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本节以《中国集成电路大全》集成运算放大器为主要参考资料,同时参考了其它相关资料.集成运放的参数较多,其中主要参数分为直流指标和沟通指标其中主要直流指标有输入失调电压、输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂X输入偏置电流、输入失调电流、输入偏置电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂X差模开环直流电压增益、共模抑制比、电源电压抑制比、输出峰-峰值电压、最大共模输入电压、最大差模输入电压主要沟通指标有开环带宽、单位增益带宽、转换速率SR、全功率带宽、建立时间、等效输入噪声电压、差模输入阻抗、共模输入阻抗、输出阻抗.直流指标输入失调电压VIO:输入失调电压定义为集成运放输出端电压为零时,两个输入端之间所加的补偿电压输入失调电压实际上反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电压越小输入失调电压是运放的一个特别重要的指标,特殊是精密运放或是用于直流放大时输入失调电压与制造工艺有肯定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入失调电压在±1〜10mV之间;采纳场效应管做输入级的,输入失调电压会更大一些对于精密运放输入失调电压一般在ImV以下输入失调电压越小,直流放大时中间零点偏移越小,越简洁处理所以对于精密运放是一个极为重要的指标输入失调电压的温度漂移(简称输入失调电压温漂)aVIO:32多个版本,在第一代PCIExpress技术当中,单通道的单向信号频率可达
2.5GHz我们以X16举例,这里的16就代表16对双向总线,一共64条线路,每4条线路组成一个通道,二条接收,二条发送这样我们可以换算出其总线的带宽为
2.5GHzx16/10=4GB/s(单向I除10是由于每字节采纳10位编码
三、内存中的带宽除总线之外,内存也存在类似的带宽概念其实所谓的内存带宽,指的也就是内存总线所能供应的数据传输力量,但它打算于内存芯片和内存模组而非纯粹的总线设计,加上地位重要,往往作为单独的对象争论SDRAM、DDR和DDRII的总线位宽为64位,RDRAM的位宽为16位而这两者在结构上有很大区分SDRAM、DDR和DDRH的64位总线必需由多枚芯片共同实现,计算方法如下内存模组位宽;内存芯片位宽x单面芯片数量(假定为单面单物理BANK);假如内存芯片的位宽为8位,那么模组中必需、也只能有8颗芯片,多一枚、少一枚都是不允许的;假如芯片的位宽为4位,模组就必需有16颗芯片才行,明显,为实现更高的模组容量,采纳高位宽的芯片是一个好方法而对RDRAM来说就不是如此,它的内存总线为串联架构,总线位宽就等于内存芯片的位宽和并行总线一样,内存的带宽等于位宽与数据传输频率的乘积,例如,DDR400内存的数据传输频率为400MHz,那么单条模组就拥有64bitx400MHz^8(Byte)=
3.2GB/s的带宽;PC800标准RDRAM的频率达到800MHz单条模组带宽为16bitx800MHz-8=
1.6GB/se为了实现更高的带宽,在内存掌握器中使用双通道技术是一个抱负的方法,所谓双通道就是让两组内存并行运作,内存的总位宽提高一倍,带宽也随之提高了一倍!带宽可以说是内存性能最主要的标志,业界也以内存带宽作为主要的分类标准,但它并非打算性能的唯一要素,在实际应用中,内存延迟的影响并不亚于带宽假如延迟时间太长的话相当不利,此时即便带宽再高也无济于事
四、带宽匹配的问题计算机系统中存在形形色色的总线,这不行避开带来总线速度匹配问题,其中最常出问题的地方在于前端总线和内存、南北桥总线和PQ总线前端总线与内存匹配与否对整套系统影响最大,最抱负的状况是前端总线带宽与内存带宽相等,而且内存延迟要尽可能低在Pentium4刚推出的时候,Intel采纳RDRAM内存以达到同前端总线匹配,但RDRAM成本昂贵严峻影响推广工作,Intel曾推出搭配PC133SDRAM的845芯片组但SDRAM仅能供应
1.06GB/S的带宽仅相当于400MHz前端总线带宽的1/3,严峻不匹配导致系统性能大幅度下降;后来Intel推出支持DDR266的845D才牵强好转,但仍未实现与前端总线匹配;接着Intel将P4前端总线提升到533MHz、带宽增长至
