什么是数字设计中的总线(物理上)?

电器工程 数字逻辑
2022-01-07 13:42:49

总线是在功能块之间连接一堆电线吗?还是它有任何其他功能重要性?

如果可能的话,请有人提供一些材料以获得一些清晰的理解。

3个回答

Busomnibus的缩写。

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图 1. 综合总线 - 试图超过额定总线带宽问题的早期示例。照片:盖尔-桑顿

omn​​ibus ,名词, 源自拉丁语 obombus “for all”,omnis “all”的与格复数。

奇怪的是,在“for all”的英文缩写中,我们去掉了“omnis”部分,保留了“bus”部分,意思是“for”。如果有人更字面意思做了这个缩写,我们可能会讨论“计算机数据和地址omnis”。

并行总线

正如公共汽车是“所有人”的公共交通方式一样,电子巴士的概念是一组信号的公共交通方式。这可以在早期的内存芯片设计中非常清楚地看到地址总线和数据总线的布局,并且都从 CPU 运行到多个芯片。

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图 2. 显示地址、数据和控制总线的计算机架构。资料来源:维基空间

在计算机用语中,总线通常是一组连接多个设备的信号线。例如,在图 2 所示的布局中,要写入某个 RAM 位置,地址总线将设置为指向内存位置,数据总线上设置的数据和控制总线上的写入命令前两个已经准备好了。每个块、RAM、ROM、I/O 和 OTHER 都有唯一的地址。

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图 3. ZX81 (1981) 示意图清楚地显示了并行总线。即使在这台相对简单的计算机中,并行总线也需要大量的引脚和走线,这两者都增加了 PCB 空间。(点击图片查看大图。)

串行总线

“并行”计算机总线(多条并行线路)的问题在于总线宽度随着位数的增加而增加。这导致芯片上越来越多的引脚和 PCB 周围的走线。为了解决这个问题,已经开发了各种串行总线系统。只需两根或三根线,地址和数据就可以发送到智能外围设备(现在必须将串行通信设备内置到芯片中)。这些通常被称为“串行总线”,因为再次应用了综合原则。

母线

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图 3. 带有连接电缆的三相母线系统。上总线是 L1,接下来是 L2,L3 在底部。资料来源:aica.co.uk

该术语在配电盘中用作将电缆或断路器连接到相线或中性电力线的公共供电轨的“母线”中略有扩展。

公共汽车可能意味着以下几件事之一:

  • 一个示意图元素,仅表示几个网络一起运行。应该对这两个示意图进行相同的解释: 公共汽车示例

  • 正如您所说,物理块之间连接的一堆电线- 总线可以是模块之间多条线路的任何连接,它们通过它们进行通信

  • 一种物理协议——当有人提到I²C总线、USB(通用串行总线)等时,通常理解为模块间通信的一套规则(如协议)。重要的是这些规则指定了物理层:例如,I²C 总线指定它由两条线组成,由电阻上拉并由集电极开路设备作用,并指定如何编码“0”和“1”位,然后是字节,然后是更高级别的功能,例如寻址模块。

通常,当我们将总线称为协议时,这包括这样一个事实,即除了协议规范之外,它还将被实现为在模块之间连接的多条线。

总线只是电路元件之间的导体。它可能是 PCB 上的电线或迹线。

将这些电线或迹线称为“总线”只是意味着它们用于电路元件之间的通信。

编辑:正如 slebetman 指出的那样,这也可以指配电,但更常见的术语是“母线”。在数字逻辑域中,总线是指通信。