日新计划6月更文 Day 25
总线是计算机中各功能部件间传递信息的公共通路，具有控制简单、成本低、扩展性好等优点。
总线有许多分类方式：按传输模式可分为并行总线与串行总线；按传输方式可分为单向传输总线和双向传输总线；按时序控制可分为同步总线与异步总线；按功能可分为数据总线、地址总线和控制总线。
在总线工作的时候同一时刻只能有一个主设备占据总线控制权来控制其他设备，但可以有多个从设备被主设备寻找、控制。
总线的性能指标包括总线宽度、总线时钟频率、总线传输周期、总线带宽等：
- 单时钟传输次数：DDR 总线为2次；QDR 总线为4次
- 总线带宽：总线最高传输速率，同步总线带宽 = 总线宽度 × 总线时钟频率 × 单时钟传输次数
- 总线负载能力：总线上能同时连接的设备数
总线传输数据的过程包括申请总线（总线仲裁）、总线寻址、数据传输、传输结束：
- 总线仲裁：需要使用总线的主部件提出请求，总线控制器确定将下一个总线使用权分配给谁
- 总线寻址：主设备通过总线发出从部件的存储器地址或I/O端口地址及相关命令，启动从设备
- 数据传输
- 传输结束：主部件撤消总线请求等有关信息，让出总线，以便总线控制器重新分配总线使用权
总线上主从设备之间的一次信息交换过程称为总线事务，总线事务包括上述四个过程。
总线传输数据有并行传输、串行传输、并串行结合等方式，并行传输指多条数据线同时传输多位数据；串行传输指位信息从低到高位在一条传输线上逐位以脉冲方式传送。在传输过程中，每秒钟传送的码元个数称为波特率；每秒传输有效数据位数称为数据传输率。
为了对总线的使用进行合理分配管理，需要进行总线仲裁。根据总线控制器的位置分为集中式总线仲裁和分布式总线仲裁。
集中式总线仲裁有链式查询、计数器定时查询和独立请求三种范式：
- 链式查询：中央仲裁器读取总线状态BS和总线请求BR，按顺序将控制权通过总线授权BG分配给发出请求的设备
- 计数器定时查询：使用总线状态BS、总线请求BR和地址计数线（根）控制总线，通过设备地址计数控制各个设备
- 独立请求：每个设备都有独立的BR和BG，共用总线状态信号线。
