计组-10-总线

计算机组成原理-10-总线

前言

• 本章内容概览

• 总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息的传送线路
  • 分时和共享是总线的特点
  • 分时：同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息
  • 共享：总线上可以挂接多个部件

1. 总线的分类

1. 按传送的结构分类：串行和并行总线

2. 按照系统总线来分类
   • 数据总线：用来传输各部件中间的数据信息
   • 地址总线：用来指出数据总线上的端口地址
   • 控制总线：CPU发出命令和反馈信号流经的线路

3. 按照时序来分类
   • 同步总线
   • 异步总线

2. 总线的结构

1. 单总线结构：所有的CPU,主存，I/O设备都在一根总线上

2. 双总线结构
   • 一条主存总线：用于CPU,主存之间的数据传送
   • 一条I/O总线：用于多个外部设备和通道之间的数据交换

3. 三总线结构
   • 一条主存总线：用于CPU,主存之间的数据传送
   • 一条I/O总线：用于多个外部设备和通道之间的数据交换
   • DMA总线：用于内存和高速外设之间直接传送数据

4. 四总线结构：目前的全局总线结构

3. 总线的性能指标

1. 周期，频率

2. 速度与带宽

3. 总线复用，串行和并行

• 本节小结

4. 总结仲裁

• 目的：解决多个主设备同时竞争总线控制权的问题

4.1 集中仲裁方式

整体工作流程

1. 主设备发出占用总线的请求
2. 若多个主设备同时使用总线，则由控制器判优，按照一定的算法来使用总线
3. 获得总线控制权的主设备开始传送数据

• 链式查询方式

1. 部件离总线越近，其优先级越高
2. 缺点对线路故障十分敏感

• 计数器定时查询方式

• 独立请求方式

小结：

4.2 分布仲裁方式

特点：不需要中央仲裁器，每个主模块都有自己的仲裁号和仲裁器

5. 总线的操作和定时

总线定时：本质上就是双方交换数据传输过程的时间上的配合关系，主要有同步和异步两种基本的定时方式

5.1 总线传送数据4个阶段

5.2 同步定时方式

• 系统采用统一的时钟周期来协调发送和接收方的数据定时关系
• 在一个总线周期中，发送方和接收方可以进行一次的数据传送

5.3 异步定时方式

• 在异步定时方式中，没有统一的时钟信号
• 完全依靠传送双方的握手信号
• 主设备提出交换信息的 请求信号
• 从设备提出 回答信号

根据请求和回答吸纳后的撤销是否互锁，分为以下三种

1. 不互锁
2. 半互锁
3. 全互锁

5.4 本章小结

6. 总线标准

6.1 总线标准的基本概念

6.2 总线标准的分类

• 有以下分类
  1. 系统总线
  2. 局部总线
  3. 显示总线
  4. 设备总线