計算機的組件通過總線協(xié)同工作。了解 PCI 總線和 PCI 卡，例如上面的那個。查看更多 電腦硬件圖片.自幾十年前臺式計算機首次開發(fā)以來，計算機組件的功能和速度一直在穩(wěn)步增長。軟件制造商創(chuàng)建能夠利用最新進展的新應用程序 處理器速度 和硬盤容量，而硬件制造商則急于改進組件和設計新技術，以滿足高端軟件的需求。

　　然而，有一個元素經常被忽視 - 總線.從本質上講，總線是 計算機.擁有高速公交車與在汽車中擁有良好的變速箱一樣重要。如果你有一個 700 馬力的發(fā)動機和一個便宜的變速器，你就無法將所有的動力都帶到路上。有許多不同類型的巴士。

　　總線的概念很簡單 - 它允許您將組件連接到計算機的處理器。您可能想要連接的一些組件包括 硬盤、內存、音響系統(tǒng)、視頻系統(tǒng)等。例如，要查看計算機正在執(zhí)行的操作，通常使用 CRT 或 液晶顯示器 屏幕。您需要特殊的硬件來驅動屏幕，因此屏幕由 顯卡.圖形卡是一種小型印刷電路板，設計用于插入總線。圖形卡使用計算機總線作為通信路徑與處理器通信。

　　總線的優(yōu)點是它使零件更容易互換。如果您想獲得更好的顯卡，只需從總線上拔下舊卡并插入新卡即可。如果您的計算機上需要兩臺顯示器，請將兩個圖形卡插入總線。等等。

　　在本文中，您將了解其中一些巴士。我們將專注于稱為外圍組件互連(PCI)的總線。我們將討論PCI是什么，它是如何工作的以及如何使用它，我們將展望總線技術的未來。

　　系統(tǒng)總線與 PCI 總線

　　上圖顯示了各種總線如何連接到 CPU。20或30年前，處理器的速度非常慢，以至于處理器和總線是同步的——總線以與處理器相同的速度運行，機器中只有一條總線。今天，處理器運行得如此之快，以至于大多數 計算機 有兩輛或更多輛公共汽車。每輛公共汽車都專門用于某種類型的交通。

　　如今，典型的臺式電腦有兩個主要總線：

　　第二個是較慢的總線，用于與硬盤和聲卡等東西進行通信。這種類型的一種非常常見的總線稱為PCI總線。這些較慢的總線通過網橋連接到系統(tǒng)總線，網橋是計算機芯片組的一部分，充當交通警察，將來自其他總線的數據集成到系統(tǒng)總線上。

　　從技術上講，還有其他巴士。例如，通用串行總線 (USB) 是一種將相機、掃描儀和打印機等設備連接到計算機的方法。它使用細線連接到設備，許多設備可以同時共享該線。 火線 是另一輛公共汽車，今天主要用于攝像機和外部硬盤驅動器。

　　接下來，了解 PCI 總線的歷史。

　　PCI 歷史

　　原始IBM PC(大約1982年)中的原始PC總線寬度為16位，工作頻率為4.77 MHz。它正式被稱為ISA巴士。這種總線設計能夠以高達9 MBps(兆字節(jié)/秒)左右的速率傳遞數據，即使對于當今的許多應用來說也足夠快。

　　幾年前，ISA總線仍在許多上使用 計算機.該總線接受1980年代初為原始IBM PC開發(fā)的計算機卡。即使在有更先進的技術可以取代ISA總線之后，它仍在使用。

　　它的長壽有幾個關鍵原因：

　　與大量硬件制造商長期兼容。

　　在多媒體興起之前，很少有硬件外圍設備充分利用新總線的速度。

　　隨著技術的進步和ISA總線未能跟上，其他公共汽車被開發(fā)出來。其中的關鍵是擴展行業(yè)標準架構(EISA) - 在8 MHz時為32位 - 和Vesa Local Bus(VL-Bus)。VL-Bus(以創(chuàng)建該標準的視頻電子標準協(xié)會VESA命名)的酷之處在于，它是32位寬的，并且以本地總線的速度運行，這通常是處理器本身的速度。VL-Bus基本上直接連接到CPU。這對于單個設備甚至兩個設備都有效。但是將兩個以上的設備連接到VL-Bus可能會干擾CPU的性能。因此，VL-Bus通常僅用于連接 顯卡，一個真正受益于高速訪問 CPU 的組件。

