6.1

总线的概念与分类

定义： 总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。

• 共享：是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可ui通过这组线路分时共享。
• 分时：是指统一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果系统中有多个部件，则它们只能分时的向总线发送信息。

总线的特性

1. 机械特性：尺寸，形状，管脚数，排列顺序。
2. 电器特性：传输方向和有效电平范围。
3. 功能特性：每根传输线的功能（地址，数据，控制）。
4. 时间特性：信号的时序关系 。

总线的分类

按数据传输格式：

• 串行总线：数据一位一位传输
• 并行总线：
  

按总线功能（连接的部件）：

• 片选总线：芯片内部的总线。是CPU内部寄存器与寄存器之间，寄存器与ALU之间的公共连接线

• 系统总线：是连接计算机系统各个功能部件（CPU、主存、I/O）之间的总线。
  按系统总线传输信息内容的不同：分为数据总线，地址总线和控制总线。
  数据总线： 传输各功能部件之间的数据信息，包含指令和操作数；位数与机器字长、存储字长有关；双向。
  地址总线： 传输地址信息，包括主存单元或I/O端口的地址；位数与主存地址空间大小及设备数量有关；单项。
  控制总线： 传输控制信息，一根控制线传输一个信号；有出：CPU发送控制命令，有入：主存返回CPU的反馈信号。

• 通道总线

按时间顺序：

• 同步总线
• 异步总线

系统总线的结构

单总线

• 结构：CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都连接在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。
• 单总线不是指只有一根信号线，系统总线按传送信息的不同可以细分为地址总线、数据总线和控制总线。
• 优点：结构简单，成本低，易于接入新的设备。
• 缺点：带宽的、负载重，多个部件只能争用唯一的总线，且不支持并发传送操作

双总线

• 结构：双总线结构有两条总线，一条是主存总线，用于CPU、主存和通道之间进行数据传送；另一条是I/O总线，用于多个外部设备与通道之间进行数据传送。
• 通道是具有特殊功能的处理器，能对I/O设备进行统一管理。通道程序放在主存中。
• 主存总线支持突发传送：送出一个地址，收到多个地址连续的数据。
• 优点：将较低速的I/O设备从单总线上分离出来，实现存储器总线和I/O总线分离。
• 缺点：需要增加通道等硬件设备

三总线

• 结构：三总线结构是在计算机系统各部件之间采用3条各自独立的总线来构成信息通路，这三条总线分别为：主存总线，I/O总线，和直接内存访问DMA总线
• 优点：提高了I/O设备的性能，使其更快的响应命令，提高系统吞吐量。
• 缺点：系统工作效率低。

四总线结构

总线的性能指标

1. 总线的传输周期（总线周期）：

• 一次总线操作所需要的时间
• （包括申请阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段），通常由若干个总线时钟周期构成。

2. 总线的时钟周期：

• 即机器的时钟周期。
• 计算机有一个统一的时钟，以控制整个计算机的各个部件。
• 总线也要受此时钟的控制。

3. 总线的工作频率：

• 总线上各种操作的频率，为总线周期的倒数。
• 若总线周期 = N和时钟周期，则总线的工作频率=时钟频率 / N
• 实际上是指一秒内传送几次数据

4. 总线的时钟频率：

• 即机器的时钟频率，为时钟周期的倒数。
• 实际傻瓜指1秒内有多少个时钟周期。

5. 总线宽度：

• 又称总线位宽，它是总线上同时能够传输的数据位宽
• 通常是指数据总线的根数，如32根称为32位（bit）总线

6. 总线带宽：

• 总线的数据传输率，即单位时间内总线可传输的数据的位数，
• 通常用每秒钟传送信息的字节数来衡量，单位可用字节/秒（B/s）表示 。
• 总线的带宽是指总线本身所能达到的最高传输速率
• 在实际的有效数据传输率时，要用实际传输的数据量除以耗时。
  
  

7. 总线复用：

• 指一种信号线在不同的时间传输不同的信息。
• 可以使用比较少的线传输更多的信息，从而节省空间和成本。

8. 信号线数：

• 地址总线、数据总线和控制总线3种总线数的总和称为信号线数。

6.2

总线仲裁

• 同一时刻只能有一个设备控制总线传输操作，可以有一个或多个设备从总线接受数据
• 总线作为一种共享设备，会出现同一时刻多个主设备竞争总线控制权的问题。
• 总线仲裁： 多个主设备同时竞争主线控制权时，以某种方式选择一个主设备优先获得总线控制权。
  

总线仲裁流程：

总线仲裁分类

集中仲裁方式

1. 链式查询方式：
   
2. 计数器定时查询方式：

3. 独立请求方式：
   

分布总裁方式

6.3

总线操作和定时

总线周期的四个阶段

1. 申请分配阶段：
   
2. 寻址阶段： 获得使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，启动本次参与传输的从模块。
3. 传输阶段： 主模块和从模块进行数据交换，可单向或双向的进行数据交互。
4. 结束阶段： 主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。

总线定时

指总线在双方交换数据的过程种需要时间上配合关系的控制，这种控制称为总线的定时，他的实质是一种协议或规则：

1. 同步通信（同步定时方式）：由统一时钟控制。
   

2. 异步通信（异步定时方式）：采用应答方式，没有公共时钟标准 。
   
   

3. 半同步通信：同步异步结合。

4. 分离式通信：充分挖掘系统 总线每瞬间的潜力。

6.4

总线标准

总线的特性：

系统总线标准（ISA，EISA）

局部总线标准（PCI，AGP）

PCI

AGP

串行-PCIE

VESA

设备总线

（USB）

RS-232C

IDE（ATA）：硬盘光驱接口

DATA：串行硬盘接口

SCSI

ＰＣＭＣＩＡ（便携式设备接口）

视频线标准

最后

以上就是魔幻黑猫为你收集整理的计算机组成原理-总线-066.16.26.36.4的全部内容，希望文章能够帮你解决计算机组成原理-总线-066.16.26.36.4所遇到的程序开发问题。

如果觉得靠谱客网站的内容还不错，欢迎将靠谱客网站推荐给程序员好友。