系统总线

总线的基本概念

❔ 为什么要用总线

早期计算机外部设备少时大多采原分散连接方式，不易实现随时增减外部设备。为了更好地解决I/O设备和主机之间连接的灵活性问题，计算机的结构从分散连接发展为总线连接。

🔔 知识点：

1️⃣ 总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。

2️⃣ 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上接收相同的信息。如果系统中有多个部件，那它们只能分时地向总线发送信息

总线的分类

总线的特性及性能指标

总线特性

1️⃣ 机械特性：总线在机械连接方式上的一些特性（尺寸、形状、引脚个数、排列顺序……）

2️⃣ 电气特性：总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围

3️⃣ 功能特性：总线中每根传输线的功能（地址、数据、控制信号）

4️⃣ 时间特性：信号与时序的关系

总线的性能指标

1️⃣ 总线宽度：数据线的根数（bit）

2️⃣ 总线带宽：每秒传输最大字节数(MBps)=总线工作频率×总线宽度(bit/s）=总线工作频率×(总线宽度/8)（B/s）= 总线宽度/总线周期(bit/s） = (总线宽度/8)/总线周期（B/s）

3️⃣ 时钟同步/异步：总线上数据与时钟是否同步

4️⃣ 总线复用：地址线与数据线复用并在线路上分时传输地址信号和数据信号，可提高总线利用率

5️⃣ 信号线数：地址总线、数据总线、控制总线的总和

6️⃣ 总线控制方式：突发工作、自动配置、仲裁、逻辑、计数

7️⃣ 其他指标：负载能力、电源电压……

8️⃣ 总线周期：一次总线操作所需的时间(包括申请阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段），通常由若干个总线时钟周期构成。

9️⃣ 总线的工作频率：总线上各种操作的频率，为总线周期的倒数。若总线周期=N个时钟周期，则总线的工作频率=时钟频率/N。实际上指一秒内传送几次数据。

1️⃣:zero: 总线的时钟周期：即机器的时钟周期。计算机有一个统一的时钟，以控制整个计算机的各个部件，总线也要受此时钟的控制。

1️⃣:one: 总线的时钟频率：即机器的时钟频率，为时钟周期的倒数。若时钟周期为T，则时钟频率为1/T。实际上指一秒内有多少个时钟周期。

🔔 注意： 1️⃣ 总线带宽是指总线本身所能达到的最高传输速率。 2️⃣ 在计算实际的有效数据传输率时，要用实际传输的数据量除以耗时。

总线标准

总线结构

单总线结构

双总线结构

三总线结构

总线控制

总线判优控制

主设备：获得总线控制权的设备。 从设备：被主设备访问的设备，只能响应从主设备发来的各种总线命令。

🌈 链式查询

🌈 计数器定时查询

🌈 独立请求方式

总线通信控制

1️⃣ 目的：解决通信双方 协调配合问题

2️⃣ 总线传输周期

🌈 总线通信的四种方式

🌈 同步通信方式

🌈 异步通信方式

1️⃣ 分类

2️⃣ 优缺点

3️⃣ 数据传输率

🌈 半同步通信方式

🌈 分离式通信

自测题

总线概述习题

总线仲裁习题

总线操作和定时习题

总线标准习题