5.4GB/S虽然配套芯片组可支持DDR333内存,可也仅能满意1/2而已;现在,P4的前端总线提升到800MHz而配套的865/875P芯片组可支持双通道DDR400——这个时候才实现匹配的抱负状态,当然,这个时候连续提高内存带宽意义就不是特殊大,由于它超出了前端总线的接收力量南北桥总线带宽曾是一个尖锐的问题,早期的芯片组都是通过PCI总线来连接南北桥而它所能供应的带宽仅仅只有133MB/S若南桥连接两个ATA-100硬盘、100M网络、IEEE1394接口……区区133MB/S带宽势必形成严峻的瓶颈,为此,各芯片组厂商都进展出不同的南北桥总线方案,如Intel的Hub-Link、VIA的V-Link、SiS的MuTIOL还有AMD的HyperTransport等等,目前它们的带宽都大大超过了133MB/S最高纪录已超过IGB/s瓶颈效应已不复存在PQ总线带宽不足还是比较大的冲突,目前PC上使用的PQ总线均为32位、33MHz类型,带宽133MB/S而这区区133MB/S必需满意网络、硬盘掌握卡(假如有的话)之类的扩展需要,一旦使用千兆网络,瓶颈立刻消失,业界准备自2004年开头以PCIExpress总线来全面取代PQ总线,届时PCI带宽不足的问题将成为历史
五、显示器中的带宽以上我们所说的带宽”指的都是速度概念,但对CRT显示器来说,它所指的带宽则是频率概念、属于电路范畴,更符合带宽原来的含义要了解显示器带宽的真正含义必需简洁介绍一下CRT显示器的工作原理——由灯丝、阴极、掌握栅组成的电子枪,向外放射电子流,这些电子流被拥有高电压的加速器加速后获得很高的速度,接着这些高速电子流经过透镜聚焦成极细的电子束打在屏幕的荧光粉层上,而被电子束击中的地方就会产生一个光点;光点的位置由偏转线圈产生的磁场掌握,而通过掌握电子束的强弱和通断状态就可以在屏幕上形成不同颜色、不同灰度的光点在某一个特定的时刻,整个屏幕上其实只有一个点可以被电子束击中并发光为了实现满屏幕显示,这些电子束必需从左到右、从上到下一个一个象素点进行扫描,若要完成800x600辨别率的画面显示,电子枪必需完成800x600=480000个点的挨次扫描由于荧光粉受到电子束击打后发光的时间很短,电子束在扫描完一个屏幕后必需立即再从头开头——这个过程其实特别短暂,在一秒钟时间电子束往往都能完成超过85个完整画面的扫描、屏幕画面更新85次,人眼无法感知到如此小的时间差异会误以为屏幕处于始终发亮的状态而每秒钟屏幕画面刷新的次数就叫场频,或称为屏幕的垂直扫描频率、以Hz(赫兹)为单位,也就是我们俗称的刷新率以800x600辨别率、85Hz刷新率计算,电子枪在一秒钟至少要扫描800x600x85=40800000个点的显示;假如将辨别率提高到1024x768将刷新率提高到100Hz电子枪要扫描的点数将大幅提高根据业界公认的计算方法,显示器带宽指的就是显示器的电子枪在一秒钟内可扫描的最高点数总和,它等于水平辨别率X垂直辨别率X场频(画面刷新次数y单位为MHz(兆赫);由于显像管电子束的扫描过程是非线性的,为避开信号在扫描边缘消失衰减影响效果、保证图像的清晰度,总是将边缘扫描部分忽视掉,但在电路中它们依旧是存在的因此,我们在计算显示器带宽的时候还应当除一个取值为
0.6~
0.8的有效扫描系数,故得出带宽计算公式如下带宽二水平像素(行数)x垂直像素(列数)x场频(刷新频率)・扫描系数扫描系数一般取为
0.744例如,要获得辨别率1024x
768、刷新率85Hz的画面,所需要的带宽应当等于1024x768x85+
0.744,结果大约是90MHz不过,这个定义并不符合带宽的原意,称之为像素扫描频率好像更为贴切带宽的最初概念的确也是电路中的问题——简洁点说就是在带宽”这个频率宽度之内,放大器可以处于良好的工作状态,假如超出带宽范围,信号会很快消失衰减失真现象从本质上说,显示器的带宽描述的也是掌握电路的频率范围,带宽凹凸直接打算显示器所能达到的性能等级由于前文描述的像素扫描频率与掌握电路的带宽”基本是成正比关系,显示器厂商就干脆把它当作显示器的带宽——这种做法当然没有什么错,只是简洁让人产生熟识上的误区当然,从用户的角度考虑没必要追究这么多,究竟以像素扫描频率作为带宽是很合乎人们习惯的,大家可便利使用公式计算出达到某种显示状态需要的最低带宽数值但是反过来说「带宽数值完全打算着屏幕的显示状态是否也成立呢?答案是不完全成立,由于屏幕的显示状态除了与带宽有关系之外,还与一个重要的概念相关——它就是行频行频又称为水平扫描频率,它指的是电子枪每秒在荧光屏上扫描过的水平线数量,计算公式为行频=垂直辨别率x场频(画面刷新率)xl.07其中
