总线系统¶
概述¶
总线
总线是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,是CPU、内存、输入输出设备传递信息的公用通道。
总线组成¶
graph TB
A[总线系统] --> B[数据总线DB]
A --> C[地址总线AB]
A --> D[控制总线CB]
B --> B1[传输数据信息]
B --> B2[双向传输]
B --> B3[宽度决定数据吞吐量]
C --> C1[传输地址信息]
C --> C2[单向传输]
C --> C3[宽度决定寻址范围]
D --> D1[传输控制信号]
D --> D2[时序信号]
D --> D3[命令信号]
style A fill:#E3F2FD
style B fill:#E8F5E9
style C fill:#FFF3E0
style D fill:#F3E5F5总线分类¶
按层次结构分类¶
按层次分类
1. 内部总线
内部总线
CPU芯片内部连接各元件的总线。
特点:
- 速度最快
- 连接ALU、寄存器、控制器等
- 数据带宽高
2. 系统总线
系统总线
连接CPU、存储器和各种I/O模块等主要部件。
常见标准:
- ISA总线: 工业标准结构总线
- PCI总线: 外设部件互连标准总线
- PCI-E总线: PCI Express,高速串行总线
3. 通信总线
通信总线
用于计算机系统之间或计算机与外部设备之间的通信。
常见标准:
- USB: 通用串行总线
- RS-232: 串行通信接口
- IEEE 1394: 高速串行总线
按功能分类¶
| 总线类型 | 功能 | 特点 |
|---|---|---|
| 数据总线 | 传输数据 | 双向传输 |
| 地址总线 | 传输地址 | 单向传输 |
| 控制总线 | 传输控制信号 | 部分双向 |
总线性能指标¶
总线宽度¶
总线宽度
数据总线的位数。
常见宽度:
- 8位、16位、32位、64位
影响:
- 决定一次传输的数据量
- 影响数据传输速率
总线频率¶
总线频率
总线工作的时钟频率。
单位: Hz(赫兹)
常见频率:
- 33MHz、66MHz、100MHz、133MHz
总线带宽¶
总线带宽
单位时间内传输的数据量。
计算公式:
| Text Only | |
|---|---|
示例:
总线仲裁¶
总线仲裁
多个主设备请求总线时,决定使用权的机制。
集中式仲裁¶
1. 链式查询方式
链式查询
总线请求信号串行通过各设备。
特点:
- 硬件简单
- 优先级固定
- 对电路故障敏感
2. 计数器定时查询方式
计数器定时查询
用计数器确定优先级。
特点:
- 优先级可变
- 灵活性好
- 控制复杂
3. 独立请求方式
独立请求
每个设备有独立的请求和响应线。
特点:
- 响应速度快
- 优先级灵活
- 硬件复杂
分布式仲裁¶
分布式仲裁
不需要中央仲裁器,各设备自己决定。
总线定时¶
同步定时¶
同步定时
使用统一时钟信号控制传输。
特点:
- 控制简单
- 速度快
- 要求设备速度一致
异步定时¶
异步定时
使用应答信号控制传输。
特点:
- 灵活性好
- 适应不同速度设备
- 控制复杂