总线的概念和功能介绍

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总线的概念

总线(Bus)是指计算机组件建规范化的交换数据的方式(媒介),即以一种通用的方式为各组件提供数据传送和控制逻辑。从另一个角度来看, 如果说转(Mother Board)是一座城市,那么总线就是城市里的公共汽车,能够按照固定的行车路线,传输来回不同运转的比特。这些线路 在同一时间内都仅能负责传输一个比特。因此必须有同时才用多条线路才能发送更多的资料,而总线可同时传输的资料数就称为宽度,以比 特为单位,总线宽度越大,传输性能即越佳。总线的带宽(即单位时间内可以传输的总资料数)为:总线带宽=频率*宽度(Bytes/sec)

基本概念

  • 总线传输的四个阶段

    • 申请分配阶段:分配下一个周期的总线使用权,包含传输请求、总线仲裁。
    • 寻址阶段:取得主模块要访问的从模块的地址和命令。
    • 传输阶段:主模块和从模块进行数据交换,单向或双向。
    • 结束阶段:信息从总线撤除,让出总线使用权。
  • 总线设备

    • 主设备:获取总线控制权的设备。
    • 从设备:指被主设备访问的设备,它只能响应主设备发来的各种总线命令。

总线分类

总线的分类可以按照数据传输格式、总线功能、时序控制方式三个角度划分

数据传输传输格式方式

  • 串行总线:一条线传输
  • 并行总线:多条线传输

总线功能方式

  • 片内总线:片内总线是芯片内部的中心概念。它是CPU芯片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:系统总线是计算机系统内各功能组件(CPU、主存、i/o接口)之间互相连接的总线。按系统总线传输信息内容不同,又可以分为3类:数据总线、地址总线和控制总线

    • 数据总线(data bus): 在CPU与RAM之间来回传送需要处理或是需要存储的数据。
    • 地址总线(address bus):用来指定RAM(random access memory)之间存储的数据的地址。
    • 控制总线(control bus):将微处理器控制单元(control unit)的信号,传输的周边设备。一般常见的位USB bus和1394 bus。
  • 通信总线:通信总线是用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如远程通信设备、测试设备)之间信息传送的总线,通信总线也称为外部总线。

系统总线的结构

  • 单总线结构

单总线结构.png

  • 双总线结构

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  • 三总线结构

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总线定时方式

  • 同步定时方式
  • 异步定时方式

总线仲裁

  • 集中仲裁方式
  • 分布仲裁方式