系统总线

2.1 总线的基本概念

• 部件连接方式：分散连接和总线连接
• 总线结构
  • 单总线结构
  • 面向CPU的双总线结构
  • 以存储器为中心的双总线结构

2.2 总线的分类

按照连接部件的不同

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

   • 系统总线类型	传输方向	解释
     数据总线	双向	其位数与机器字长、存储字长有关
     地址总线	单向	与存储地址、I/O地址有关
     控制总线	有出有入	例如：存储器读、存储器写、总线允许、中断确认；中断请求、总线请求

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

   • 传输方式	特点
     串行通信	适宜远距离传输（几米到数千千米）
     并行通信	适宜近距离传输（通常小于30米）

2.3 总线特性及性能指标

总线特性

特性	说明
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
时间特性	信号的时序关系

总线的性能指标

指标	说明
总线宽度	数据线的根数
总线带宽	每秒传输的最大字节数（MBps）
时钟同步/异步	顾名思义
总线复用	地址线与数据线复用
信号线数	地址线、数据线和控制线的总和
总线控制方式	突发工作、自动配置、仲裁、逻辑、计数
其他指标	负载能力、电源电压……

总线标准

总线标准	数据线	总线时钟
ISA	16	8MHz（独立）
EISA	32	8MHz（独立）
VESA(VL-BUS)	32	32MHz（CPU）
PCI	32 64	33MHz（独立） 66MHz（独立）
AGP	32	66.7MHz（独立） 133MHz（独立）
RS-232	串行总线	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通用串行总线	串行总线	即插即用……

2.4 总线结构

单总线结构

• 不允许两个以上的部件在用一时刻向总线传输信息
• 效率低下

多总线结构

• 双总线结构
  • 
• 三总线结构
  • 
• 三总线结构的又一形式
  • 
• 四总线结构
  • 

2.5 总线控制

模块	解释
主设备	对总线有控制权
从设备	响应从主设备发来的总线命令，对总线没有控制权

判优控制

• 集中式
  • 链式查询
    • 离总线最近设备具有最高优先级
  • 计数器定时查询
    • 优先级相等
  • 独立请求方式
    • 响应速度很快，优先次序控制灵活（通过程序改变）
• 分布式
  • 将总线控制逻辑分布在连接到总线的各个部件中

通信控制

• 总线传输周期

  阶段	说明
  申请分配阶段	主模块申请，总线仲裁决定
  寻址阶段	主模块向从模块给出地址和命令
  传数阶段	主模块和从模块交换数据
  结束阶段	主模块撤销有关信息

注：对于仅有一个主模块的系统，无须申请、分配和撤除

1. 同步通信
   • 由统一时标控制数据传送
   • 各部件速度不同，必须按最慢速度的部件来设计公共时钟，影响效率
2. 异步通信
   • 采用应答方式，没有公共时钟标准
3. 半同步通信
   • 同步、异步结合（增设一条“等待”响应信号WAIT） - 前三者共同点

流程	总线情况
主模块发地址、命令	占用总线
从模块准备数据	总线空闲
从模块向主模块发数据	占用总线

1. 分离式通信

   • 分成两个子周期

     周期	说明
     子周期1	主模块申请占用总线，使用完后即放弃总线的使用权
     子周期2	从模块申请占用总线（此时也可看成是主模块），将各种信息送至总线上

   • 各模块准备数据时，不占用总线；与此同时，总线不空闲