什麼是前端總線，後端總線，內部總線、系統總線，外部總線，地址總線，數據總線，控制總線

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部分內容來自於電子發燒友內部總線、系統總線和外部總線彙總
部分內容來自於知乎前端總線，系統總線，內部總線，外部總線

本文是在兩篇文章的基礎上進行了二次加工，對兩篇文章的精華內容進行了提煉，刪掉了對理解主題不重要的，或已經過時的內容。並且爲了更好的理解，自己又加了一些文字和圖片。

說在前面的話

對於這樣的概念不需要太過於糾結，看完以後心中有個大體的把握即可，因爲概念性的東西沒有標準答案，而且國內外各種資料相互“打架”，衆說紛紜，造成現在這樣一種概念混亂的局面。重要的是知道了這些概念之後，在以後的實際解決問題中，頭腦能比較清楚就行。

好了，正文開始

什麼是前端總線，內部總線、系統總線和外部總線？

首先把這個問題僅限於x86平臺。其他cpu架構不見得是這麼分。並且僅限於2000-2009年範圍。這些概念也許只有DIYer圈知道。近幾年intel的動作頻頻，把南北橋都要合併了。這個問題，再過幾年也許就沒意義了。
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2009年，英特爾和AMD已採用單芯片組技術，取代原有的南橋／北橋方案。Intel平臺北橋被內置到CPU中。還有一些處理器，比如Intel超低壓CPU、Intel Xeon D等Intel CPU已經內置南橋。

什麼是總線

總線（Bus）是供多個部件分時共享的公共信息傳送線路，一個系統的總線結構決定了該計算機系統的數據通路及系統結構。如今，幾乎所有的計算機系統中都採用了總線結構。

在微型計算機中，總線以及所連接的部件都安放在主板（Main Board）上。計算機在運
行中對於系統內的部件和外部設備的控制都通過主板實現，主板的組成與佈局也影響着系
統的運行速度、穩定性和可擴展性。

從另一個角度來看，如果說主板（Mother Board）是一座城市，那麼總線就像是城市裏的公共汽車（bus），能按照固定行車路線，傳輸來回不停運作的比特（bit）。這些線路在同一時間內都僅能負責傳輸一個比特。因此，必須同時採用多條線路才能發送更多數據，而總線可同時傳輸的數據數就稱爲寬度（width），以比特爲單位，總線寬度愈大，傳輸性能就愈佳。

總結：個人感覺總線就是爲了主板上各種東西的通信，建立的一些邏輯電路。

總線的分類

總線應用很廣，形態多樣，從不同的角度可以有不同的分類方法。下面列舉幾種。

1.按照總線傳遞的信號性質分類

按照總線傳遞的信號性質，可將其分爲 3 種。
（1）地址總線（Address Bus，AB），用來傳遞地址信息。
（2）數據總線（Data Bus，DB），用來傳遞數據信息。
（3）控制總線（Control Bus，CB），用來傳遞各種控制信號。

2.按照總線所處的位置分類

按照總線所處的位置分爲機內總線和機外總線。

機內總線分爲片內總線和片外總線。片內總線指 CPU 芯片內部用於在寄存器、ALU 以及控制部件之間傳輸信號的總線；片外總線指 CPU 芯片之外，用於連接 CPU、內存以及 I/O設備的總線。

機外總線指與外圍設備接口的總線，實際上是一種外設的接口標準。目前在微型計算機上流行的接口標準有 IDE、SCSI、USB 和 IEEE 1394 等。

3. 按照總線在系統中連接的主要部件分類

按照總線在系統中連接的主要部件，可以將總線分爲 5 種。
（1）存儲總線：連接存儲器。
（2）DMA 總線：連接 DMA 控制器。
（3）系統總線：連接 I/O 通道總線和各擴展槽。
（4）I/O（設備）總線：連接外部設備控制芯片。
（5）局部總線：通常是一種實現高速數據傳送的高性能總線，用來在高度集成的外設控制器器件,擴展板和處理器/存儲器系統之間提供一種內部連接機制。

