硬件天书之总线的故事（下）
整机外设
主流的总线
1.SATA总线
相对于老式的并行ATA标准，Serial ATA(串行ATA，简称SATA)标准是一种新型接口标准，如图1，SATA与IDE接口，图2，SATA接口线与硬盘线。SATA可以应用于硬盘、光驱等存储设备中，并会逐渐取代传统的并行ATA连接方式。与并行ATA相比，SATA拥有许多优势：设计简单，每条通道只需要4个信号针脚；数据传输速率也比ATA高；具有热插拔功能；在不受Master和Slave限制的情况下可以连接数量更多的硬盘。SATA 1.0定义的数据传输速率就达到150MB/s，比目前最新的并行ATA(Ultra DMA/133)的133MB/s还要高，而在Serial ATA 2.0标准中，数据传输速率更是高达300MB/s。这样看来，与传统的并行ATA相比，SATA的优势非常明显，是一种很有前途的总线接口标准。
2.AMR/CNR和NCR总线
AMR(Audio/Modem Riser)标准是用来连接符合AMR规范的声卡和Modem的，如(图3)AMR插槽，(图4)NCR插槽。随着技术的进步，声卡、Modem上的控制器和数字电路都可以集成到主板上以降低生产成本，所以现在已经很难看到带有AMR接口的插卡了。
CNR是Intel发布用来替代AMR的技术标准，与AMR不兼容。NCR是网络通讯接口标准，它采用了反向PCI插槽，与AMR完全兼容。
3.USB总线
相信大家对USB这个词一定不陌生，现在我们常用的闪存、MP3和移动硬盘等都带有USB接口，图5中就是带USB接口的闪存，它可以实现PC与外设之间进行高效率的数据传输。而USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)是一种通用总线标准。USB总线的一个显著特点是对用户隐藏了应用细节和大部分配置操作，且USB的端口和电缆上都有明确的规格，因此在连接时不会出现混淆。另外USB技术还支持即插即用和“热插拔”功能。在USB总线上，可以同时支持低速(1.5Mbps)和高速(12Mbps)两种数据传输模式。
USB最终将会取代串行接口和并行接口成为安装PC外设的标准接口，因为USB标准最多可串接127个外部设备，且在USB2.0接口标准中数据的最大传输速率可达60MB/s，要高于IEEE 1394a的50MB/s。
4.IHA总线
3D图形技术及多媒体技术的广泛应用不仅使电脑的系统总线经受了考验，同时也使主板南北桥芯片之间的数据传输量大大增加了，担负两者之间传输任务的PCI总线已经不堪重负。Intel公司最先意识到了这一点，因此自i810芯片组开始，Intel在此后推出的i800系列芯片组中都采用了一种新的连接南北桥芯片的总线IHA(Intel Hub Architecture)，从而缓解了对PCI总线的压力。IHA采用8位数据传输，工作频率为133MHz，由于每个时钟周期可以传送2次数据，所以目前IHA的最大带宽可以达到266 MB/s。
5.Alpha EV6总线
为了更好地让多路处理器服务的企业级商业应用软件更好的运行。Compaq开发出了Alpha EV6总线，它的带宽较同期的Intel P6总线架构提高了1倍。如果采用频率更高的Athlon处理器，Alpha EV6总线的频率还可以相应提高，以满足系统对带宽的需求。由于AMD Athlon系统总线采用了源同步时钟技术，最大数据传输速率可达400MB/s。
6.HyperTransport总线
HyperTransport是AMD推出的新一代总线标准，如图6是AMD CPU 的HyperTransport输入输出部分。HyperTransport是一个可升级、可变带宽的总线标准，根据主控/附属设备的不同，HyperTransport允许任何设备使用能够获得的所有带宽，或者多个设备共享一部分带宽，这可以保证关键设备优先获得它们所需要的带宽。由于传输位数的不同，HyperTransport并没有一个固定的带宽，不过在8位数据传输，400MHz的频率下，HyperTransport可以提供高达800MB/s的带宽。由于Hyper Transport采用的是同步式设计，因此在处理诸如视频、音频等任务时，数据的传输是无缝的，不会出现中断现象。
7.V-Link总线
V-Link是由VIA Technologies(威盛)公司开发的一种用于连接南北桥芯片的总线标准，它主要用来连接CPU、存储控制器和其他外部设备。V-Link总线的工作频率为66MHz，比标准的PCI总线高了1倍，同样采用32位数据传输，这样V-Link总线可提供的最大带宽就到了266MB/s。
8.MuTIOL总线
SiS推出的南北桥总线标准称作MuTIOL(Multi-threaded I/O link，多通道I/O连接)，也就是现在常说的“妙渠”。如图7就是采用妙渠技术的SiS735芯片。这一总线标准首次出现在SiS635芯片组中。虽然SiS把SiS635当做单芯片结构，但在其内部还是有“南北桥”之分的。由于是单芯片组架构，内部线路因此显得相对简单高效，MuTIOL技术可以在一个主芯片内部提供高达1.2GB/s的传输带宽。
