总线

总线

总线是一组能为多个部件分时共享公共信息传送线路； 分时 和 共享。是总线的两个特点。

主设备： 获得总线控制权的设备
从设备：被主设备访问的设备，只能从设备发来的各种总线命令

总线的特征：

    机械特性（尺寸），电气特性（传输方向，有效电平），功能特性（片内，系统，通信），时间特性（信号时许）

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总线的分类

按照功能划分分成3类：

1. 片内总线
   芯片和内部寄存器，寄存器之间，寄存器和ALU之间的公共连接线。

2. 系统总线

计算机内部各功能部件之间的相互连接总线。 CPU，主存，IO接口

数据总线： 双向传输总线，和机器字长，储存字长有关系

地址总线： 主存单元和IO端口地址；单向传输总线，主存的空间大小有关

控制总线：CPU发送的命令和主存返回CPU的反馈信号

3. 通信总线：
   多台计算机或者计算机与其他系统之间传送消息的总线，也叫做外部总线；

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系统总线的结构形式

总线类型	优点	缺点
单总线	一根信号线，简单成本低，新设备容易接入	带宽低，负载中，争用总线，不支持并发传送
双总线	IO总线分离，将低速分离	需要增加新的硬件设备 通道
三总线	内存，IO，DMA，更快响应，提高系统吞吐量	工作效率较低

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总线仲裁

多个主设备同时争夺系统总线控制权的时候，应该采用总线仲裁方式选择有限设备，才能开始传输信息；

集中仲裁方式：

    总线控制逻辑集中在一个设备例如CPU，将总线的请求集中起来。利用特点的裁决算法

    链式查询 ：3条控制线 一条线上，部件顺序查询，距离越近优先级越高，优先级固定，结构简单容易扩展
    对硬件电路故障敏感，当优先级高的部件频繁请求时候，低优先级部件的饥饿现象

    计数器定时：采用一个计数器控制总线使用权，比上者多一个设备地址线；少了一根总线响应线BG； 
    优先级可以设定，对故障不敏感，但是增加了控制线数量 （N个设备 log2N + 2 控制线）



    独立请求 ： 每个设备都有一个总线请求线BR和一个总线允许线BG。
    响应速度快，不必在设备间传递查询，控制灵活； 
    控制线数量多， 2n+1 控制线

分布仲裁方式：

不需要中央处理器，每个主模块都有自己的仲裁号和仲裁器，仲裁号优先级比较。

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总线操作与定时

总线的定时是双方交换数据过程中需要时间上配合关系的控制，其是一种协议或者规则
分成同步或异步两种基本定时方式；

总线传输的4个阶段：

1. 申请分配阶段
2. 寻址阶段
3. 传输阶段
4. 结束阶段： 从总线上撤出，让出总线使用权

同步定时方式：
采用一个统一的时钟信号来协调发送和接受双方定时关系。产生相同的时间间隔，每一个间隔都是一个总线周期。
发送方接收方进行一次数据传送。

优点： 涮送速度快，有较高的传输速率，控制逻辑简单
缺点：主从设备强制性

异步定时方式：

总线标准

总线	中文名	类型	备注
ISA	工业标准体系	系统总线	微机
EISA	扩展的ISA	扩展总线	32位 ，兼容ISA
VESA	视频电子标准协会	局部总线	32位，传递图像大数据
PCI	外部设备互联	局部总线	高速外围总线，32、63位
PCI-Expres	PCI新接口标准		全面取代PCI，AGP
AGP	加速图像接口	局部总线	专用链接主存的图形储存器
RS-232C	电子工业协会	串行通信总线	串行2进制数据终端和通信设备之间
USB	通用串行总线	IO总线	设备总线，即插即用，热插拔
PCMCIA	个人电脑内存卡接口标准	小型插槽	即插即用
IDE	集成设备电路 ATA	智能通用接口	计算机和智能设备之间例如打印机
SATA	串行高级技术附件	串行驱动器接口	硬盘接口规范