文章目录

1. 总线概述
2. 总线仲裁
3. 总线定时
4. 总线标准

1. 总线概述

1.1 基本概念

总线定义：是一组能为多个部件分时、共享的公共信息传送线路。

特点：同一时刻只能有一个部件发送数据【体现分时性】，但是可有多个部件接受数据【体现共享性】。

总线设备

主设备：获取总线控制权的设备

从设备：被主设备范围的设备

总线的猝发传输：在一个总线周期内传输地址连续的多个数据字。由：传送首地址 + 数据传输两部分组成【单总线不支持，双总线和三总线都支持】

使用总线的好处：

便于增减外设

减少信息传输信的条数，减低了数据传输率

1.2 总线的分类及结点结构

注意：

串行总线不一定比并行总线慢，只是大多数情况下慢

地址总线情况有2种：

主存单元地址

I/O端口地址

控制总线功能有2个：

CPU向主存和I/O设备发出时序信号和控制信号

主存和外设(I/O设备)的对CPU的响应信号

握手应答信号属于控制总线

总线之间通过桥接器相连

串行总线传送数据：1位起始位 + 数据位 + 校验位 + 终止位

1.2.1 系统总线结构

CPU、主存、I/O设备间的连接关系
基本连接：CPU与主存连接，CPU与I/O控制器连接

1.2.1.1 单总线结构(系统总线)

CPU、主存、I/O设备连接在一条总线上

注意：

单总线并不是指只有一条信号线，而是指一个系统总线。

单总线不支持并发传输，即不支持猝发传输

1.2.1.2 三总线方式（主存总线、I/O总线、DMA总线）

CPU、主存、I/O设备三者相互连接。

1.2.1.3 双总线方式（主存总线、I/O总线）

CPU和主存都不处理I/O，将I/O交给通道处理：

1.3 性能指标

注意：总线周期与时钟周期可以是一对多，也可以是多对1

多对一

注意：猝发传输 = 传送首地址 + 数据传输

一对多

注意：

一个时钟周期内，CPU和总线的控制信号是不变的。

单周期处理器必须配合多总线
单总线必须配合多周期处理器

部分数据读，部分数据写；不是部分时间读，部分时间写

2. 总线仲裁

多个设备可同时请求使用总线，那么如何解决总线的争用问题？总线仲裁就是来解决这个问题的。

* 总线仲裁分类
	1. 集中仲裁
		1. 链式查询方式
		2. 计数器查询方式
		3. 独立请求方式
	2. 分散仲裁

注意：

“总线忙”信号由主设备建立而不是仲裁器 = 总线控制器

计数器查询可以实现优先级相等，也可以实现优先级不等。若每次从上次结束的地方开始，则相等

分布仲裁方式：~~~总裁号发布给其他设备，每个设备通过自己的仲裁器，得到自己是不是主设备~~~

不需要总线控制器（仲裁器）
每个主模块都有自己的仲裁号和仲裁器

3. 总线定时

总线定时：通信双方遵守某种协议，从而实现数据传输。

3.1 总线周期

四个阶段

申请分配：需要使用总线的设备发送请求，总线仲裁, 发送总线忙

寻址阶段：根据主模块发送的从模块地址，启动该从模块

传输阶段

结束阶段：主模块信息从总线上撤销。

3.2 总线定时分类

3.2.1 同步定时方式

不同速度的设备可以采用同步方式，也可以采用异步方式。只是更适合异步方式

同步通信的特点：

统一的时序信号控制

不需要应答信号

总线长度短

总线周期长度不可变

各部件的存储时间比较接近

3.2.2 异步定时方式

异步通信/定时/控制方式的特点：

没有统一的时钟

靠双方的“握手”实现定时控制

双方按需求分配时间，即总线周期可变。

适用于速度相差较大设备

分类：

非互锁：可靠性最低，但最快

半互锁

全互锁：最可靠，但最慢

注意：

设备的数据传输率指所有数据，而不是有效数据

要求有效数据传输率才是

3.2.3 半同步通信

注意：半同步通信中，握手信号的采用是由同步时钟控制的。但是数据的传输是双方按需求分配的。

3.2.4 分离式通信

在寻址阶段时，主设备占用总线，而找到从设备后，从设备在准备数据，此时，总线被占用但是没有被使用。
分离式通信就是对这方面的改进，即该阶段主模块放弃总线使用权。

4. 总线标准

注意：USB为串行总线，同时只可以传输1位数据。

文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/84561.html

计组高分笔记：【06】计算机组成原理概述 「单总线 | 双总线 | 三总线 | 总线仲裁 | 总线标准 | 总线定时 | 同步定时 | 异步定时 | 半同步通信 | 分离式通信」