计算机组成原理学习（哈工大视频）第三章

3.1总线的基本概念
总线（BUS）是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质
总线上信息的传送：串行和并行
单总线结构框图：
面向CPU的双总线结构框图

以存储器为中心的双总线结构框图
3.2 总线的分类
总线的分类：片内总线（芯片内部的总线），系统总线（计算机各部件之间的信息传输线，包括数据总线（双向与机器字长、存储字长有关），地址总线（单 向与存储地址，I/O地址相关），控制总线（有出，有入）），通信总线（用于计算机系统之间或者计算机系统和其他系统（如控制仪表，移动通信等）之间的通信，传输方式分为串行通信总线和并行通信总线）

3.3 总线的特性
总线的物理实现：

总线的特性：机械特性（形状，尺寸，管脚数，排列书序），电器特性（传输方向和有效的电平范围），功能特性（每根传输线的功能：地址，数据，控制），时间特性（信号与时序的关系），注意这些描述的都是总线。
总线的性能指标：总线宽度（数据线的根数），标准传输率（每秒传输的最大字节数MBps），时钟同步/异步（同步，不同步），总线复用（地址线和数据线复用既共用），信号线数（地址线，数据线和控制线的总和），总线控制方式（突发，自 动，仲裁，逻辑，计数），其他指标（负载能力）
总线标准：

3.4总线的结构
单总线结构
双总线结构：

三总线结构：


四总线结构：

总线结构举例
传统微型机总线结构：

VL-BUS局部总线结构：

PCI总线：

多层PCI总线结构:

3.5总线的控制
总线在同一时刻只能由同一对设备使用。
总线判优控制基本概念：主设备（模块，对总线有控制权），从设备（模块相应从主设备发来的总线命令），总线判优控制（分布式和集中式（链式查询，计数器定时查询，独立请求方式））。
链式查询方式：BR提出请求，BG进行查询，查询顺序按照优先顺序，BS进行相应


计数器定时查询方式：从设备通过BR线提出请求，总线控制部件判断是否可以将总线让出，若能，则将计数器赋值为0，并通过设备地址线将计数器逐渐增大，判断是否和对应的接口配对，若配上，通过BS线进行反应。相对上述的链式，优先级通过调整计数器，更加灵活。


独立请求方式：查找那个设备要占用总线的速度更加的快，不再是上述两种的顺序查找。总线控制部件要内置排队器，确定设备的优先级

总线的通信控制：目的是解决通信双方协调配合的问题
总线传输周期：总线的主设备和从设备完成一次完整的、可靠的通讯所需要的时间。包括，申请分配阶段（主模块申请，总线仲裁决定），寻址阶段（主模块向从模块给出地址和命令），传数阶段（主模块和从模块交换数据），结束阶段（主模块撤销有关信息）
总线通信的四种方式：同步通信（由统一时标控制数据传送），异步通信（采用应答式，没有公共时钟标准），半同步通信（同步、异步结合），分离式通信（充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力）。
同步式数据输入：

同步式数据输出：

总线长度比较短，各个模块时间比较一致的情况下使用同步传输。
异步通信：以下三种方式安全性逐渐提高。请求、回答

半同步通信（同步、异步结合）：同步（发送方用系统时钟前沿发信号，接收方用系统时钟后沿判断，识别），异步（允许不同速度的模块和谐工作，增加一条“等待”相应信号，由从设备给出）。
半同步通信：

上述三种通信的共同点：一个总线传输周期（以输入数据为例）：（1）主模块发地址、命令（占用总线）（2）从模块准备数据（不占用总线，总线空闲）（3）从模块向主模块发数据（占用总线）
分离式通信的一个总线传输周期分成：子周期1（主模块申请占用总线，使用完成后，既放弃总线的使用权），子周期2（从模块申请占用总线，将各种信息送至总线上，这时从模块成为了主模块）
分离式通信特点：各模块有权申请占用总线；采用同步方式通信，不等对方回答（因为已经准备好的“材料”）；各模块准备数据时，不占用总线；总线被占用时，无空闲（既只要是被占用，则一直在工作，不会出现“占着茅坑不拉屎”）。