也是我们今天看到的情况。
HyperTransport总线
在系统总线家族中,HyperTransport应该是一个另类,原因是它只是AMD自家提出的企业标准,设计目的是用于高速芯片间的内部联接,但随着AMD64平台的成功,HyperTransport总线的影响力也随之扩大,并成为连接AMD64处理器、北桥芯片和南桥芯片的系统中枢—在这样的架构中,PCI Express总线反而不再承担中坚角色,只是承担设备扩展的单一职能,HyperTransport便理所当然成为AMD64平台的系统总线。
尽管是2004年才开始得到广泛应用,但HyperTransport的历史却极为悠久。早在1999年,AMD就着手进行设计,当时它被称为“LDT(Lightning Data Transport)”,意思是传输数据像闪电一样快速。2000年5月,LDT 1.0版发布,并被更名为HyperTransport。诚如前面所言,AMD开发HyperTransport的主要意图是为当时还处于设计阶段的K8处理器服务,比如两枚K8处理器构建SMP系统、K8与芯片组、芯片组的南桥与北桥等芯片间连接都需要高速总线,HyperTransport针对这些特定的场合;再者,它也可以作为路由器芯片与交换机芯片、高性能服务器内部的互联总线,具有相当高的灵活性和可扩充性,这一点也为后来的实际应用所证实。
在基本工作原理上,HyperTransport与PCI Express如出一辙,都是通过串行传输、高频率运作获得超高性能—不过正确的说法应该颠倒过来,因为HyperTransport技术早于PCI Express,后者其实是参照HyperTransport而设计。基本的HyperTransport总线为两条点对点的全双工数据传输线路(一条为输入、一条为输出),它的物理频率只有400MHz,AMD引入了DDR双向触发技术,因此其数据传输频率相当于800MHz;如果同时使用8对这样的串行传输线路(也就是8位),HyperTransport的双向数据传输率可达到1.6GBps;而如果采用32位设计,HyperTransport便能够提供6.4GBps的超高带宽。在2000年,如此高速的总线绝对令外界感到疯狂,而事实最终证明AMD的远见。
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除了速度快之外,HyperTransport还有一个独有的优势,它可以在串行传输模式下模拟并行数据的传输效果。在当时,PC都是采用32位X86架构,系统内部数据都是以32位作为一个基本单位进行传输或处理;而改用串行总线后,接收方在接收数据时就得等32位数据全部到齐后才可进行转换和封包,这就给系统带来不必要的负担。HyperTransport总线很好地解决了这个问题,它采用一种特殊的分批方式,可以将32位数据预先分批组装—如果采用的是8位总线,那么32位数据会被分成4个批次发送,然后自动合为一体。这样在系统看来,数据都是以32位为单位传送的,它就能够直接调用,而不必像传统串行总线一样需要由系统干涉数据组装工作。
第一个采用HyperTransport总线的产品是nVIDIA在2001年推出的nForce芯片组,nVIDIA选择的是8位总线,南北桥带宽就达到800MBps—在当时,同类芯片组的南北桥带宽不过只有区区266MBps,nForce的高指标显得异常前卫。虽然nForce没有获得成功,但高性能的HyperTransport总线给外界留下深刻的印象。2002年,nForce2推出,这次nVIDIA取得了成功,HyperTransport真正进入实用阶段—不过,HyperTransport的真正辉煌还是在AMD的Opteron和Athlon 64推出以后。这两款处理器都采用32位、800Mz规格的HyperTransport总线与芯片组连接,总线带宽高达6.4GBps。由于Opteron和Athlon 64都直接整合了内存控制器,HyperTransport总线就只需要承担“显卡与CPU”以及“南桥I/O设备与CPU”之间的数据传输任务,6.4GBps带宽绰绰有余。此外,AMD为K8平台设计的AMD8000芯片组也采用HyperTransport技术,HyperTransport贯穿CPU、北桥和南桥,成为整套架构的中枢神经。不过VIA和SiS都拥有自己的南北桥总线技术,暂时未采用HyperTransport,nVIDIA的nForce3芯片组因采用单芯片设计,HyperTransport总线也与它无缘。
2004年2月,AMD推出HyperTransport 2.0,它的主要变化就是数据传输频率提升到1GHz,32位总线的带宽达到8GBps。AMD将它用于Opteron以及高端型号的Athlon 64 FX、Athlon 64处理器中,该平台的所有芯片组产品都迅速提供支持。带宽提升主要是为满足PCI Express总线的需求,我们知道,显卡的PCI Express ×16总线提供高达8GBps的带宽,而之前HyperTransport总线只能提供6.4GBps带宽,两者无法匹配,将HyperTransport提升到2.0标准非常有必要。此时,AMD的64位平台已经具有相当出色的竞争力,无论在服务器市场还是桌面市场,AMD平台都大举流行,而HyperTransport的影响力也日趋强大,在可见的将来,HyperTransport都将保持这样的发展势头。
从PC总线到ISA、PCI总线,再由PCI进入PCI Express和HyperTransport体系,计算机在这三次大转折中也完成三次飞跃式的提升。与这个过程相对应,我们看到计算机的处理速度、实现的功能和软件平台都在进行同样的进化,显然,没有总线技术的进步作为基础,计算机的快速发展就无从谈起。今天,业界站在一个崭新的起点:PCI Express和HyperTransport开创了一个今天看来近乎完美的总线架构,未来十年的计算机都将奔腾在这样的基础之上。而业界对高速总线的渴求也是无休无止,PCI Express 2.0和HyperTransport 3.0都将提上日程,相信它们将会再次带来令人惊喜的效能提升。