4. 按照總線傳輸的數據單位分類

按照總線傳輸的數據單位分爲串行總線和並行總線。圖 3.2 爲兩者示意圖。

（1）串行總線按位進行傳輸，每次傳輸一個位的數據。
（2）並行數據每次傳輸多位，通常有 8b、16b、32b 和 64b 等幾種。所以，並行傳輸除了控制信號、電源等之外，要傳輸多少位數據，就需要多少根數據線。

5. 按照發送端與接收端有無共同的時鐘分類

按照發送端與接收端有無共同的時鐘，總線可以分爲同步總線與異步總線等類型。

6. 按照系統中使用的總線數量分類

大多數總線都是以相同方式構成的，其不同之處僅在於總線中數據線和地址線的數目，以及控制線的多少及功能。按照系統中使用的總線的條數可以分爲單總線結構、雙總線結構和多總線結構。

單總線結構

單總線結構使用一組單一的系統總線來連接 CPU、主存和 I/O 設備。在這類系統中，同一類信息在不同部件間傳遞時，通過同一組總線，或者說，所有的模塊都掛在同一組總線上。

這種總線結構連接靈活、易於擴充。單總線結構容易擴展成多 CPU 系統，這隻要在總線上掛接多個 CPU 即可。因所有信息都在一組系統總線上傳送，故信息傳輸的吞吐量受到限制。

雙總線結構

雙總線結構保持了單總線結構簡單、易於擴充的優點，又在 CPU 和主存之間有一組專門高速總線，使 CPU 可與主存迅速交換信息，而主存不必經過 CPU 仍可通過總線與外設之間實現 DMA 操作。這樣，緩解了對系統總線和 CPU 的壓力，提高了系統的效率。

由於各種設備對於總線的要求不同，在設備不斷增加的形勢下，總線趨向於分級的總線結構。

三級總線結構。

在雙總線的基礎上增加了I/0總線，這條線就是所有外設與“通道“通信的一條線。”通道“乍一聽好像很抽象，其實就是南橋芯片。各芯片組廠商的南橋名稱都有所不同，例如英特爾稱之爲I/O路徑控制器（ICH）或平臺路徑控制器（PCH）。

上圖中的”通道“就是下圖的局部I/O控制器，I/O總線就是下面的擴展總線。

這種三級總線結構一般用於 I/O 設備性能相差不大的情況。在高速的視頻設備、網絡、硬盤等大量湧現的情況下，將它們與低速設備（如打印機、低速串口設備）接在同一條總線上，非常影響系統的效率。進一步的改進是爲這些高速設備設立一條單獨的高速總線，形成如圖 3.4 所示的由系統總線、局部總線、高速總線和擴展總線組成的四級總線結構。

上面已經對總線進行比較全面的分類，不過僅僅只是分了類，缺乏一些詳細的內容，下面的部分就來補充一下，幫助理解的更全面。

補充

1、總線按功能和規範可分爲五大類型：數據總線、地址總線、控制總線、擴展總線及局部總線。

地址總線：是專門用來傳送地址的，由於地址只能從CPU傳向外部存儲器或I/O端口，所以地址總線總是單向的，這與數據總線不同，地址總線的位數決定了CPU可直接尋址的內存空間大小。

控制總線：用來傳送控制信號和時序信號。控制信號中，有的是微處理器送往存儲器和I/O接口電路的；也有是其它部件反饋給CPU的，比如：中斷申請信號、復位信號、總線請求信號、設備就緒信號等。

一般規定送入 CPU 的信號稱爲輸入信號（IN），從 CPU 發出的信號稱爲輸出信號（OUT）。例如，地址總線是輸出線，數據總線是雙向傳送，控制總線一般是單向的，有輸出的也有輸入的，如下圖

