總線——總線的概念與分類


總線概念:一組能為多個部件分時共享的公共信息傳輸線路。更好地解決I/O設備與主機間連接的靈活性問題。
數據通路表示的是數據流經的路徑;數據總線是承載的媒介

共享:總線上可以掛接多個部件,各個部件之間互相交換的信息都可以通過這組線路分時共享。
分時:同一時刻只允許有一個部件向總線發送信息,如果系統中有多個部件,則它們只能分時地向總線發送信息。

總線的特性:
機械特性:尺寸、形狀、管腳數、排列順序
電氣特性:傳輸方向和有效的電平范圍
功能特性:根傳輸線的功能(地址、數據、控制)
時間特性:信號的時序關系

總線的分類:
按數據傳輸格式分:串行總線和並行總線
按總線連接的部件分:片內總線 系統總線 通信總線
按時序控制方式分:同步總線和異步總線

串行總線和並行總線
串行總線:
優點:只需要一條傳輸線,成本低廉,廣泛應用於長距離傳輸;應用於計算機內部時,可以節省布線空間。
缺點:在數據發送和接收的時候要進行拆卸和裝配,要考慮串行.並行轉換的問題。
並行總線:
優點:總線的邏輯時序簡單,電路實現容易。
缺點:信號線數量多,占用更多的布線空間;遠距離傳輸成本高;工作頻率較高時,並行的信號線之間會產生嚴重干擾,對每條線等長的要求也越高,所以無法持續提升工作頻率。

片內總線 系統總線 通信總線
1.片內總線:片內總線是芯片內部的總線。它是CPU芯片內部寄存器與寄存器之間、寄存器與ALU之間的公共連接線。
2.系統總線:系統總線是計算機系統內各功能部件(CPU、主存、接口)之間相互連接的總線。按傳輸信息內容不同又可分為3類:數據總線、地址總線和控制總線。
數據總線:用來傳輸各功能部件之間的數據信息,它是雙向傳輸總線,其位數與機器字長、存儲字長有關。
地址總線:指出數據總線上的源數據或目的數據所在的主存單元或I/O端口的地址,單向傳輸,地址總線的位數與主存地址空間的大小有關。
控制總線:傳輸的是控制信息,包括CPU送出的控制命令和主存(或外設)返回CPU的反饋信號。
3.通信總線:是用於計算機系統之間或計算機系統與其他系統(如遠程通信設備、測試設備)之間信息傳送的總線,通信總線也稱為外部總線。

1.單總線結構:單總線並不是指只有一根信號線,系統總線按傳送信息的不同可以細分為地址總線、數據總線和控制總線。
結構:CPU、主存、I/O設備(通過O接口)都連接在一組總線上,允許I/O設備之間、I/O設備和CPU之間或I/O設備與主存之間直接交換信息。
優點:結構簡單,成本低,易於接入新的設備。
缺點:帶寬低、負載重,多個部件只能爭用唯一的總線,且不支持並發傳送操作。
2.雙總線結構:支持突發(猝發)傳送:送出一個地址,收到多個地址連續的數據。通道是具有特殊功能的處理器,能對IO設備進行統一管理。通道程序放在主存中。
結構:雙總線結構有兩條總線,一條是主存總線,用於CPU、主存和通道之間進行數據傳送;另一條是IO總線,用於多個外部設備與通道之間進行數據傳送。
優點:將較低速的IO設備從單總線上分離出來,實現存儲器總線和IO總線分離。
缺點:需要增加通道等硬件設備。
3.三總線結構:
結構:三總線結構是在計算機系統各部件之間采用3條各自獨立的總線來構成信息通路,分別為主存總線、IO總線和直接內存訪問DMA總線。
優點:提高了IO設備的性能,使其史快地響應命令,提高系統吞吐量。
缺點:系統工作效率較低。
4.四總線結構:
橋接器:用於連接不同的總線,具有數據緩沖、轉換和控制功能。靠近CPU的總線速度較快。每級總線的設計遵循總線標准













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