计算机组成原理复习3

总线概念，分类与特征

总线基本概念

• 计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线
• 由多条传输线或通路组成，每条线可一位一位的传输二进制代码
• 若干条传输线可以同时传输若干位二进制

工作特性

• 发：某时刻只允许有一个部件向总线发送信息
• 收：多个部件可以同时从总线上接收相同的信息

分类

按功能

1. 片内总线：芯片内的总线
2. 系统总线：根据传输信息的不同，分为以下三类：
   1. 数据总线：传输数据
   2. 地址总线：指出各类数据的地址
   3. 控制总线：发出各种控制信号
3. 通信总线：连接计算机系统之间或计算机与其他系统之间的信息传输线。

按数据传输格式

1. 串行通信：数据在单条1位宽的传输线上，一位一位的按顺序分时传送。
2. 并行通信：数据在多条并行1位宽的传输线上，同时传送。

按时序控制方式

1. 同步总线：同步总线传输双方采用公共时钟进行同步
2. 异步总线：采用应答机制进行同步。

总线特性

总线特性是指机械特性，电气特性，功能特性及时间特性。

1. 机械特性：总线在机械连接方式上的一些性能。
2. 电气特性：指总线的每一根传输线上的信号的传递方向和有效的电平范围。
3. 功能特性：指总线中每一根传输线的功能
4. 时间特性：指总线中的任一条传输线什么时间有效

性能指标

1. 总线宽度：指数据总线的根数，用bit表示（常见的如32位，64位）

2. 总线频率：总线上各种操作的频率，为总线周期的倒数，用MHz表示
   :::success
   总线时钟周期=1/总线频率
   :::

3. 总线带宽：单位时间内总线上传输数据的位数，用**MByte/s(兆字节每秒）**表示。
   :::success
   总线带宽=总线宽度*总线频率 = 总线宽度/总线时钟周期
   :::
   时钟同步/异步，总线复用，信号线数，总线控制方式，负载能力，电源电压，总线宽度是否扩展。

总线标准

总线标准是系统与模块，模块与模块之间的一个互连的标准界面。该界面对它两端的模块都是透明的，即界面的任一方只需根据总线标准的要求来实现自身一方接口的功能，而不必考虑对方与界面的接口方式。

串行传输解决了高频传输的问题，但同时传输的数据只有1位，带宽有限，所以高速串行总线普遍采用多组串行通路并发来提高总线带宽，如PCIe x1,x4,x16中的数字就是并发通路数，串行总线带宽公式如下：
:::success
串行总线带宽=总线时钟频率编码效率并发通路数