总线
计算机各个部件的互联方式:
- 一种是各部件之间通过单独的连线,叫做分散连接;
- 另一种是将各个部件连接到一组公共信息传输线上,叫做总线连接;
问题:使用分散连接会导致接入新的部件,扩展困难。
总线
总线上信息传输方式:
- 串行:速度慢;
- 并行:速度快,通常并向的传输长度较短,否则会导致数据
总线要求:在同一时刻,只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。
总线结构分类
单总线结构
特点:计算机所有组件挂在同一条总线上;
问题:
- 若某一I/O设备与主存通信,cpu无法使用总线,限制了cpu的性能;
- 设备较多会导致总线较长,对远端进行通信会导致延迟较长;
- I/O与主存进行通信时,原则上不影响CPU工作,但只有一条总线会出现争夺现象。
面向cpu的双总线结构
特点:CPU与I/O及CPU与主存之间各有一条总线。
问题:主存与其他设备没有直接的bus,I/O与主存交换信息时仍要占用CPU,因此还会影响CPU的工作效率。
以存储器为中心的双总线结构
特点:
- 所有部件通过系统总线进行连接,
- CPU与主存间还有存储总线,速度高,能够提高传输效率,又减轻了系统总线的负担;
由于主存无法同时进行读写,导致两条总线无法同时进行工作。
总线的分类
总线的应用广泛,有多种分类方法。
分类依据 | 分类类型 |
数据传输方式 | 并行传输总线、串行传输总线 |
传输数据位宽 | 8位、16位、32位、64位等 |
使用范围 | 计算机(包括外设)总线、控制总线、测控总线、网络通信总线 |
片内总线
指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部,寄存器之间,寄存器与ALU之间。
系统总线(板级总线或板间总线)
CPU,主存,I/O各大部件之间的信息传输线。
根据传输信息的不同可分为:
1、数据总线
作用:用于传输各功能部件之间的数据信息,是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关,通常为8、16、32.
数据总线宽度:数据总线的条数,是衡量系统性能的一个重要参数。如果总线的宽度时8位,指令字长为16位,则在取值阶段访问两次主存。
2、地址总线
作用:用于指出数据总线上的源数据或目标数据在主存单元的地址,单向传输。
地址总线的位数与存储单元的个数有关,如地址线为20根,则对应的存储单元个数为2^20.
3、控制总线
作用:用于发出各种控制信号的传输线,可以用于在不同时刻对不同部件使用地址总线和数据总线进行控制。对于控制线而言是单向传输;但总体而言可认为是双向的,其他设备向CPU发出请求,CPU对请求进行响应。
控制总线还起到剑侍各部件状态的作用,如查询设备的状态。
通信总线
用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信,涉及内容多,类别多。总体可以根据传输方式分为串行通信总线和并行通信总线。
总线特性及性能指标