计算机组成原理| |系统总线
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1、总线的基本概念
通俗点讲就是:连接计算机系统五大设备的线
连接方式早期采用分散连接方法,各部件之间单独连接,但是由于I/O设备种类和数量的增加,连接线多,效率低,改进之后有了
总线(Bus)连接方式,总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质,因此,在某一时刻,只能有一个设备连接总线,进行信息传输,总线上信息的传送又分为:串行和并行
总线结构框图
主存与I/O接口通信时,不能与CPU通信,CPU执行程序会停止,效率低,时间延迟也长
M总线专门与CPU之间进行信息传输,提高效率,但是主存不能直接与I/O设备进行信息传输,如果想要进行主存和I/O设备之间的信息传输,又会出现上述的情况
以存储器为中心的双总线结构,在CPU与主存之间开辟一条总线,称之为存储总线,提高了传输效率,又减轻了系统总线的负担,还保留了I/O设备与存储器交换信息时还不经过CPU的特点
2、总线的分类
按连接部件,不同进行分类
1、片内总线:芯片内部的总线
2、系统总线:计算机各部件之间的信息传输线
系统总线又分为:
- 数据总线:传输数据信号,与机器字长、存储字长有关,双向传输CPU
- 地址总线:找到相应的地址单元,单向传输
- 控制总线:传输部件的状态信号,有出、有入,如存储器读、存储器写、中断确认、总线请求等
3、通信总线:用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信
传输方式又分为:串行通信总线和并行通信总线
3、总线特性及性能指标
1、总线物理实现
2、总线特性
- 机械特性:尺寸、形状、管脚数及排列顺序
- 电气特性:传输方向和有效的电平范围
- 功能特性:每根传输线的功能(地址、数据、控制)
- 时间特性:信号的时序关系
3、总线的性能指标
- 总线宽度:数据线的根数(同时可以传输多少位数据,越多越好)
- 标准传输率:每秒传输的最大(满负荷)字节数(MBps)
- 时钟同步/异步:同步,不同步
- 总线复用:地址线与数据线复用(8086:地址线和数据线复用,复用是为了较少芯片的管脚数)
- 信号线数:地址线、数据线和控制线的总和
- 总线控制方式:突发、自动、仲裁、逻辑、计数
- 其他指标:负载能力
4、总线的标准
4、总线结构
1、单总线结构
2、多总线结构
四总线型结构:高速设备与低速设备之间进行区分,提高传输速率
5、总线控制
带着两个问题:
多个设备同时向总线发出占用总线的请求,到底哪个设备来占用总线呢(总线的判优控制)?
如何保证总线与设备之间通信的正确性?
1、总线判优控制
基本概念:
主设备(模块):对总线有控制权
从设备(模块):响应从设备发来的总线命令
总线判优控制分为:集中式(链式查询、计数器定时查询和独立请求方式)和分布式