总线的详解

什么是总线?

  • 是连接两个以上部件或者设备的信息通路
  • 是部件或者设备的共享传输介质

总线的形状类似于:

总线的详解_第1张图片

总线类型:

  • 芯片内总线
  • 系统总线

芯片内总线,在芯片内部各个元件提供连接支持,比如连接CPU芯片内部各个寄存器、ALU等部分

系统总线,分为单总线结构和多总线结构

 

单总线结构,因为多个设备竞争总线,但是各个设备速度差异很大,所以性能受到限制

下图为单总线结构:

总线的详解_第2张图片

 

多总线结构,解决了单总线中设备速度差异的问题,改善了设备对总线的竞争

下图为多总线结构:

 总线的详解_第3张图片

 

系统总线的构成

系统总线:控制线、数据线、地址线构成。有的时候,总线没有单独的地址线,地址信息通过数据线来传输,

称之为数据/地址复用

 

总线的详解_第4张图片

 

使用总线的设备类型

  • 总线主设备,能够申请和获得总线使用权,控制总线发起总线事务,比如CPU就是总线主设备

  • 总线从设备,不具有申请总线的使用权,被总线事务激活激活的设备,比如存储器是总线从设备

 

总线设备接口

设备和总线之间通过总线设备接口来进行连接,如上图所示。总线设备接口完成设备信号和总线信号之间的协调和转换

总线的详解_第5张图片

 

学到这里,大家肯定就想问,总线是谁来控制呢?还有是如何进行控制的呢? 那就是总线控制器了!

 

总线控制器

总线系统的核心,管理总线的使用

首先,我们来介绍,总线设备使用总线的状态转换举例,如下图所示:

总线的详解_第6张图片

 

功能:

  • 总线系统资源的管理:对存储空间、设备端口空间、中断等进行分配等操作
  • 总线系统的定时:产生总线的时序和总线命令
  • 总线的仲裁:确定哪个主设备获得总线试用期
  • 总线的连接:不同总线协议之间的转换、完成总线之间的连接

  

 

总线设计的基本要素:

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我们重点介绍,总线仲裁和定时方式,这也是总线设计的关键之处!

 

总线仲裁

总线仲裁是决定哪个总线主设备来使用总线,有集中式和分布式两种方式

 

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总线定时

决定设备使用总线时间,从何时开始,何时结束!

 

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