第三章 总线
目录总线的基本概念
总线 bus：连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质
任何时刻只能有一对设备使用总线
总线上信息的传输
- 串行：一次一位，长距离
- 并行：一次多位，短距离
总线结构的计算机
- 单总线结构：CPU，主存和 IO 设备都连接在同一条总线上
- 缺点：无法支持两对设备同时通信
- 面向 CPU 的双总线结构：从 CPU 延展出一条 IO 总线连接 IO 设备，一条 M 总线连接主存
- 缺点：外部 IO 设备无法直接与主存交换数据
- 面向存储器的双总线结构：一条系统总线连接 CPU，主存和 IO 设备，一条存储总线连接 CPU 和主存
- 主存仍然不能同时向系统总线和存储总线传输数据，但可以直接和 CPU 以及 IO 设备交换数据
总线的分类
- 片内总线：芯片内部的总线
- 系统总线：计算机各部件之间的信息传输线
- 数据总线：双向，与机器和存储字长有关
- 地址总线：单向，与存储地址，IO 地址有关
- 控制总线：有出有入，传输控制信号
- 通信总线：计算机系统之间或计算机系统与其他系统
- 串行通信总线
- 并行通信总线
总线特性和性能指标
物理实现：印刷到主板
总线特性
- 机械特性：尺寸，形状，管脚数和排列顺序
- 电气特性：传输方向，有效电平范围
- 功能特性：每根传输线的功能（地址，数据，控制）
- 时间特性：信号之间的时序关系
性能指标
- 总线宽度：数据线的根数
- 标准传输率：每秒传输的最大字节数（MBps）
- 时钟同步/异步：同步、不同步
- 总线复用：地址线和数据线复用
- 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，自动，仲裁，逻辑，计数
- 其他指标：负载能力
总线结构
多总线结构
- 双总线结构
- 主存总线：连接主存和 CPU
- IO 总线：连接 IO 设备
- 通道：连接两条总线，具有特殊功能的处理器，一般由操作系统编写
- 三总线结构
- IO 总线
- 主存总线
- DMA 总线：外部设备直接访问存储器内存，连接 IO 设备和主存
- 第二种三总线结构
- 局部总线：连接 CPU 和 Cache（缓存）
- 系统总线：连接主存和 Cache
- 扩展总线：连接各种外设
- 四总线结构
- 局部总线
- 系统总线
- 高速总线：连接高速外设
- 扩展总线：连接低速外设