　　在 1990 年代初期，英特爾引入了一種新的總線標準供考慮， 外圍組件互連 (PCI) 總線。PCI 在 ISA 和 VL-Bus 之間呈現了某種混合。它為連接的設備提供對系統(tǒng)內存的直接訪問，但使用網橋連接到前端總線，從而連接到 CPU。基本上，這意味著它能夠比VL-Bus具有更高的性能，同時消除了對CPU干擾的可能性。

　　在下一頁了解有關 PCI 總線和 PCI 卡開發(fā)的更多信息。

　　前端總線、后端總線和 PCI 卡

　　總線類型

　　HOWSTUFFWORKS.COM前端總線是一種物理連接，它實際上將處理器連接到 計算機，包括主存儲器(公羊)、硬盤和PCI插槽。如今，前端總線通常以400 MHz運行，而較新的系統(tǒng)則以800 MHz運行。

　　背面總線是處理器和 2 級之間的單獨連接 緩存.此總線的運行速度比前端總線快，通常與處理器的速度相同，因此所有緩存都盡可能高效地工作。多年來，后側巴士不斷發(fā)展。在 1990 年代，背面總線是將主處理器連接到片外緩存的電線。這個緩存實際上是一個單獨的芯片，需要昂貴的內存。從那時起，2級緩存已集成到主處理器中，使處理器更小，更便宜。由于緩存現在位于處理器本身上，因此在某些方面，后端總線不再是真正的總線。

　　PCI可以連接比VL-Bus更多的設備，最多五個外部組件。外部組件的五個連接器中的每一個都可以替換為兩個固定設備。 母板.此外，您可以在同一臺計算機上擁有多個 PCI 總線，盡管很少這樣做。PCI 橋接芯片獨立于 中央處理器的速度.這提供了更高程度的可靠性，并確保PCI硬件制造商確切地知道要設計什么。

　　PCI 最初使用 32 位寬路徑在 33 MHz 下工作。對標準的修訂包括將速度從33 MHz提高到66 MHz，并將位數翻倍至64。目前，PCI-X 以 64 MHz 的速度提供 133 位傳輸，以實現驚人的 1-GBps(每秒千兆字節(jié))傳輸速率!

　　PCI 卡使用 47 針腳。

　　PCI 卡使用 47 個引腳進行連接(主卡為 49 個引腳，無需 CPU 干預即可控制 PCI 總線)。由于硬件多路復用，PCI 總線能夠使用如此少的引腳，這意味著器件通過單個引腳發(fā)送多個信號。此外，PCI 支持使用 5 伏或 3.3 伏的設備。

　　盡管英特爾在1991年提出了PCI標準，但直到Windows 95(1995年)的到來才普及。對PCI的突然興趣是由于Windows 95支持一個名為的功能。 即插即用 (PnP)，我們將在下一節(jié)中討論。

　　即插即用

　　即插即用 (PnP) 意味著您可以連接設備或將卡插入您的 計算機 它會自動識別并配置為在您的系統(tǒng)中工作。PnP是一個簡單的概念，但計算機行業(yè)需要共同努力才能實現它。英特爾創(chuàng)建了 PnP 標準，并將其納入 PCI 設計中。但直到幾年后，主流操作系統(tǒng)Windows 95才為PnP提供了系統(tǒng)級支持。PnP的引入加速了對帶有PCI的計算機的需求，很快取代ISA成為首選總線。

　　要完全實現，PnP 需要三件事：

　　PnP 生物簡介 - 啟用 PnP 和檢測 PnP 設備的核心實用程序。BIOS 還會讀取 ESCD 以獲取現有 PnP 設備上的配置信息。

　　擴展系統(tǒng)配置數據 (ESCD) - 包含有關已安裝 PnP 設備的信息的文件。

　　PnP 操作系統(tǒng) - 任何支持 PnP 的操作系統(tǒng)(如 Windows XP)。操作系統(tǒng)中的 PnP 處理程序完成由 BIOS 為每個 PnP 設備啟動的配置過程。PnP 自動執(zhí)行幾個關鍵任務，這些任務通常是手動完成的，也可以使用硬件制造商提供的安裝實用程序完成。這些任務包括以下設置：

