【计算机组成原理】第三章 系统总线（1）总线的基本概念及其分类
开门见山的说，本篇将着重介绍系统总线的基本概念及其分类
一、 总线的基本概念
计算机系统的五大部件之间的互联方式有两种
· 一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接
· 另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接
早期的计算机大多数用分散连接方式，因无法随时增添或减撤设备，而出现了总线连接方式。
总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。当多个部件与总线相连时，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，势必导致信号冲突，传输无效。因此，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。
存储总线：连接 CPU 和主存，称为存储总线（M总线）
输入/输出总线：用来建立 CPU 和各 I/O 设备之间交换信息的通道，称为输入/输出总线（I/O 总线）。各种 I/O 设备通过 I/O 接口挂到 I/O 总线上，更便于增删设备。
【面向 CPU 的双总线结构框图】
【单总线结构框图】
【以存储器为中心的双总线结构框图】
二、总线的分类
总线的应用很广泛，从不同角度可以有不同的分类方法。
按数据传送方式：按数据传送方式可分为并行传输总线和串行传输总线。
按总线的使用范围：按总线的使用范围划分为，计算机（包括外设）总线、测控总线、网络通信总线等
按连接部件：按连接部件不同，分为片内总线、系统总线和通信总线
我们将按连接部件不同，介绍三类总线
1）片内总线
片内总线是指芯片内部的总线，如在 CPU 芯片内部，寄存器与寄存器之间、寄存器与算逻单元 ALU 之间都由片内总线连接。
2）系统总线
系统总线：系统总线是指 CPU、主存、I/O 设备（通过 I/O 接口）各大部件之间的信息传输线。由于这些部件通常都安放在主板或各个插件板（插卡）上，故又称板极总线（在一块电路板上各芯片间的连线）或板间总线。
按系统总线传输信息的不同，又可分为三类：数据总线、地址总线和控制总线。
· 数据总线
数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为 8 位、16位或32位。
数据总线宽度：数据总线的位数称为数据总线宽度，它是衡量系统性能的一个重要参数。如果数据总线的宽度为 8位， 指令字长为 16位，那么，CPU 在取指阶段必须两次访问主存。
· 地址总线
地址总线主要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。
地址总线上的代码是用来指明 CPU 欲访问的存储单元或 I/O 端口的地址，由 CPU 输出，单向输出。
地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线为 20 根，则对应的存储单元个数为 2^20
· 控制总线
控制总线用来发出各种控制信号的传输线。由于数据总线、地址总线都是被挂在总线上的所有部件共享的，控制总线使各部件能在不同时刻占有总线使用权。
通常对任意控制线而言，它的传输是单向的。但对于控制总线总体来说，又可认为是双向的。
常见的控制信号：
✔时钟：用来同步各种操作
✔复位：初始化所有部件
✔总线请求：表示某部件须获得总线使用权
✔总线允许：表示需要获得总线使用权的部件已获得了控制权
✔中断请求：表示某部件提出中断请求。
✔中断响应：表示中断请求已被接受
✔存储器写：将数据总线上的数据写至存储器的指定地址单元内
✔存储器读：将指定存储单元中的数据读到数据总线上
✔I/O 读：从指定的 I/O 端口将数据读到数据总线上
✔I/O 写：将数据总线上的数据输出到指定的 I/O 端口内
✔传输响应：表示数据已被接受，或已将数据送至数据总线上
3）通信总线
通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间的通信。
通信总线按传输方式可分为两种：串行通信和并行通信。
· 串行通信
串行通信是指数据在单条 1 位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。如 1 字节的数据，在串行传送中，1字节的数据要通过一条传输线分 8 次由低位到高位按顺序逐位传送。
· 并行通信
并行通信是指数据在多条并行 1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。如 1字节的数据，在并行传送中，要通过 8条并行传输线同时由源传送到目的地
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作者：何以百里
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