计算机组成原理-笔记-第六章

目录

六、第六章——总线

1、总线（基本概念）

（1）总线的定义 & 特性

（2）串行 &并行

（3）总线的分类

（4）总线分类——功能

（4.1）片内总线

（4.2）片内总线

（4.3）通信总线

（5）总线分类——结构（单，双，三）

（5.1）拓展（四总线——主流）

（6）总结

2、总线——性能指标

（1）总线带宽 & 习题

（2）速度——并行 & 串行

3、总线仲裁（总线抢占问题）

（1）集中仲裁——链式查询（有优先级）

（2）集中仲裁——计数器查询（挨个询问-也有优先级）

（3）集中仲裁——独立请求（也有优先级）

（4）对比

（5）分布仲裁

（6）总结

4、总线操作和定时（重点：同步，异步）

（1）同步通信——同步定时方式

（2）异步

（3）半同步通信

（4）分离式通信

（5）总结

5、总线标准

（1）各种总线标准

（2）总结

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六、第六章——总线

1、总线（基本概念）

总线——地址 & 数据 & 控制

一个发——多个收（并且可以有多根线）

 

（1）总线的定义 & 特性

 总线的诞生——分散链接太麻烦！

 

（2）串行 &并行

串行和并行——并没有谁快谁慢之说！不同的场景下，速度不同！

（3）总线的分类

（4）总线分类——功能

（4.1）片内总线

（4.2）片内总线

（4.3）通信总线

（5）总线分类——结构（单，双，三）

为什么效率低？

（因为：这些总线同一个时刻，只能有一个工作！防止数据干扰和资源抢占，恼火）

（5.1）拓展（四总线——主流）

（6）总结

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2、总线——性能指标

为什么要有这些性能指标？

性能指标的存在是为了评估和比较不同总线的性能和效率。这些性能指标可以帮助我们理解 CPU 在运行程序和处理数据时的能力和效率，从而选择适合特定需求的总线。

（1）总线带宽 & 习题

（2）速度——并行 & 串行

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3、总线仲裁（总线抢占问题）

 总线仲裁——所谓仲裁，就是决定当前让谁和谁通信而已

可以说是——总线控制权抢占问题

（1）集中仲裁——链式查询（有优先级）

饥饿问题！

（2）集中仲裁——计数器查询（挨个询问-也有优先级）

（3）集中仲裁——独立请求（也有优先级）

（4）对比

（5）分布仲裁

（6）总结

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4、总线操作和定时（重点：同步，异步）

（1）同步通信——同步定时方式

时钟——统一控制，数据的传递 

缺点：强制同步，容易不能及时的传输数据（可靠性差）

优点：传送速度快、具有较高的的传输速率，逻辑控制简单

适用——长度短，反应快的系统

（2）异步

优缺点

缺：控制复杂——设计复杂

优：周期可变，可靠性提高，自适应好（方式多）

（3）半同步通信

在同步的基础上，让他等待响应，这样就好了

但是，在等待的时候，是占用着总线的！这样也不太好

（4）分离式通信

（5）总结

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5、总线标准

只要关乎数据传输——那么都要制定对应的协议（也可以称为——标准！）

WiFi、蓝牙、宽带——这些都有标准！！

总线就是一个传输数据的东西——也要有对应的标准！

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USB-1、USB-2、USB-3

Type-C等等

（1）各种总线标准

（2）总结

计算机的中央处理器（CPU）通过总线与其他组件进行通信。总线是计算机系统中用于传输数据和控制信息的一组电路线路。

总线可以分为以下几种类型：

1. 数据总线（Data Bus）：用于传输数据和指令。它可以是单向的或双向的，具体取决于数据的传输方向。数据总线的宽度决定了 CPU 与其他组件之间每次传输的数据量。

2. 地址总线（Address Bus）：用于传输内存或外设的地址信息。地址总线的宽度决定了 CPU 可以寻址的内存范围。例如，32位的地址总线可以寻址的内存空间为 2^32 个字节（约为 4GB）。

3. 控制总线（Control Bus）：用于传输控制信号，如读、写、中断请求等。控制总线将发送各种控制命令，以控制其他硬件组件的操作。

这些总线连接了 CPU、内存、输入/输出设备和其他外部组件，使它们能够相互通信和交换信息。当 CPU 需要访问内存或外设时，它会使用地址总线发送相应的地址信息，使用数据总线进行数据的读取或写入，并使用控制总线发送控制信号进行相应的操作。

总线的速度和宽度对计算机的性能有很大影响。较高的总线带宽可以支持更快的数据传输速度，提高计算机的处理效率。因此，总线设计在计算机体系结构中扮演着重要角色。