　　中斷請求 (IRQ) - IRQ，也稱為硬件中斷，由計算機的各個部分用于引起 CPU 的注意。例如，鼠標每次移動時都會發(fā)送一個 IRQ，讓 CPU 知道它正在做某事。在PCI之前，每個硬件組件都需要單獨的IRQ設置。但 PCI 管理總線橋上的硬件中斷，允許它對多個 PCI 設備使用單個系統(tǒng) IRQ。

　　直接內存訪問 (DMA) - 這僅意味著設備配置為無需先咨詢 CPU 即可訪問系統(tǒng)內存。

　　內存地址 - 為許多設備分配了一部分系統(tǒng)內存，供該設備獨占使用。這可確保硬件具有正常運行所需的資源。

　　輸入/輸出 (I/O) 配置 - 此設置定義設備用于接收和發(fā)送信息的端口。

　　雖然 PnP 使將設備添加到計算機變得更加容易，但它并非萬無一失。

　　PnP BIOS 開發(fā)人員、PCI 設備制造商和 微軟 導致許多人將PnP稱為“插頭和 祈禱但是PnP的總體效果是大大簡化了升級計算機以添加新設備或替換現有設備的過程。

　　PCI 與 AGP

　　PCI總線足以使用多年，為大多數用戶可能想要連接的所有外圍設備提供足夠的帶寬。除了一個：顯卡。在 1990 年代中期，顯卡變得越來越強大，3D 游戲對性能的要求越來越高。PCI 總線無法處理主處理器和圖形處理器之間傳遞的所有信息。因此，英特爾開發(fā)了加速圖形端口 (AGP)。AGP是完全專用于顯卡的總線。跨 AGP 總線的帶寬不與任何其他組件共享。盡管PCI仍然是大多數外圍設備的首選總線，但AGP已經接管了圖形處理的專門任務。然而，一種新的總線技術已經進入市場，這可能意味著AGP的終結。本文后面會詳細介紹這一點，敬請期待。

　　添加 PCI 設備

　　此主板有四個PCI插槽。假設您剛剛添加了一個新的基于 PCI 的 聲卡 到您的 Windows XP 計算機。下面是它如何工作的示例。

　　打開計算機機箱并將聲卡插入 母板.

　　關閉計算機機箱并打開計算機電源。

　　系統(tǒng)介紹 生物簡介 啟動 PnP BIOS。

　　PnP BIOS 掃描 PCI 總線以查找硬件。它通過向連接到總線的任何設備發(fā)送信號來做到這一點，詢問設備是誰。

　　聲卡通過標識自身進行響應。設備 ID 通過總線發(fā)送回 BIOS。

　　PnP BIOS 檢查 ESCD，以查看聲卡的配置數據是否已存在。由于聲卡剛剛安裝，因此沒有現有的 ESCD 記錄。

　　PnP BIOS 將 IRQ、DMA、內存地址和 I/O 設置分配給聲卡，并將數據保存在 ESCD 中。

　　Windows XP啟動。它檢查 ESCD 和 PCI 總線。操作系統(tǒng)檢測到聲卡是新設備，并顯示一個小窗口，告訴您 Windows 已找到新硬件并確定它是什么。

　　在許多情況下，Windows XP將識別設備，找到并加載必要的驅動程序，然后您就可以開始使用了。如果沒有，將打開“找到新硬件向導”。這將指導您從聲卡隨附的光盤上安裝驅動程序。

　　安裝驅動程序后，設備應可供使用。某些設備可能需要重新啟動計算機，然后才能使用它們。在我們的示例中，聲卡立即可供使用。

　　您希望從已插入聲卡的外部磁帶卡座捕獲一些音頻。您設置聲卡附帶的錄音軟件并開始錄音。

　　音頻通過外部音頻連接器進入聲卡。聲卡將模擬信號轉換為數字信號。

　　來自聲卡的數字音頻數據通過PCI總線傳輸到總線控制器。控制器確定 PCI 設備上的哪個設備優(yōu)先將數據發(fā)送到 CPU。它還檢查數據是直接進入 CPU 還是系統(tǒng)內存。