附:

电平标准(电信号)
TTL标准是低电平为0,高电平为1(+5V电平)。RS-232标准是正电平为0,负电平为1(±15V电平)。 RS-485与RS-232类似,但是采用差分信号负逻辑。

MAX232芯片是 TTL电平与RS232电平的专用双向转换芯片,可以TTL转RS-232,也可以RS-232转TTL。
PL2303、CP2102芯片是 USB 转 TTL串口的芯片,用USB来扩展串口(TTL电平)。

外频
外频看名字就知道,这是频率。频率是看不见的,前端总线是看得见的。其实外频,不就是给cpu的输入时钟嘛。比如给cpu一个66Mhz的时钟输入,cpu通过把这个输入通过PLL翻倍,成为我们熟悉的几个GHz的频率。早期外频和前端总线的频率一致,相当于外频x1,但是后来前端总线的频率也会在外频上翻倍,但应该低于cpu频率。
GIO技术介绍
第三代I/O是一种串行I/O互连规范,允许系统内的部件可以高速连接实现未来应用所需的高带宽,可以加快网卡和图形系统的数据传输速度。
PCI使用32或64条平行线传输数据,而3GIO使用的线路会更少,但速度会加快而且数据不需要同步。PCI-X利用一根线或者2、4、8、16、32、64根线来达到高互连速度,64组线缆中每根线的传输速率为17 MB/s,所以它的带宽为1.1GB/s,,除非用光纤,否则不可能有很大提高。而最初的3GIO开发完成后,每根3GIO线缆的数据传输速率至少是PCI-X技术的12倍,也就是说,单根3GIO线缆的速度可以达到206 MB/s,8线版本的为1.6GB/s,而32线的速度也就是6.4GB/s,大约是PCI-X技术的6倍,改进版本将会更强。相对来说,目前最快的以太网卡速度为120MB/s,最快的图形接口传输标准AGP 4×也不过1.06GB/s,因此3GIO技术有足够的带宽满足未来计算机设备的需要。
注:3GIO分两条插槽,一是原来的PCI,二是3GIO的新增部分,两部分的传输带宽加起来大于2.5GB/s。
3GIO的特性还包括以下几个方面:支持PCI-X协议、可实现PCI-X的QDR(4倍数据传输方式)、针对流式视频/音频的QOS(Quality of Service,服务质量)、支持线缆以及无线形式、改进电源管理、扩展编程模式、完全支持针对PCI标准开发的软件、完全兼容PCI标准硬件、支持PCI周边设备、简化的协议、改进容错能力(ECC以及CRC)。其中和其他总线相比最具有竞争力的就是对PCI协议和设备及基于PCI技术的软件的向下兼容性,使得升级的相关成本大大降低。