(7.1) 总线概述

(7.1.1) 总线的基本概念

• 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：各个部件都可通过该线路交换信息。
  • 分时：总线上只能传送一个部件发送的信息。

1. 三态门和总线电路

三态门用于总线连接，各个部件或设备必须通过三态缓冲器才能挂在总线上。

2. 总线事务

• 总线事务：总线上一对设备回见的一次信息交换过程称为一个总线事务。
  • 存储器读/写、I/O读写、中断响应。
• 主设备：发出总线事务请求的部件。要求读取存储器数据的cpu。
• 从设备：响应主设备发来的各种总线命令的设备。存储器。

3. 总线使用权

• 总线控制机构：对总线进行合理的分配和管理。
• 主设备：控制和支配总线。

(7.1.2) 总线的分类

1. 按功能层次分类

片内总线

连接cpu芯片内部的寄存器，以及寄存器与ALU。

系统总线

• 数据总线：双向传输指令、操作数。
• 地址总线：单向传输地址信息。
• 控制总线：传输puc送出的控制信息，主存返回cpu的反馈信息。

通信总线（外总线）

连接计算机系统或计算机系统与其他设备的总线。

2. 按数据线的数量分类

并行总线

• 含有多条双向数据线的总线。
• 可同时传输一个数据的多位。传输速率高。
• 缺点：当数据线较长时，数据的各位传送的时延不一致，会导致错误。

串行总线

只含有一条双向数据线/两条单向数据线的总线。优势在数据的长距离传送。

工作频率相等，串行总线的速度比并行的快。

(7.1.3) 总线的组成及性能指标

1. 总线结构

单总线结构

各部件连接在一组总线。

双总线结构

在单总线结构的基础上，在cpu与存储器之间设置了一组高速存储总线。

三总线结构

在双总线的基础上增加了I/O总线、通道。外设通过接口连接到I/O总线上，然后通过通道与系统总线进行信息交换。

2. 总线特性

物理特性

规定了总线的线数、插头、插座的形状、尺寸、信号线的排列方式。

功能特性

描述每一根线的功能。

电器特性

定义每根线上信号的传递方向及有效电平范围。

时间特性

规定了总线上各信号的时序关系。

3. 总线的性能指标

总线宽度

• 总线的线数。
  • 数据线：指明总线能访问存储器的地址空间范围。
  • 地址线：指明一次访问存储器或外设能够交换的数据位数。

时钟周期和时钟频率

• 时钟周期：一个控制机器部件工作的时钟周期。
• 时钟频率：一秒内的时钟周期数。

总线周期和总线频率

• 总线周期：一次总线操作所需时间。
• 总线频率：一秒的传送的数据的次数。

总线带宽

• 即总线的最大数据传输速率（B/s）。

  

• 总线带宽 = 总线工作频率 * 宽度。

总线负载

连接总线的最大设备数。

总线复用

不同时段利用同一信号线传送不同信号。

总线猝发传输

主设备能从首地址就可以读/写该数据的若干连续单元。

(7.2) 总线仲裁

为了使合理分配和管理各个共享总线进行通信的部件/设备。

(7.1.1) 集中仲裁方式

1. 链式查询方式

2. 计数器定时查询方式

n根线对应2^n个地址。

3. 独立请求方式

7.1.1 总结