总线的基本概念及分类

总线的基本概念及分类

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总线的基本概念

总线：连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。

总线是由许多传输线或通路组成，每条线都可以一位一位地传输二进制代码，若干条传输线可以同时传输若干位二进制代码

采用总线连接的计算机结构有下列几种：

• 以CPU为中心的双总线结构

• 存储总线(M总线)：连接CPU和主存
• 输入输出总线(I/O总线)：建立CPU和各I/O设备交换信息的通道

这种结构在I/O设备与主存交换信息时仍然要占用CPU，影响CPU的工作效率

• 单总线结构

当I/O设备和主存进行交换信息，不影响CPU工作。

缺点：只有一组总线，要设置总线判优逻辑，让各部件按优先级高低占用总线，避免进行冲突。这也会降低效率

• 以存储器为中心的双总线结构

在单总线基础上开辟出CPU和主存的存储总线，提高传输效率，减轻系统总线的负担

总线的分类

以下均按连接部件不同，进行分类。

• 片内总线：芯片内部的总线

• 系统总线：CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线，又称板级总线或板间总线

  系统总线按照传输信息不同，分为三类

  • 数据总线：传输各功能部件之间的数据信息。是双向传输总线，其位数和机器字长、存储字长有关。

    数据总线宽度：数据总线的位数，是衡量系统性能的重要指标

  • 地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址

    由CPU输出，单向传输。

    地址总线的位数与存储单元的个数有关

  • 控制总线：用来发出各种控制信号的传输线，使各部件能在不同时刻占有总线使用权。

    对于任一控制线来说，传输是单向的，但是对于控制总线整体，传输是双向的。

    常见的控制信号：

    • 时钟：同步操作
    • 复位：初始化所有部件
    • 总线请求：某部件需获得总线使用权
    • 总线允许：需要获得总线使用权的部件已获得控制权
    • 中断请求：某部件提出中断
    • 中断响应：中断请求被接收
    • 存储器写：将数据总线上的数据写入存储器中
    • 存储器读：
    • I/O写：
    • I/O读
    • 传输响应：表示数据已被接受或已被送入数据总线

• 通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信

  按传输方式分为两类：

  • 串行通信：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送
  • 并行通信：数据在多条并行1位宽地传输线上，同时由源传送到目的地

两类：

• 串行通信：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送
• 并行通信：数据在多条并行1位宽地传输线上，同时由源传送到目的地

并行通信适用于短距离数据传输，串行通信适用于远距离传送。