标签：03 计算机 数据线 总线结构 总线 通信 传输 串行 原理
一.总线的基本概念
问题：为什么要用总线？
回答：总线是各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。
1.1.总线上信息的传输
1.串行：把要传输的数据以位为单位，一位一位使用总线传输。
2.并行：把要传输的数据多位同时使用总线传输。需要多条数据线。由于线与线之间会产生干扰，如果传输距离比较长，传输的信号就会发生变形，不利于远程传播。
串行一般发生在机器与机器之间。
并行一般发生在机箱内内部
1.2.总线结构的计算机举例
存在的问题：总线是信息的公共传输线，在一个时刻只能一对部件使用总线。总线就会成为整个系统的一个瓶颈。
1.3.面向CPU的双总线结构
存在的问题：CPU和主存之间的传输会与主存和外部设备之间的传输冲突。
1.4.以存储器为中心的双总线结构
存在问题：目前主存不能同时向存储总线与系统总线传输数据。
二.总线的分类
2.1.片内总线
芯片内部的总线
2.2.系统总线
计算机各个部件之间的信息传输线
1.数据总线：双向；与机器字长、存储字长相关（总线的宽度是小于等于机器字长）。
2.地址总线：单向；与存储地址、I/O地址有关。
3.控制总线：有入；有出。
2.3.通信总线
用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间的通信。
1.串行通信总线
2.并行通信总线
三.总线的特性及性能指标
3.1.总线的物理实现
3.2.总线的特性
3.2.1.机械特性：尺寸、形状、管脚数以及排列顺序
3.2.2.电器特性：传输方向和有效电平范围
3.2.3.功能特性：每根传输线的功能
1.地址 2.数据 3.控制
3.2.4.时间特性：信号的时序关系
3.3.总线的性能指标
1.总线的宽度：数据线的根数
2.标准传输率：每秒传输的 最大 字节数（MBps）
3.时钟同步/异步：同步、不同步
4.总线复用：地址线与数据线复用
5.信号线数：地址线、数据线、控制线的总和
*6.总线的控制方式：突发、自动、仲裁、逻辑、计数
7.其他指标：负载能力
3.4.总线标准
四.总线的结构
4.1.单总线结构
4.2.多总线结构
4.2.1.双总线结构
4.2.2.三总线结构
4.2.3.三总线结构又一形式
4.2.4.四总线结构
4.3.总线结构举例
4.3.1.传统微型机总线结构
4.3.2.VL-BUS总线结构
4.3.3.PCI总线结构
4.3.4.多层PCI总线
※五.总线的控制
问题1：总线的判优控制；多个设备可能同时向总线发送占用请求，而总线在同一时刻只能被一对设备占用，那么总线如何抉择呢？
问题2：这对设备占用了总线以后，如何在通讯过程中，保证通讯过程的完整性？
5.1.总线的判秀控制
5.1.1.基本概念
1.主设备：对总线有控制
2.从设备：只能响应从主设备发来的总线命令
5.1.2.总线判优控制
1.集中式：比如将其放在CPU当中
1.1.链式查询
1.2.计数器定时查询
1.3.独立请求方式
2.分布式：分布到各个设备或者各个设备的端口上
5.2.总线通信控制
5.2.1.目的：解决通信双方协调配合问题
5.2.2.总线传输周期
1.申请分配阶段：主模块申请，总线仲裁决定
2.寻址阶段：主模块向从模块给出地址和命令
3.传数阶段：主模块和从模块交换数据
4.结束阶段：主模块撤销有关消息
5.2.3.总线通信的四种方式
1.同步通信：由统一的时标控制数据传达
2.异步通信：采用应答方式，没有时钟标准
2.1.不互锁 2.2.半互锁 2.3.全互锁
3.半同步通信：同步与异步的结合（解决不同速度的两个模块之间）
4.分离式通讯：充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力
问题：为什么同步通信一般用于总线较短的场合？
回答：同步通信适用于总线长度较短、各部件存取时间比较接近的情况。这是因为，同步方式对任何两个设备之间的通信都给予同样的时间安排。就总线长度来讲，必须按距离最长的两个设备的传输延迟来设计公共时钟。但是总线长了势必降低传输频率。
六.知识来源
计算机组成原理（哈工大刘宏伟）135讲（全）高清
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