系统总线

1.概述(What)

总线是CPU、MEM、IO之间相互传送数据的电子线路。

2. 演进(Why)

1. 最开始几大部件是分散连接,导致问题,其一,连线复杂,其二,IO与MEM交换数据都要通过CPU,影响了CPU的工作效率。
2. 改为以MEM为中心,采用了中断,DMA,释放CPU。但是IO的多样性导致CPU连线还是耦合的。
3. 改进为总线方式,可随时增添或减撤IO设备。

3. 组成结构 (How)

3.1 按传输信息

分为数据总线,地址总线,控制总线。

3.2 总线结构

1. 单总线结构:CPU、MEM和IO都挂在一组总线上。允许IO设备之间,IO与CPU,IO与MEM之间直接交换数据,但是不允许两个以上的部件在同一时刻向总线传输信数据,容易引起系统瓶颈。
2. 多总线结构:按照传输速度分类,分出CPU与内存之间的主存总线,高速IO的高速总线,低速IO的扩展总线。采取分类控制的方式解决。

3.3 总线控制

总线上连接着四大部件,每个部件之间什么时候发送消息、接收消息,如何防止消息丢失,避免多个部件同时发送,如何按照规定接收信息需要总线控制器统一管理。主要包括判优控制和通信控制。
1.总线判优控制:设备发出总线请求信号,如果多个设备同时要使用总线,就由总线控制器判优,仲裁,按照一定的优先等级顺序确定哪个设备使用总线。
2.总线通信控制:一次总线操作的时间称为总线周期。可以分为4个阶段:
                             (1)申请分配阶段:主设备提出申请,经总线仲裁机构决定下一周期的总线使用权归属。
                            (2)寻址阶段:主设备发出本次要访问的地址及有关命令,启动参与本次传输的从模块。
                             (3)传输阶段:主模块与从模块进行数据交换,数据由源模块发出,经数据总线流入目标模块。
                              (4)结束阶段:主模块的有关信息从系统总线上撤除,让出总线使用权。
3.通信方式:涉及到通信协议,即每次发送的bit串是什么业务逻辑。
                    (1)同步通信,采用时序方式,将以此信息传输分为4个时钟周期,每个时钟周期都是指定的数据含义,必须在指定的时间内完成规定的要求。
                            T1 主模块发出地址信息
                            T2 主模块发出读命令
                            T3 从模块提供数据
                            T4 主模块撤销读命令,从模块撤销数据

posted on 2018-04-13 17:37  重新认识世界  阅读(444)  评论(0编辑  收藏  举报

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