1.07为校正参数,由于显示屏上下方都存在我们看不到的区域可见,行频是一个综合辨别率和刷新率的参数,行频越大,显示器就可以供应越高的辨别率或者刷新率例如,1台17寸显示器要在1600x1200辨别率下达到75Hz的刷新率,那么带宽值至少需要221MHz彳谈则需要96KHz两项条件缺一不行;要达到这么高的带宽相对简洁,而要达到如此高的行频就相当困难,后者成为主要的制约因素,而出于商业因素考虑,显示器厂商会突出带宽而忽视行频,这种宣扬其实是一种误导
六、通讯中的带宽在通讯和网络领域,带宽的含义又与上述定义存在差异,它指的是网络信号可使用的最高频率与最低频率之差、或者说是频带的宽度,也就是所谓的Bandwidth、信道带宽”——这也是最严谨的技术定义在100M以太网之类的铜介质布线系统中,双绞线的信道带宽通常用MHz为单位,它指的是信噪比恒定的状况下允许的信道频率范围,不过,网络的信道带宽与它的数据传输力量(单位Byte/s)存在一个稳定的基本关系我们也可以用高速大路来作比方在高速路上,它所能承受的最大交通流量就相当于网络的数据运输力量,而这条高速路允许形成的宽度就相当于网络的带宽明显,带宽越高、数据传输可采用的资源就越多,因而能达到越高的速度;除此之外,我们还可以通过改善信号质量和消退瓶颈效应实现更高的传输速度网络带宽与数据传输力量的正比关系最早是由贝尔试验室的工程师ClaudeShannon所发觉,因此这一规律也被称为Shannon定律而通俗起见普遍也将网络的数据传输力量与网络带宽”完全等同起来,这样网络带宽”表面上看与总线带宽”形成概念上的统一,但这两者本质上就不是一个意思、相差甚远放大器中关于带宽和增益带宽等的主要指标:开环带宽开环带宽定义为,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db(或是相当于运放的直流增益的
0.707)所对应的信号频率这用于很小信号处理单位增益带宽GB:单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的
0.707)所对应的信号频率单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时,单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放这用于小信号处理中运放选型转换速率(也称为压摆率)SR:运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出提升速率由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率SR=10V/|js高速运放的转换速率SR10V/|jso目前的高速运放最高转换速率SR达至I」6000V/|js这用于大信号处理中运放选型全功率带宽BW:全功率带宽定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到最大(允许肯定失真)的信号频率这个频率受到运放转换速率的限制近似地,全功率带宽=转换速率/2ttVop(Vop是运放的峰值输出幅度X全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型建立时间建立时间定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个阶跃大信号输入到运放的输入端,使运放输出由0增加到某一给定值的所需要的时间由于是阶跃大信号输入,输出信号达到给定值后会消失肯定抖动,这个抖动时间称为稳定时间稳定时间+提升时间=建立时间对于不同的输出精度,稳定时间有较大差别,精度越高,稳定时间越长建立时间是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型等效输入噪声电压等效输入噪声电压定义为,屏蔽良好、无信号输入的的运放,在其输出端产生的任何沟通无规章的干扰电压这个噪声电压折算到运放输入端时,就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示X对于宽带噪声,一般运放的输入噪声电压有效值约10~20|jVo差模输入阻抗(也称为输入阻抗)差模输入阻抗