數據總線、地址總線和控制總線也統稱爲系統總線，即通常意義上所說的總線。常見的系統總線看下面的圖

上述這些標準中有些已經被淘汰，有些正在被應用，有些即將被應用

2、按照傳輸數據的方式劃分，可以分爲串行總線和並行總線。串行總線中，二進制數據逐位通過一根數據線發送到目的器件；並行總線的數據線通常超過2根。常見的串行總線有SPI、I2C、USB及RS232等。

3、按照時鐘信號是否獨立，可以分爲同步總線和異步總線。同步總線的時鐘信號獨立於數據，而異步總線的時鐘信號是從數據中提取出來的。SPI、I2C是同步串行總線，RS232採用異步串行總線。

4、微機中總線一般有內部總線、系統總線和外部總線。內部總線是微機內部各外圍芯片與處理器之間的總線，用於芯片一級的互連；而系統總線是微機中各插件板與系統板之間的總線，用於插件板一級的互連；外部總線則是微機和外部設備之間的總線，微機作爲一種設備，通過該總線和其他設備進行信息與數據交換，它用於設備一級的互連。

內部總線

內部總線原是指南橋芯片與北橋芯片之間的連線。下圖南北橋中間的Internal Bus就是內部總線

在早期的主板上，對於Intel來說，這條內部總線有專門的名字，叫DMI（Direct Media Interface，直接媒體接口）。

現在英特爾和AMD已採用單芯片組技術，取代原有的南橋／北橋方案。所以現在的內部總線不再是原來的意思了。

外部總線上，還有一些零碎的低速小芯片。這個一般用戶接觸不到，是給製造商的開發人員用的。例如網卡需要一片eeprom來存唯一的MAC地址。很多pci卡上都能找到這些小flash。某些pci卡還有溫度傳感器。網卡的MAC和PHY之間也要有總線來讀取鏈接速度、是否link等信息。控制這些小芯片使用諸如I2C SPI總線，即所謂的內部總線。

科普時間

I2C總線：I2C（Inter-IC）總線是同步通信的一種特殊形式，在主從通信中，可以有多個I2C總線器件同時接到I2C總線上，通過地址來識別通信對象。

SPI總線：SPI（Serial Peripheral Interface：串行外設接口）。SPI接口主要應用在EEPROM，FLASH，實時時鐘之間。

前端總線

前端總線（FSB，Front Side Bus）是指中央處理器數據總線的專門術語，此總線負責中央處理器和北橋芯片間的數據傳遞。現在的x86處理器內置了存儲器控制器，FSB已被Intel QPI和AMD HyperTransport取代，QPI和HyperTransport在下面有科普。

某些帶有L2和L3緩存（Cache）的CPU，通過後端總線（Back Side Bus，下面會介紹後端總線）實現這些緩存和中央處理器的連接，而此總線的數據傳輸速率總是高於前端總線。

通俗的說，前端總線（FSB）就是CPU和北橋、內存的連接總線了。北橋是PCI/PCIe 總線的發源地。但是由於技術的進步，FSB已經被取代，AMD很早就開始採用自己的HyperTransport（後續版本更改爲HyperTransport Link簡稱HT link）代替了FSB來提高cpu與內存等芯片的數據傳輸速度，而intel亦採用QuickPathInterconnect（QPI）技術。但是總體上講，這兩種技術都是FSB的進化。

科普時間

QPI

快速通道互聯（英語：Intel QuickPath Interconnect，縮寫：QPI），是一種由英特爾開發並使用的點對點處理器互連架構，用來實現CPU之間的互聯。英特爾在2008年開始用QPI取代以往用於至強(Xeon)、安騰處理器的前端總線（FSB）。

HyperTransport

HyperTransport總線技術，簡稱“HT總線”，是AMD開發的一種處理器的互連技術。

前方高能 HT and HTT

賣場中常有“HT總線”與日後英特爾“HT技術”的混淆，然而這兩個是截然不同的技術。HT一般指HyperTransport，或簡稱HT總線，一般情況下HyperTransport聯合會都是使用全稱“HyperTransport”以免造成歧義。而應用於奔騰4處理器、英特爾Nehalem微架構及其後續微架構之處理器的“HT技術”，英特爾的官方簡稱是HTT，Hyper-Threading Technology 或簡稱HT Technology（HT技術）。

