第三章 系统总线

总线的基本概念及其分类、结构和总线控制逻辑

3.1 总线的基本概念

计算机五大部件之间互联方式：分散链接（各部件之间单独连线）、总线连接（将各个部件连到一组公共信息传输线上）

总线：是连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。

总线组成：实际上是由许多个传输线或通路组成，每条线可一位一位地传输二进制代码，一串二进制代码可在一段时间内逐一传输完成。16条传输线组成的总线可同时传输16位二进制代码

==总结：==现代计算机利用总线实现计算机五大部件之间的互联，并且总线并不是单独的一条线，是有多条传输线组成的，几条线就可以传几位代码。

3.2 总线的分类

按数据传输方式分：并行传输总线和串行传输总线

按传输宽度分：8位、16位、32位、64位等

按总线使用范围：计算机总线、测控总线、网络通信总线

按连接部件分：片内总线、系统总线、通信总线

总结： 按链接部件分记住就行，其他方式了解即可

3.2.1 片内总线

片内总线：是指芯片内部的总线， 如在CPU芯片内部，寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元ALU之间都由片内总线链接

3.2.2 系统总线

系统总线：是指CPU、主存I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。

按系统总线的传输信息不同，又可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。

1. 数据总线：用来传输各功能之间的数据信息，他是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位、32位。
2. 地址总线：地址总线主要指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址。
3. 控制总线：由于数据总线、地址总线都是被挂在总线上的所有部件共享的，如何使各部件能在不同时刻占有总线使用权，需依靠控制总线来完成，因此控制总线是用来发出各种控制信号的传输线。通常对任一控制线而言，它的传输是单向的。

常见的控制信号如下:

• 时钟:用来同步各种操作。

• 复位：初始化所有部件。

• 总线请求：表示某部件需获得总线使用权。

• 总线允许：表示需要获得总线使用权的部件已获得了控制权。

• 中断请求：表示某部件提出中断请求。

• 中断响应：表示中断请求已被接收。

• 存储器写：将数据总线上的数据写至存储器的指定地址单元内。

• 存储器读：将指定存储单元中的数据读到数据总线上。

• I/0 读：从指定的I/0端口将数据读到数据总线上。

• I/0 写：将数据总线上的数据输出到指定的1/0端口内。

• 传输响应：表示数据巳被接收，或巳将数据送至数据总线上。

==总结：==系统总线是链接五大部件的总线，分位数据总线、控制总线、地址总线。然后就是控制信号，明白其意思，时钟、复位、总线请求、总线允许、中断请求、中断响应、存储器写、存储器读、I/O读、I/O写、传输响应。

3.2.3 通信总线

通信总线：这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间的通信。按传输方式可分为两种：串行通信和并行通信。

==总结：==知道总线分为片内总线、系统总线、通信总线。并且知道系统总线较为重要，知道数据总线、通信总线、控制总线、以及控制信号。

3.3 总线特性及性能指标

3.3.1 总线特性

图中CPU、主存、1/0这些插板（又称插卡）通过插头与水平方向总线插槽（按总线标准用印刷电路板或一束电缆连接而成的多头插座）连接。

总线特性：

1. **机械特性:**机械特性是指总线在机械连接方式上的一些性能，如插头与插座使用的标准，它们的儿何尺寸、形状、引脚的个数以及排列的顺序，接头处的可靠接触等。
2. 电气特性:电气特性是指总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围。
3. 功能特性：功能特性是指总线中每根传输线的功能，
4. 时间特性：时间特性是指总线中的任一根线在什么时间内有效。

总结： 总线的4个特性！机械特性！电器特性！功能特性！时间特性！

3.3.2 总线性能指标

1. 总线宽度：通常是指数据总线的根数，用bit（位）表示，如8位、16位、32位、64位（即8 根、16根、32根、64根）。
2. 总线带宽：总线带宽可理解为总线的数据传输速率，即单位时间内总线上传输数据的位 数，通常用每秒传输信息的字节数来衡量，单位可用MBps（兆字节每秒）表示。
3. 时钟同步／异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作 的总线称为异步总线。
4. 总线复用：一条信号线上分时传送两种信号。
5. 信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和。
6. 总线控制方式：包括突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。
7. 其他指标：如负载能力、电源电压（是采用5V还是3.3V)、总线宽度能否扩展等

总结： 总线宽度、总线带宽，会涉及到计算问题。时钟同步/异步、总线复用、信号线数、控制方式要另外记住。

3.3.3 总线标准

略

3.4 总线结构

分为单总线结构和多总线结构

3.4.1 单总线结构

单总线结构：图是单总线结构的示意，它是将CPU、主存、1/0设备（通过1/0接口）都挂在一组总线 上，允许VO设备之间、1/0设备与CPU之间或1/0设备与主存之间直接交换信息。

3.4.2 多总线结构

多总线结构：类推单总线结构

双总线结构

三总线结构

四总线结构

3.5 总线控制

它主要包括==判优控制（或称仲裁逻辑）==和通信控制。

3.5.1 总线判优控制

总线上所连接的各类设备，按其对总线有无控制功能可分为主设备（模块）和从设备（模块） 两种。主设备对总线有控制权，从设备只能响应从主设备发来的总线命令，对总线没有控制权。

控制优先权仲裁方式:BS总线忙、BR总线请求、BG总线同意

1. 链式查询方式
   

2. 计数器定时查询方式

3. 独立请求方式

==总结：==计数器定时查询方式，与链式查询方式相比，就把BG换成设备地址线。而独立请求方式就像名字一样，每个请求都独立请求、同意。

3.5.2 总线通信控制

众多部件共享总线，在争夺总线使用权时，应按各部件的优先等级来解决。

通常将完成一次总线操作的时间称为总线周期，可分为以下4个阶段。

1. 申请分配阶段：由需要使用总线的主模块（或主设备）提出申请，经总线仲裁机构决定下 一传输周期的总线使用权授于某一 申请者。
2. 寻址阶段；取得了使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块（或从设备）的地址 及有关命令，启动参与本次传输的从模块。
3. 传数阶段：主模块和从模块进行数据交换，数据由源模块发出，经数据总线流人目的 模块。
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。

1. 同步通信

2. 异步通信

3. 半同步通信

最后

以上就是曾经香水为你收集整理的计算机组成原理 第三章 系统总线第三章 系统总线的全部内容，希望文章能够帮你解决计算机组成原理 第三章 系统总线第三章 系统总线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。