计算机控制系统的系统总线硬件设计包括哪几类通道的硬件设计,分别是什么

为了提高计算机系统的输入/输出能力，可在总线的设计与实现中采用以下方案：

(1) 提高总线时钟的频率，以便在单位时间内完成更多次数的数据传送；

(2)增加数据总线的 位数，以便在每次数据传送时传送更多数的数据；

(3)采用成组数据传送（BURST 传送） 方式，使得在一组数据传送的过程中，尽可能地把发送地址和传送数据在时间是重叠起 来；

(4)采用总线结构，使得多个数据同时通过不同的总线完成传送。最终达到在单位时 间内传送尽可能多的数据的目的，即提高了输出输入能力。

计算机的硬件分成5大组成部件：运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备。其中，运算器和控制器是计算机的核心，合称中央处理单元（Central Processing Unit，CPU）或处理器。CPU的内部还有一些高速存储单元，被称为寄存器。其中运算器执行所有的算术和逻辑运算；控制器负责把指令逐条从存储器中取出，经译码后向计算机发出各种控制命令；而寄存器为处理单元提供操作所需要的数据。

存储器是计算机的记忆部分，用来存放程序以及程序中涉及的数据。它分为内部存储器和外部存储器。内部存储器用于存放正在执行的程序和使用的数据，其成本高、容量小，但速度快。外部存储器可用于长期保存大量程序和数据，其成本低、容量大，但速度较慢。

输入设备和输出设备统称为外部设备，简称外设或I/O设备，用来实现人机交互和机间通信。微型机中常用的输入设备有键盘、鼠标等，输出设备有显示器、打印机等。

计算机硬件的典型结构主要包括单总线结构、双总线结构和采用通道的大型系统 结构。

软件是计算机系统的重要组成部分，它可以使计算机更好地发挥作用。计算机软件是程序、数据和相关文档的集合。软件可以分为系统软件和应用软件。

系统软件是指为了方便使用、维护和管理计算机系统而编制的软件及其文档，包括操作系统、语言翻译程序等。

应用软件是解决某一问题的程序及其文档。它覆盖了计算机应用的所有方面，每个应用都有相应的应用软件。

采用总线结构的主要优点

1、面向存储器的双总线结构信息传送效率较高，这是它的主要优点。但CPU与I/O接口都要访问存储器时，仍会产生冲突。

2、CPU与高速的局部存储器和局部I/O接口通过高传输速率的局部总线连接，速度较慢的全局存储器和全局I/O接口与较慢的全局总线连接，从而兼顾了高速设备和慢速设备，使它们之间不互相牵扯。

3、简化了硬件的设计。便于采用模块化结构设计方法，面向总线的微型计算机设计只要按照这些规定制作cpu插件、存储器插件以及I/O插件等，将它们连入总线就可工作，而不必考虑总线的详细操作。

4、简化了系统结构。整个系统结构清晰。连线少，底板连线可以印制化。

5、系统扩充性好。一是规模扩充，规模扩充仅仅需要多插一些同类型的插件。二是功能扩充，功能扩充仅仅需要按照总线标准设计新插件，插件插入机器的位置往往没有严格的限制。

6、系统更新性能好。因为cpu、存储器、I/O接口等都是按总线规约挂到总线上的，因而只要总线设计恰当，可以随时随着处理器的芯片以及其他有关芯片的进展设计新的插件，新的插件插到底板上对系统进行更新，其他插件和底板连线一般不需要改。

7、便于故障诊断和维修。用主板测试卡可以很方便找到出现故障的部位，以及总线类型。

采用总线结构的缺点 由于在CPU与主存储器之间、CPU与I/O设备之间分别设置了总线，从而提高了微机系统信息传送的速率和效率。但是由于外部设备与主存储器之间没有直接的通路，它们之间的信息交换必须通过CPU才能进行中转，从而降低了CPU的工作效率（或增加了CPU的占用率。一般来说，外设工作时要求CPU干预越少越好。CPU干预越少，这个设备的CPU占用率就越低，说明设备的智能化程度越高），这是面向CPU的双总线结构的主要缺点。同时还包括：1、利用总线传送具有分时性。当有多个主设备同时申请总线的使用是必须进行总线的仲裁。

