從PC總線到ARM的內部總線

本文的參考資料：
一、 《AMBA、AHB、APB總線簡介》 做者 adamzhao 日期 2006-11-16 19:33:00
轉載網址： http://www.openhard.org/myspace/blog/show.php?id=75802
二、 《Introduction to AMBA Bus System 》臺灣 工研院 / 系統晶片技術中心工程師 吳欣龍，PDF格式
下載地址： http://tpe-wh3.dwins.net/download/member_file/2002/soc/2002-5-1.pdf
三、 《PC架構系列：CPU/RAM/IO總線的發展歷史！》
轉載網址： http://blog.csdn.net/xport/archive/2006/11/16/1387928.aspx

四、 《認識物理I/O構件- 主機I/O總線(1)》做者：IT168存儲頻道  2007-04-10

原文網址： http://storage.it168.com/g/2007-04-10/200704101424234.shtml

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總線的演變

首先應該講講總線的演變歷史，這方面《PC架構系列：CPU/RAM/IO總線的發展歷史！》這篇文章寫得很好！感謝文章的做者！如下內容大量來自這篇文章，能夠說是這篇文章的縮減轉載。

 

公共總線

早期PC中，CPU/RAM/IO都是掛在一條總線上，全部的部件都必須在同步的模式下工做。這樣就帶來一個"互鎖" （locked to each other ）效應：全部設備都被限定在一個通用時鐘頻率（Clock Frequency）上面，整個系統的速度會被系統中最慢的設備限制，系統的總體性能沒法提升。

南橋誕生（I\O總線誕生）

1987 年，康柏（Compaq）公司想到一個辦法: 將系統總線與I/O總線分開，使得2個不一樣的總線工做在不一樣的時鐘頻率上。CPU和內存工做在系統總線上（the System Bus），獨立於全部的I/O設備。這樣高速的CPU/RAM組件就擺脫了低速I/O設備的束縛。

這裏的Bridge，就是如今的南橋（South Bridge）芯片的前身，而它實際起到了降頻的做用。

倍頻出世

從80486開 始，CPU的發展迅猛，頻率大幅攀升。內存開始變得跟不上CPU的發展步伐了。Intel 因而決定在80486中引入倍頻（Clock Doubler）的概念。內存依舊工做在系統總線上，與系統總線保持一樣的工做頻率，而CPU的內部工做頻率（CPU主頻）是：

CPU 主頻 = 外頻（系統總線頻率System Bus Frequency）* 倍頻 (Clock doubler)

北橋和前端總線的誕生

PC結構的變化趨勢是把低速設備與高速設備用隔離總線的方法進行隔離。而發展到後來，就演變出了北橋（North Bridge）芯片。內存與北橋間的總線稱爲內存總線，把CPU與北橋間鏈接的這段總線成爲前端總線(Front Side Bus，FSB），也就是系統總線（System Bus）！

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PC中的I\O總線
經過上面的文章，咱們知道的總線的演變過程。如今專門來說講I\O總線。

總線：用來傳送信號或能量的構造器。

系統 I/O 總線將指令從內存傳導至與輸入\輸出處理器(IOP)相連的設備。系統 I/O 總線還會將指令從 IOP 傳導回內存。

如下的內容來自《認識物理I/O構件- 主機I/O總線(1)》 ，這篇文章寫得很好。感謝文章做者！

在數據離開系統內存總線後，它一般傳輸到另外一條總線：主機I / O總線。如今最多見的主機I / O總線是P C I總線，另外還有如PCI-E總線、ISA總線，E I S A總線及V M E總線等等。主機I / O總線實現了幾種重要的功能，包括：

容許加入新的插卡。 容許從內存總線輸入和輸出數據。 容許在插卡之間傳輸數據。

主機I / O總線並非處於設備與系統內存總線間的僅有的中介物，在主機I / O總線和系統內存總線之間還存在着橋控制器芯片（南橋），該芯片負責在兩總線之間交換數據。主機I / O總線是在內存和外設之間傳送數據的運輸工具。

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ARM處理器的內部總線

認真研究ARM9（以s3c2410爲例）的結構框圖，你會發現：做爲高性能的嵌入式CPU，ARM9能夠當作一個高度濃縮的計算機系統，相似於分化出南橋芯片且有倍頻的計算機構架！具體見下圖：

 

看了這些，應該能夠對計算機的總線有了一些認識，更重要的是對ARM9的體系構架有了更好地認識！這裏值得注意的是：ARM 的內存芯片並無直接接在「內存總線」上，而是經過內存控制器間接地和「內存總線」鏈接。

 

若是你有興趣更深刻地研究ARM的總線結構，推薦你看一下我上面提到的參考資料：《AMBA、AHB、APB總線簡介》、《Introduction to AMBA Bus System 》 。我就不在這廢話了，由於他們講得已經很全面，很精彩了。你若是是ARM總線的設計者，你應該看看ARM 公司的《AMBA™ Specification (Rev 2.0)》文檔（去ARM的官方網站註冊一下就能夠下載了）。

  原文地址 http://blog.chinaunix.net/u1/34474/showart_423712.html