定义为,运放工作在线性区时,两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容,在低频时仅指输入电阻一般产品也仅仅给出输入电阻采纳双极型晶体管做输入级的运放的输入电阻不大于10兆欧;场效应管做输入级的运放的输入电阻一般大于109欧共模输入阻抗共模输入阻抗定义为,运放工作在输入信号时(即运放两输入端输入同一个信号),共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比在低频状况下,它表现为共模电阻通常,运放的共模输入阻抗比差模输入阻抗高很多,典型值在108欧以上输出阻抗输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,在运放的输出端加信号电压,这个电压变化量与对应的电流变化量的比值在低频时仅指运放的输出电阻这个参数在开环测试输入失调电压的温度漂移定义为在给定的温度范围内,输入失调电压的变化与温度变化的比值这个参数实际是输入失调电压的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小一般运放的输入失调电压温漂在±10〜20IJV/OC之间,精密运放的输入失调电压温漂小于±wvrc输入偏置电流IIB:输入偏置电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端的偏置电流平均值输入偏置电流对进行高阻信号放大、积分电路等对输入阻抗有要求的地方有较大的影响输入偏置电流与制造工艺有肯定关系,其中双极型工艺(即上述的标准硅工艺)的输入偏置电流在±10nA〜1|JA之间;采纳场效应管做输入级的,输入偏置电流一般低于lnA0输入失调电流no:输入失调电流定义为当运放的输出直流电压为零时,其两输入端偏置电流的差值输入失调电流同样反映了运放内部的电路对称性,对称性越好,输入失调电流越小输入失调电流是运放的一个特别重要的指标,特殊是精密运放或是用于直流放大时输入失调电流大约是输入偏置电流的百分之一到特别之一输入失调电流对于小信号精密放大或是直流放大有重要影响,特殊是运放外部采纳较大的电阻(例如10k或更大时),输入失调电流对精度的影响可能超过输入失调电压对精度的影响输入失调电流越小,直流放大时中间零点偏移越小,越简洁处理所以对于精密运放是一个极为重要的指标输入失调电流的温度漂移(简称输入失调电流温漂)输入偏置电流的温度漂移定义为在给定的温度范围内,输入失调电流的变化与温度变化的比值这个参数实际是输入失调电流的补充,便于计算在给定的工作范围内,放大电路由于温度变化造成的漂移大小输入失调电流温漂一般只是在精密运放参数中给出,而且是在用以直流信号处理或是小信号处理时才需要关注差模开环直流电压增益差模开环直流电压增益定义为当运放工作于线性区时,运放输出电压与差模电压输入电压的比值由于差模开环直流电压增益很大,大多数运放的差模开环直流电压增益一般在数万倍或更多,用数值直接表示不便利比较,所以一般采纳分贝方式纪录和比较一般运放的差模开环直流电压增益在80〜120dB之间实际运放的差模开环电压增益是频率的函数,为了便于比较,一般采纳差模开环直流电压增益共模抑制比共模抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放差模增益与共模增益的比值共模抑制比是一个极为重要的指标,它能够抑制差模输入;二模干扰信号由于共模抑制比很大,大多数运放的共模抑制比一般在数万倍或更多,用数值直接表示不便利比较所以一般采纳分贝方式纪录和比较一般运放的共模抑制比在80~120dB之间电源电压抑制比电源电压抑制比定义为当运放工作于线性区时,运放输入失调电压随电源电压的变化比值电源电压抑制比反映了电源变化对运放输出的影响目前电源电压抑制比只能做到80dB左右所以用作直流信号处理或是小信号处理模拟放大时,运放的电源需要作仔细细致的处理当然,共模抑制比高的运放,能够补偿一部分电源电压抑制比,此外在使用双电源供电时,正负电源的电源电压抑制比可能不相同输出峰-峰值电压:输出峰-峰值电压定义为,当运放工作于线性区时,在指定的负载下,运放在当前大电源电压供电时,运放能够输出的最大电压幅度除低压运放外,一般运放的输出输出峰-峰值电压大于±1OV一般运放的输出峰-峰值电压不能达到电源电压,这是由于输出级设计造成的,现代部分低压运放的输出级做了特殊处理,使得在10k负载时,输出峰-峰值