2、总线的带宽有限，如果连接到总线上的某个硬件设备没有资源调控机制容易造成信息的延时（这在某些即时性强的地方是致命的）。

3、连到总线上的设备必须有信息的筛选机制，要判断该信息是否是传给自己的。

总线控制是利用总线模块控制被控设备，易受到总线故障的影响，可靠性低。

多线采用3芯或4芯控制线，总线采用信号二总线和24V电源线。

主板上的533/800前端总线设计 说的是这款主板支持这两种前端总线的处理器（支持奔腾D系列 赛扬D系列 奔腾E系列 赛扬E系列 酷睿E4系列）

现场总线（Field bus）是近年来迅速发展起来的一种工业数据总线，也是现在我们工作中提到比较多的名词，它主要解决工业现场的智能化仪器仪表与控制器主机（网关）等现场设备间的数字通信。按照现场技术使用比较多的分为485总线：最早的现场总线技术之一，采用半双工工作方式，支持多点数据通信。为有极性总线，拓扑结构为手拉手。

CAN总线：是ISO国际标准化的一种总线技术，大部分特质与485总线一致，其成本较高，多用于汽车总线，是汽车行业的标准总线。为有极性总线，拓扑结构较复杂。

POWERBUS总线：是一种新型的现场总线，在国内各类现场总线设备中使用，其主要特点是通讯总线具有供电能力，降低了现场施工的成本，将传统施工化繁为简，为无极性总线，拓扑结构支持任意结构。

总线型拓扑：是一种基于多点连接的拓扑结构，所有的设备连接在共同的传输介质上。总线拓扑结构使用一条所有PC都可访问的公共通道，每台PC只要连一条线缆即可但是它的缺点是所有的PC不得不共享线缆，优点是不会因为一条线路发生故障而使整个网络瘫痪。

环行拓扑：把每台PC连接起来，数据沿着环依次通过每台PC直接到达目的地，在环行结构中每台PC都与另两台PC相连每台PC的接口适配器必须接收数据再传往另一台一台出错，整个网络会崩溃因为两台PC之间都有电缆，所以能获得好的性能。

树型拓扑结构：把整个电缆连接成树型，树枝分层每个分至点都有一台计算机，数据依次往下传优点是布局灵活但是故障检测较为复杂，PC环不会影响全局。

星型拓扑结构：在中心放一台中心计算机，每个臂的端点放置一台PC，所有的数据包及报文通过中心计算机来通讯，除了中心机外每台PC仅有一条连接，这种结构需要大量的电缆，星型拓扑可以看成一层的树型结构不需要多层PC的访问权争用。星型拓扑结构在网络布线中较为常见。

菊花链拓扑：类似于环行拓扑结构，但是中间有一对断点。

扩展资料：

开关电源常用的基本拓扑约有14种，每种拓扑都有其自身的特点和适用场合。一些拓扑适用于离线式（电网供电的）AC/DC变换器。其中有些适合小功率输出（<200W），有些适合大功率输出；有些适合高压输入（≥220VAC），有些适合120VAC或者更低输入的场合。

有些在高压直流输出（>～200V）或者多组（4～5组以上）输出场合有的优势；有些在相同输出功率下使用器件较少或是在器件数与可靠性之间有较好的折中。较小的输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑经常考虑的因素。

一些拓扑更适用于DC/DC变换器。选择时还要看是大功率还是小功率，高压输出还是低压输出，以及是否要求器件尽量少等。另外，有些拓扑自身有缺陷，需要附加复杂且难以定量分析的电路才能工作。

因此，要恰当选择拓扑，熟悉各种不同拓扑的优缺点及适用范围是非常重要的。错误的选择会使电源设计一开始就注定失败。

开关电源常用拓扑

buck开关型调整器拓扑、boost开关调整器拓扑、反极性开关调整器拓扑、推挽拓扑、正激变换器拓扑、双端正激变换器拓扑、交错正激变换器拓扑、半桥变换器拓扑、全桥变换器拓扑、反激变换器、电流模式拓扑和电流馈电拓扑、SCR振谐拓扑、CUK变换器拓扑

开关电源各种拓扑集锦先给出六种基本DC/DC变换器拓扑，依次为buck、boost、buck-boost、cuk、zeta、sepic变换器。

参考品资料来源：百度百科-拓扑结构

总线型拓扑结构是将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线上，结点之间按广播方式通信，一个结点发出的信息，总线上的其它结点均可“收听”到。

（1）组网费用低：从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通过一条总线进行连接，所以组网费用较低。

（2）网络用户扩展较灵活：需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可，但所能连接的用户数量有限。

（3）维护较容易：单个节点失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断，则整个网络或者相应主干网段就断了。

（4）这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权。