《计算机组成原理》唐朔飞 第三章 系统总线 学习笔记

3.1总线的基本概念

计算机系统的互联方式分为分散连接和总线连接。如今大多数计算机使用总线连接的方式。

总线自身是各个部件之间相互连接的媒介。其自身是由传输线或通路组成的,本身在一位一位地传输二进制代码。而多少条传输线就会同时传输多少位二进制代码。

根据拥有总线的数目分为单总线和双总线结构。

连接CPU和主存的叫存储总线(M总线)。用来建立CPU和各个I/O设备间交换信息通道的叫做输入/输出总线(I/O总线)。

3.2总线的分类

3.2.0

  1. 按数据传输方式可分为并行传输总线和串行传输总线。

  2. 在并行传输中,按照数据传输宽度可分为8位,16位,32位,64位等。
  3. 按使用范围分,分为计算机总线,测评总线,网络通信总线等。
  4. 按照连接部分不同又被分为:片内总线,系统总线,控制总线。

3.2.1片内总线

芯片内部的总线。

3.2.2系统总线

即连接CPU,主存,I/O设备各大备件之间的信息传输线。

按系统总线传输信息的不同,又被分为:数据总线,地址总线和控制总线。

1.数据总线

用来传输数据信息的双向传输线。位数与机器字长,存储字长有关。位数被称为数据总线宽度。举例:若数据总线宽度为8为,指令字长为16位,那么,CPU在取指阶段必须两次访问主存。

2.地址总线

主要用于指出数据在主存单元或I/O设备的地址。单向传输。位数与存储单元的个数有关。举例:如果地址线为20根,那么对应的存储单元个数为2的20次方。

3.控制总线

用来控制各部件能在不同时刻占用总线使用权。单向传输。向某个不见发送请求信号和中断信号。

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3.2.3通信总线

用于计算机系统之间或其他计算机系统间的的通信。

按传输方式分为:串行通信和并行通信。

串行指在单条一位宽的传输线上传输,适宜近距离。并行是在多条以为宽的传输线传输,适合远距离传送。

3.3总线特性及性能指标

3.3.1总线特性

包括机械特性,电气特性,功能特性,时间特性。

3.3.2总线性能指标(不重要)

总线宽度(总线根数),总线带宽(总线数据传输速率),时钟同步,总线复用,信号线数,总线控制方式。

3.4总线结构

3.4.1单总线结构

将CPU,I/O设备都挂在一组总线上,允许其彼此内部或与主机进行交换信息。

3.4.2多总线结构

将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,使主存总线和I/O总线分开。

3.5总线控制

总线控制器控制合适发送信息,如何接受信息。

3.5.1总线判优控制

总线连接了主设备和从设备,其中主设备具有控制权。

总线判优控制分为集中式和分布式两种,集中式将控制逻辑集中在CPU中,后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上。

常见的集中控制优先权仲裁方式有三种:链式查询,计时器定时查询,独立请求方式。

 

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3.5.2总线通信控制

总线通信主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束,以及通信双方如何协调如和控制。

常用方式:同步通信,异步通信,半同步通信和分离式通信。

具体详见P60