电压接近到电源电压的50mV以内,所以称为满幅输出运放,又称为轨到轨raid-to-raid运放需要留意的是,运放的输出峰-峰值电压与负载有关,负载不同,输出峰-峰值电压也不同;运放的正负输出电压摆幅不肯定相同对于实际应用,输出峰-峰值电压越接近电源电压越好,这样可以简化电源设计但是现在的满幅输出运放只能工作在低压,而且成本较高最大共模输入电压最大共模输入电压定义为,当运放工作于线性区时,在运放的共模抑制比特性显著变坏时的共模输入电压一般定义为当共模抑制比下降6dB是所对应的共模输入电压作为最大共模输入电压最大共模输入电压限制了输入信号中的最大共模输入电压范围,在有干扰的状况下,需要在电路设计中留意这个问题最大差模输入电压最大差模输入电压定义为,运放两输入端允许加的最大输入电压差当运放两输入端允许加的输入电压差超过最大差模输入电压时,可能造成运放输入级损坏.主要沟通指标开环带宽开环带宽定义为,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得开环电压增益从运放的直流增益下降3db(或是相当于运放的直流增益的
0.707)所对应的信号频率这用于很小信号处理单位增益带宽GB:单位增益带宽定义为,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦小信号输入到运放的输入端,从运放的输出端测得闭环电压增益下降3db(或是相当于运放输入信号的
0.707)所对应的信号频率单位增益带宽是一个很重要的指标,对于正弦小信号放大时单位增益带宽等于输入信号频率与该频率下的最大增益的乘积,换句话说,就是当知道要处理的信号频率和信号需要的增以后,可以计算出单位增益带宽,用以选择合适的运放这用于小信号处理中运放选型转换速率(也称为压摆率)SR:运放转换速率定义为,运放接成闭环条件下,将一个大信号(含阶跃信号)输入到运放的输入端,从运放的输出端测得运放的输出提升速率由于在转换期间,运放的输入级处于开关状态,所以运放的反馈回路不起作用,也就是转换速率与闭环增益无关转换速率对于大信号处理是一个很重要的指标,对于一般运放转换速率SR=10V/|js高速运放的转换速率SR10V/|js目前的高速运放最高转换速率SR达到6000V/|jso这用于大信号处理中运放选型全功率带宽BW:全功率带宽定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个恒幅正弦大信号输入到运放的输入端,使运放输出幅度达到最大(允许肯定失真)的信号频率这个频率受到运放转换速率的限制近似地,全功率带宽二转换速率/2nVop(Vop是运放的峰值输出幅度X全功率带宽是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型建立时间建立时间定义为,在额定的负载时,运放的闭环增益为1倍条件下,将一个阶跃大信号输入到运放的输入端,使运放输出由0增加到某一给定值的所需要的时间由于是阶跃大信号输入,输出信号达到给定值后会消失肯定抖动,这个抖动时间称为稳定时间稳定时间+提升时间;建立时间对于不同的输出精度,稳定时间有较大差别,精度越高,稳定时间越长建立时间是一个很重要的指标,用于大信号处理中运放选型等效输入噪声电压等效输入噪声电压定义为,屏蔽良好、无信号输入的的运放,在其输出端产生的任何沟通无规章的干扰电压这个噪声电压折算到运放输入端时,就称为运放输入噪声电压(有时也用噪声电流表示X对于宽带噪声,一般运放的输入噪声电压有效值约10~20pVo差模输入阻抗(也称为输入阻抗)差模输入阻抗定义为,运放工作在线性区时,两输入端的电压变化量与对应的输入端电流变化量的比值差模输入阻抗包括输入电阻和输入电容,在低频时仅指输入电阻一般产品也仅仅给出输入电阻采纳双极型晶体管做输入级的运放的输入电阻不大于10兆欧;场效应管做输入级的运放的输入电阻一般大于109欧共模输入阻抗:共模输入阻抗定义为,运放工作在输入信号时即运放两输入端输入同一个信号共模输入电压的变化量与对应的输入电流变化量之比在低频状况下,它表现为共模电阻通常,运放的共模输入阻抗比差模输入阻抗高很多,典型值在108欧以上输出阻抗输出阻抗定义为,运放工作在线性区时,在运放的输出端加信号电压,这个电压变化量与对应的电流变化量的比值在低频时仅指运放的输出电阻这个参数在开环测试带宽和增益带宽,带宽的种类,带宽是什么意思
