计算机组成原理04-系统总线

计算机组成原理系统总线

老师进度有点快，三节课就快讲完了三章，知识点有点多，分俩次记录第三章总线的内容。如果有总结错误的地方，还请在评论区留言，感谢。

总线的基本概念

总线：连接多个部件的信息传输线，各个部件共享的传输介质。

总线结构的计算机举例

面向CPU的双总线结构框图

单总线结构框图

以存储器为中心的双总线结构框图

总线的分类

总线的应用很广泛，从不同角度可以有不同的分类方法。

按数据传输方式可分为并行传输总线和串行传输总线；按传输数据宽度分为8位、16位、32位、64位等传输总线；按总线的使用范围划分可分为测控总线、网络通信总线等；在这里按照连接部件不同，分为三类总线

片内总线

片内总线是芯片内部的总线，如在CPU芯片内部，寄存器和寄存器之间的总线。

系统总线

系统总线指连接CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。

按照系统总线传输信息的不同，又可将系统总线分为3类：数据总线、地址总线、控制总线。

数据总线

数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，双向传输，总线位数与机器字长、存储字长有关(数据总线1位数成为数据总线宽度，是衡量系统性能的一个重要参数)。

地址总线

地址总线用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，单向传输，地址总线的位数与存储单元的个数有关(如果地址线为20根，则对应的存储单元个数为2的20次方个)。

控制总线

控制总线可以使各部件在不同时刻占有总线使用权，控制总线是用来发出各种控制信号的传输线。其对CPU来说不仅有输出还有输入，具体事件具体分析(例：输出——存储器读、存储器写、总线允许、中断确认；输入——中断请求、总线请求)。

通信总线

通信总线用来计算机系统之间或计算机系统与其它系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信。通信总线的类别一般有很多，一般就按照传输方式来分为：串行通信和并行通信。并行通信适宜于近距离的数据传输，通常小于30m;串行通信适宜于远距离传输，可以从几米到数千千米。

串行总线

指数据在单条1位的传输线上，一位一位的按顺序分时传送(例如：---------)

并行总线

指数据在多条并行1位的传输线上，同时出发同时到达目的地。

总线特性及性能指标

总线物理实现

 

如图所示，从物理角度来看，总线由许多导线直接印制在电路板上，延伸到各个部件。

总线特性

1>机械特性

指总线在机械连接方式上的一些性能，即尺寸、形状、管脚数及排列顺序

2>电气特性

指总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围

3>功能特性

指总线中每根传输线的功能(例如：地址总线用来指出地址码；数据总线用来传递数据；控制总线发出控制信号)，每条传输线的功能基本都不一致

4>时间特性

指总线中任意一根线在什么时间内有效，每条线的作用时间都有一个先后顺序，即信号的时序

总线性能指标

1>总线宽度

通常指数据总线的根数，用位(bit)表示

2>总线带宽

指每秒传输的最大字节数(MBps)

3>时钟同步/异步

总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时钟不同步工作的总线称为异步总线

4>总线复用

指地址线和数据线的(分时)复用

5>信号线数

指地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和

6>总线控制方式

包括并发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。

7>其他指标

如负载能力(也可称为驱动能力，可通过连接扩增电路板数来反映总线的负载能力)、电源电压、总线宽度能否扩展等。

总线标准

系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面。对硬件设计而言，使每个模块的接口芯片设计相对独立；对软件设计而言，更有利于接口软件的模块化设计。

总线标准	数据线	总线时钟	带宽
ISA	16	8MHz(独立)	16Mbps
EISA	32	8MHz(独立)	33Mbps
VESA(VL-BUS)	32	33MHz(CPU)	133Mbps
PCI	32 64	33MHz(独立) 66MHz(独立)	132Mbps 528Mbps
AGP	32	66.7MHz(独立) 133MHz(独立)	266Mbps 533Mbps
RS-232	串行通信 总线标准	数据终端设备(计算机)和数据通信设备(调制解调器)之间的标准接口
USB	串行接口 总线标准	普通无屏蔽双绞线 带屏蔽双绞线 最高	1.5Mbps(USB1.0) 12Mbps(USB1.0) 480Mbps(USB2.0)