後端總線

後端總線（BSB，Back Side Bus）：帶有L2和L3緩存（Cache）的計算機中，負責中央處理器和外部緩存（經常爲第二級緩存）之間的數據傳遞的數據通道。後端總線傳輸速率總是高於前端總線。用於處理緩存數據的後端總線實際上是以CPU時鐘速度運行。在在90年代中期，後端總線曾是保持數據移動的重要路徑。Intel公司的Pentium II和Pentium Pro都使用所謂的芯片外緩存（Cache），與保存在傳統內存中的數據相比，這類緩存將經常使用的數據靠近（在訪問數據所需的距離和時間上）主處理單元保存。連線將CPU連接到第二級（L2）緩存並以CPU時鐘速度在CPU與L2緩存之間交換數據。

系統總線

特指 PCI/PCIe 總線。這是Intel主導發展的總線標準。

什麼？還有EISA、VESA總線？請把他們遺忘在20世紀吧。勝者爲王。

人的大腦和其他的器官、四肢，大部分靠脊髓相連。PCI/PCIe 總線，就相當於x86架構機器的脊髓。其他內部總線、外部總線，都是掛在系統總線上的。USB、SATA、1394，統統是 PCI/PCIe 總線的下級。主要因爲PCI/PCIe 總線帶寬高；擁有硬件探測能力；改進的標準能熱插拔。順帶提一下，因爲PCI/PCIe 總線的硬件探測能力，加上微軟定義的幾套PC製造標準，我們才能一張xp盤裝無數的x86機器。

科普時間

PCI總線：PCI（Peripheral Component Interconnect）外設元件互連標準。PCI總線是當前最流行的總線之一，它是由Intel公司推出的一種系統總線。它定義了32位數據總線，且可擴展爲64位。PCI總線主板插槽的體積比原ISA總線插槽還小，其功能比VESA、ISA有極大的改善，支持突發讀寫操作，最大傳輸速率可達132MB/s，可同時支持多組外圍設備。PCI總線不能兼容現有的ISA、EISA、MCA總線，但它不受制於處理器，是基於奔騰等新一代微處理器而發展的總線。

外部總線

諸如USB，SATA，IDE，1394，串口，以太網，這些暴露給普通用戶插的，就是外部總線。前面提到過，他們都是PCI/PCIe 總線的下級。例如在PCI/PCIe 總線上，USB控制器是pci設備。在USB總線上，USB控制器又是頭頭，U盤是設備。 U盤裏的數據想去cpu，得經由 usb總線 -->pci總線–>前端總線–>CPU

科普一下USB
USB總線：通用串行總線USB是由Intel、Compaq、Digital、IBM、Microsoft、NEC、NorthernTelecom等7家世界著名的計算機和通信公司共同推出的一種新型接口標準。它基於通用連接技術，實現外設的簡單快速連接，達到方便用戶、降低成本、擴展PC連接外設範圍的目的。它可以爲外設提供電源，而不像普通的使用串、並口的設備需要單獨的供電系統。

總結：

PC上一般有五種總線：

數據總線（Data Bus）：在CPU與RAM之間來回傳送需要處理或是需要儲存的數據。
地址總線（Address Bus）：用來指定在RAM（Random Access Memory）之中儲存的數據的地址。
控制總線（Control Bus）：將微處理器控制單元（Control Unit）的信號，傳送到周邊設備，一般常見的爲USB Bus和1394 Bus
擴展總線（Expansion Bus）：可連接擴展槽和電腦。
局部總線（Local Bus）：取代更高速數據傳輸的擴展總線。

PS

做底層開發的，其實根本不關心內部總線、外部總線、系統總線這些叫法，因爲這些叫法都不標準，充滿歧義。真正幹活時，總是明確地指出總線的具體名稱：USB、PCIE、I2C、SPI。