一、带宽的两种概念假如从电子电路角度动身,带宽Bandwidth本意指的是电子电路中存在一个固有通频带,这个概念或许比较抽象,我们有必要作进一步解释大家都知道,各类简单的电子电路无一例外都存在电感、电容或相当功能的储能元件,即使没有采纳现成的电感线圈或电容,导线自身就是一个电感,而导线与导线之间、导线与地之间便可以组成电容——这就是通常所说的杂散电容或分布电容;不管是哪种类型的电容、电感,都会对信号起着阻滞作用从而消耗信号能量,严峻的话会影响信号品质这种效应与沟通电信号的频率成正比关系,当频率高到肯定程度、令信号难以保持稳定时,整个电子电路自然就无法正常工作为此,电子学上就提出了带宽”的概念,它指的是电路可以保持稳定工作的频率范围而属于该体系的有显示器带宽、通讯/网络中的带宽等等而其次种带宽的概念大家或许会更熟识,它所指的其实是数据传输率,譬如内存带宽、总线带宽、网络带宽等等,都是以字节/秒”为单位我们不清晰从什么时候起这些数据传输率的概念被称为“带宽,但因业界与公众都接受了这种说法,代表数据传输率的带宽概念特别流行,尽管它与电子电路中带宽”的本意相差很远对于电子电路中的带宽,打算因素在于电路设计它主要是由高频放大部分元件的特性打算,而高频电路的设计是比较困难的部分,成本也比一般电路要高很多这部分内容涉及到电路设计的学问,对此我们就不做深化的分析而对于总线、内存中的带宽,打算其数值的主要因素在于工作频率和位宽,在这两个领域,带宽等于工作频率与位宽的乘积因此带宽和工作频率、位宽两个指标成正比不过工作频率或位宽并不能无限制提高,它们受到很多因素的制约,我们会在接下来的总线、内存部分对其作特地论述
二、总线中的带宽在计算机系统中,总线的作用就好比是人体中的神经系统,它担当的是全部数据传输的职责,而各个子系统间都必需籍由总线才能通讯,例如,CPU和北桥间有前端总线、北桥与显卡间为AGP总线、芯片组间有南北桥总线,各类扩展设施通过PCI.PCI-X总线与系统连接;主机与外部设施的连接也是通过总线进行,如目前流行的USB
2.
0.IEEE1394总线等等,一句话,在一部计算机系统内,全部数据交换的需求都必需通过总线来实现!根据工作模式不同,总线可分为两种类型,一种是并行总线,它在同一时刻可以传输多位数据,好比是一条允很多辆车并排开的宽敞道路,而且它还有双向单向之分;另一种为串行总线,它在同一时刻只能传输一个数据,好比只容许一辆车行走的狭窄道路,数据必需一个接一个传输、看起来仿佛一个长长的数据串,故称为“串行并行总线和串行总线的描述参数存在肯定差别对并行总线来说,描述的性能参数有以下三个总线宽度、时钟频率、数据传输频率其中,总线宽度就是该总线可同时传输数据的位数,好比是车道容许并排行走的车辆的数量;例如,16位总线在同一时刻传输的数据为16位,也就是2个字节;而32位总线可同时传输4个字节,64位总线可以同时传输8个字节......明显,总线的宽度越大,它在同一时刻就能够传输更多的数据不过总线的位宽无法无限制增加时钟频率和数据传输频率的概念在上一期的文章中有过具体介绍我们就不作赘述总线的带宽指的是这条总线在单位时间内可以传输的数据总量,它等于总线位宽与工作频率的乘积例如,对于64位、800MHz的前端总线,它的数据传输率就等于64bitx800MHz-8Byte=
6.4GB/s;32位、33MHzPCI总线的数据传输率就是32bitx33MHz^8=133MB/s等等,这项法则可以用于全部并行总线上面——看到这里,读者应当明白我们所说的总线带宽指的就是它的数据传输率,其实总线带宽的概念同电路带宽”的原始概念已经风马牛不相及对串行总线来说,带宽和工作频率的概念与并行总线完全相同,只是它转变了传统意义上的总线位宽的概念在频率相同的状况下,并行总线比串行总线快得多,那么,为什么现在各类并行总线反而要被串行总线接替呢?缘由在于并行总线虽然一次可以传输多位数据,但它存在并行传输信号间的干扰现象,频率越高、位宽越大,干扰就越严峻,因此要大幅提高现有并行总线的带宽是特别困难的;而串行总线不存在这个问题,总线频率可以大幅向上提升,这样串行总线就可以凭借高频率的优势获得高带宽而为了弥补一次只能传送一位数据的不足,串行总线经常采纳多条管线或通道的做法实现更高的速度一—管线之间各自独立,多条管线组成一条总线系统,从表面看来它和并行总线很类似,但在内部它是以串行原理运作的对这类总线,带宽的计算公式就等于总线频率X管线数”,这方面的例子有PCIExpress和HyperTransport前者有xl、x
2、x
4、x
8、xl6和x。