第三章：系统总线

计算机组成原理（唐朔飞）思维导图，包括：总线的基本概念、总线的分类、总线特性及性能指标、总线控制。

第三章：系统总线

• 总线的基本概念
  • • 总线的概念
    • 总线特点：共享、分时
      • 在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线接收相同的信息
    • 五个部件的互联方式
      • 总线连接
        • 总线结构
          • • 单条总线容易出现总线占用，一个解决想法是引入多条总线
          • • 一组总线连接 CPU 和主存，叫存储总线(M 总线)
      • 分散连接
• 总线的分类
  • 按连接部件不同
    • • 片内总线
      • 系统总线
        • 按系统传输信息的不同，又可分为三类
          • 数据总线
            • 总线宽度通常小于等于机器字长
            • 数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线。其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8 位、16 位或 32 位。数据总线的条数称为数据总线宽度，它是衡量系统性能的-个重要参数。如果数据总线的宽度为 8位，指令字长为 16位，那么，CPU 在取指阶段，必须两次访问主存。
          • 地址总线
            • CPU输出，单向传输，地址线的位数与存储单元的个数有关
          • 控制总线
            • 对于任一控制线而言，它的传输是单向的；但对于控制总线总体来说，又可认为是双向的
• 总线特性及性能指标
  • 特性
  • 性能指标
    • • 总线宽度：8位、16位、32位、64位
      • 带宽：即数据传输速率，带宽=字节/周期=字节*频率
        • 总线带宽的计算：公式Q=W*F/N计算总线的数据传输速率Q (其中W为总线数据宽度，即总线位宽/8；F为总线工作频率； N为完成一次数据传送所需的总线时钟周期个数)
• 总线控制
  • 总线判优控制或称仲裁逻辑
    • 总线使用权控制的问题
    • • • • 设备地址与设备接口数有关
  • 通信控制
    • • 同步通信：这种通信的优点是规定明确、统一，模块间的配合简单一致。其缺点是主从模块时间配合属强制性“同步”，必须在限定时间内完成规定的要求。并对所有从模块都用同一限时，这就势必造成对各不相同速度的部件而言，必须按最慢速度部件来设计公共时钟，严重影响总线的工作效率，也给设计带来了局限性，缺乏灵活性。 同步通信一般用于总线长度较短，各部件存取时间比较一致的场合。
      • 异步通信：允许各模块速度的不一致性，它没有公共的时钟标准，不要求所有部件严格的统一动作时间，而是采用应答方式（又称握手方式），即当主模块发出请求信号时，一直等待从模块反馈回来“响应”信号后，才开始通信。当然，这就要求主从模块之间增加两条应答线。
        • • 不互锁方式
          • 半互锁方式
          • 全互锁方式