新生代的总线
毫无疑问，总线可以称得上是一个大家族，尽管许多老的标准已经被时代所淘汰，但更多的新标准也在不断地涌现。它们都想跻身于这个大家庭中来，但能不能被这个家庭所接受，也就是说能不能被市场所接受，只有时间才能检验。下面我们就来看看总线家族新生代的候选人名单。
1.PCI-X总线
1999年由IBM、Compaq和HP联合推出了PCI-X这个新的总线标准，如图8就是主板上的PCI-X插槽，它是在PCI基础上发展起来的，PCI-X总线是一种可扩展的总线架构，采用了32位或64位接口，工作频率可以达到133MHz，因此可以提供高达1066MB/s的带宽。2002年5月，PCI-X 2.0标准发布，最大带宽提高到了4.2GB/s。
PCI-X总线的优势首先体现在与PCI总线的兼容上，所有的PCI-X插槽都可以插入PCI设备，这可以有效保证用户原先的投入不至于浪费。随着DDR时代的来临，PCI-X高带宽的优势将会更加明显，用途因此也会更加广泛。
2.InfiniBand总线
InfiniBand是一种全新的服务器总线标准，是由NGIO(Next Generation I/O)和Future I/O两种标准结合而成。从技术上看，InfiniBand服务的对象与PCI相同，主要是用来连接处理器和外部设备的，正因如此，InfiniBand也可以看做是PCI总线的替代方案。与PCI-X相同，InfiniBand服务的对象也很广泛，除了可以用来连接各种插卡外，还可以用来直接连接外部设备，因此InfiniBand总线实际上是系统总线和外部总线的混合体。在技术上InfiniBand基于Switched Fabric(光纤交换)，具有Link1组(1组由两条单向传输路径组成)、4组以及12组等规格。Link1组时传输速度为2.5Gbps，4组时为10Gbps，12组时为30Gbps。目前Infiniband总线已经使用在了一些企业级服务器上，但是它能否真正地成为我们PC总线的下一代新标准，我们还要拭目以待。
3.PCI Express(3GIO)总线
随着RAID阵列，千兆以太网和其他高带宽设备在消费级系统上的出现，面对高带宽的需求，现行的PCI总线也暴露出了越来越多的不足，就像AGP独立出来一样，新的总线也会跟随整个系统的升级而变化，PCI Express就是这个时代下的产物。PCI Express是目前媒体谈论得最多的未来总线标准，如图9是模拟的PCI Express总线的主板。PCI Express原来被称作3GIO，号称是第三代输入输出总线标准，它由Intel、微软、HP等几家IT业巨头联合发布。PCI Express属于串行总线标准，它克服了并行总线极限频率的限制，传输速率可以得到极大改善，它的目标不仅是要取代PCI总线，而且还可能取代目前的AGP标准，包括最新的AGP 8×。
单线PCI Express的传输速率可以达到206MB/s，8线版本的传输速率为1.6GB/s，32线版本的传输速率为6.4GB/s，相比PCI传输速率的133MB/s有了质的飞跃，就是AGP 8×传输速率的2.1GB/s也无法与它相比。PCI Express的另一个优势在于可以兼容PCI和PCI-X总线标准，不过它不兼容AGP总线。正是拥有如此众多的优势，PCI Express被认为是今后10年内PC的主要系统总线标准。
预计到明年，PCI Express总线将会出现在家庭用户、办公用户的台式机、移动PC、工作站和服务器上。而PCI总线标准将逐渐退出历史舞台，取代它的可能是PCI Express，也可能是PCI-X。InfiniBand则主要运用在数据中心互连存储和集群服务器上。
到这里，总线的故事已经告一段落，但是技术的发展是无止境的，在未来，世界上还会出现更出色的PC，而伴随它的总线的故事也将继续进行，到那时，阿King会告诉大家新的总线的故事。
阿King教你
总线的分类
根据连接设备的不同，总线可以具体分为系统总线、内部总线和外部总线三种。
系统总线：指电脑系统内各部件之间进行连接和传输信息的一组信号线。系统总线又称作I/O通道总线，狭义的电脑总线指的就是系统总线，它是电脑系统中最重要的一种总线。大家常见的PCI接口的显卡、声卡就是通过系统总线和CPU进行信息传输的，属于插卡级的连接。
内部总线：指单板机或CPU插件板所使用的板载信号线，属于芯片级的连接。内部总线又可以称作片总线，或元件级总线。内部总线可以看做是CPU插脚的延伸，它与CPU的关系密切，负责CPU与其他模块之间的通讯和数据传递。
外部总线：指电脑系统与外部设备之间进行通信的一组信号线。外部总线又叫做通讯总线，属于设备级的连接。大家在机箱内见到的硬盘线，各种USB设备与电脑系统的连接线就是外部总线的具体表现形式。
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