　　由于聲卡處于記錄模式，總線控制器為來自它的數據分配高優(yōu)先級，并通過總線橋將聲卡的數據發(fā)送到系統(tǒng)總線。

　　系統(tǒng)總線將數據保存在系統(tǒng)內存中。錄制完成后，您可以決定聲卡中的數據是保存到硬盤驅動器還是保留在內存中以進行其他處理。

　　PCI 標準和 PCI Express

　　隨著處理器速度在GHz范圍內穩(wěn)步攀升，許多公司正在狂熱地開發(fā)下一代總線標準。許多人認為PCI就像之前的ISA一樣，正在迅速接近其所能做的上限。

　　所有擬議的新標準都有一些共同點。他們建議取消PCI中使用的共享總線技術，并轉向 點對點交換連接.這意味著總線上的兩個設備(節(jié)點)之間的直接連接是在它們相互通信時建立的。基本上，當這兩個節(jié)點正在通信時，沒有其他設備可以訪問該路徑。通過提供多個直接鏈路，這樣的總線可以允許多個設備進行通信，而不會相互減慢速度。

　　HyperTransport是由Advanced Micro Devices，Inc.(AMD)提出的標準，被AMD吹捧為PCI的自然發(fā)展。對于節(jié)點之間的每個會話，它提供兩個點對點鏈接。每個鏈路的寬度可以從 2 位到 32 位不等，支持每秒 6.4 GB 的最大傳輸速率。HyperTransport 專門設計用于將內部計算機組件相互連接，而不是用于連接外部設備(如可移動驅動器)。橋接芯片的開發(fā)將使PCI設備能夠訪問HyperTransport總線。

　　PCI-Express由英特爾開發(fā)(以前稱為3GIO或第三代I / O)，看起來是總線技術的“下一件大事”。起初，為高端服務器開發(fā)了更快的總線。這些被稱為PCI-X和PCI-X 2.0，但它們不適合家用電腦市場，因為它的制造成本非常高。 主板 與 PCI-X。

　　PCI-Express是一個完全不同的野獸 - 它針對家用計算機市場，不僅可以徹底改變計算機的性能，還可以徹底改變家用計算機系統(tǒng)的形狀和形式。這種新總線不僅比PCI更快，而且能夠處理更多的帶寬。PCI-Express是一個點對點系統(tǒng)，它可以提供更好的性能，甚至可能使主板的制造更便宜。PCI-Express插槽也將接受較舊的PCI卡，這將幫助它們比每個人的PCI組件突然變得無用時更快地流行起來。

　　它也是可擴展的。基本的PCI-Express插槽將是1x連接。這將為高速互聯(lián)網連接和其他外圍設備提供足夠的帶寬。1x 表示有一條通道來傳輸數據。如果組件需要更多帶寬，可以將PCI-Express 2x、4x、8x和16x插槽內置到主板中，從而增加更多通道并允許系統(tǒng)通過連接傳輸更多數據。事實上，PCI-Express 16x插槽已經可用來代替 阿格普 某些主板上的顯卡插槽。PCI-Express 16x顯卡目前處于最前沿，售價超過500美元。隨著價格的下降以及為處理新卡而構建的主板變得越來越普遍，AGP可能會消失在歷史中。

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　　PCI Express 和未來

　　PCI-Express可能意味著不僅僅是更快的計算機。隨著技術的發(fā)展，計算機制造商可以設計帶有PCI-Express連接器的主板，這些連接器連接到特殊電纜。這可以允許完全模塊化的計算機系統(tǒng)，就像家庭立體聲系統(tǒng)一樣。您將有一個裝有主板和處理器的小盒子以及一系列PCI-Express連接插孔。外部硬盤驅動器可以通過USB 2.0或PCI-Express連接。還可以連接包含聲卡、視頻卡和調制解調器的小模塊。您的計算機可以按照您想要的任何方式排列，而不是一個大盒子，并且它只會與您需要的組件一樣大。

　　常見問題

　　PCI 是什么意思?

　　支付卡行業(yè) (PCI) 是一套安全標準，旨在確保所有處理、存儲或傳輸信用卡信息的公司維護安全的環(huán)境。