一篇看懂系統總線

1.總線的基本概念

計算機系統的五大部件之間的互連方式有兩種，一種是各部件之間使用的單獨連線， 稱為分散連接；另一種是將各部件連到一組公共信息傳輸線上，稱為總線連接。

1.1雙總線結構：

一組總線連接CPU和主存，稱為存儲總線（M總線）；另一組用來建立CPU和各I/O設備 之間交換信息的通道，稱為輸入輸出總線（I/O總線）。

1.2單總線結構：

將CPU、主存和I/O設備（通過I/O接口）都掛到一組總線上。

2.總線的分類

2.1系統總線

2.1.1數據總線

用來傳輸各功能部件之間的數據信息，是雙向傳輸總線，其位數與機器字長、存儲字長有關，數據總線的位數稱為數據總線寬度。

如果數據總線的寬度位8位，指令字長為16位，那么，cpu在取指階段必須兩次訪問 主存。

2.1.2地址總線

主要用來指出數據總線上的源數據或目的數據在主存單元的地址或I/O設備的地址。

地址總線的位數與存儲單元的個數有關，如地址線有20根，則對應的存儲單元個數 位2^20

2.1.3控制總線

控制總線是用來發出各種控制信號的傳輸線，由于數據總線、地址總線都是被掛在總 線上的所有部件共享的，如何使各部件能在不同時刻占有總線使用權，需要依靠控制 總線來完成。通常對任一控制總線而言，它的傳輸是單向的： 例如：存儲器讀寫命令或I/O設備讀寫命令都是CPU發出的。但對于控制總線總體來說，又可以認為是雙向的： 例如： 當某部件需要獲得總線的使用權時，也向CPU發出總線請求。此外，控制總線還起到監視各部件狀態的作用。 例如： 查詢該設備是出于“忙”還是“閑”，是否出錯

2.1.4通信總線

這類總線用于計算機系統之間或計算機系統與其他系統（如控制儀表）之間通信 其傳輸方式可分為：串行通信：數據在單條1位寬的傳輸線上，一位一位地按順序分時傳送。并行通信：數據在多條并行1位寬的傳輸線上，同時由源傳送到目的地。并行通信適宜于近距離的數據傳輸，通常小于30m，串行通信適宜于遠距離傳送， 可以從幾米到幾千千米。

2.2總線特性及性能指標

2.2.1總線特性

（1）機械特性：指總線在機械連接方式上的一些性能，如插頭與插座的使用的標準。（2）電氣特性：指總線的每一根傳輸線上信號的傳輸方向和有效的電平范圍。CPU發出的信號稱為輸出信號，送入CPU的信號稱為輸入信號。（3）功能特性：總線中每根傳輸線的功能。（4）時間特性：總線中的任一根線在什么時間內有效。

2.2.2總線性能指標

（1）總線寬度：通常是指 數據總線的根數，用bit（位）表示 （2）總線帶寬：可理解為總線的數據傳輸速率，即單位時間內總線上傳輸數據的位數，用每秒傳輸信息的字節數來表示，單位:MBps（兆字節每秒）。例如：總線工作的頻率為33MHz，總線寬度為32位（4B），則總線帶寬位33*（32*8）=132MBps;(3)時鐘同步/異步：總線上的數據與時鐘同步工作的總線稱為同步總線，與時鐘不同步的總線稱為異步總線。(4)總線復用：一條信號線上分時傳送兩種信號。(5)信號線數：地址總線、數據總線和控制總線三種總線數的總和。(6)總線控制方式：突發工作、自動配置、仲裁方式、邏輯方式、計數方式等(7)其他指標：負載能力，電源電壓等

2.3總線標準

系統與各模塊、模塊與模塊之間的一個互連的標準界面。這個界面對它兩端都是透明的，即界面的任一方只需要根據總線標準的要求完成自身一方接口的功能要求，而無須了解對方接口與總線的連接要求。

目前流行的總線標準： ISA總線：Industrial Standard Architecture EISA總線：Extended Industrial Standard Architecture VESA(VL-BUS)總線：Video Electronic Standard Association PCI總線：Peripheral Component Interconnect 外圍部件互連；已成為現代計算 機中最常用的總線之一 AGP總線： RS-232C總線 USB總線：

3.總線結構

總線結構通常可分為單總線結構和多總線結構。

3.1單總線結構

將CPU、主存、I/O設備（通過I/O接口）都掛在一組總線上，允許I/O設備之間、I/O 設備與CPU之間或I/O設備與主存之間交換信息。 這種結構簡單，易于擴充，但他不允許兩個以上的部件在同一時刻通過這組共享總線 傳輸信息，這就必然影響系統工作效率的提高。 多被小型計算機或微型計算機所采用。

3.2多總線結構

雙總線結構：

將速度較低的I/O設備從單總線上分離出來，形成與主存總線與I/O總線分開的結構。這種結構大多用于大、中型計算機系統。

三總線結構：

4.總線控制

總線上所連接的各類設備，按其對總線有無控制功能可分為主設備（模塊）和從設備(模塊）兩種。主設備對總線有控制權，從設備只能響應從主設備發來的總線命令，對總線沒有控制權。若多個主設備同時要使用總線時，就由總線控制器的判優、總裁邏輯按一定的優先等級順序確定那個主設備能使用總線。只有獲得總線使用權的主設備才能開始傳送數據。
總線判優控制可分為集中式和分布式兩種，前者將控制邏輯集中在一處，后者將控制邏輯分散在與總線連接的各個部件或設備上。

4.1總線判優控制

常見的集中控制優先權仲裁方式：

（1）鏈式查詢：離總線控制部件最近的設備具有最高的優先級。特點：只需要很少幾根線就能按一定優先次序實現總線控制，并且很容易擴充設備，但對電路故障很敏感，且優先級低的設備可能很難獲得請求。 （2）計數器定時查詢： （3）獨立請求方式：

4.2總線通信控制

通常將完成一次總線操作的時間稱為總線周期，可分為以下4個階段

申請分配階段：有需要使用總線的主模塊（或主設備）提出申請，經總線仲裁機構決定下一傳輸周期的總線使用權授于某一申請者。 尋址階段：取得了使用權的主模塊通過總線發出本次要訪問的從模塊（或從設備）的地址及有關命令，啟動參與本次傳輸的從模塊 傳數階段：主模塊和從模塊進行數據交換，數據由源模塊發出，經數據總線流入目的模塊。 結束階段：主模塊的有關信息均從系統總線上撤出，讓出總線使用權。

總線通信控制主要解決通信雙方如何獲知傳輸開始和傳輸結束，以及通信雙方如何協調如何配合。
通常由四種方式：同步通信、異步通信、半同步通信和分離式通信

未完待續……

總結

以上是生活随笔為你收集整理的一篇看懂系统总线的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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