开门表示,本篇将重点介绍系统总线的基本概念及其分类
一.公交基本概念
计算机系统的五个主要部件之间的互连方式有两种
一种是各部件之间分别连接,称为分散连接
另一种是将各部件连接到一组公共信息传输线(称为总线连接)
早期的计算机大多采用分布式连接方式,由于不能随时添加或拆除设备,出现了总线连接方式。
总线是连接多个部件的信息传输路径,是各部件共享的传输介质。 当多个部件连接到总线时,如果两个或多个部件同时向总线发送信息,则会导致信号冲突,从而导致传输无效。 因此,在某一时刻,只允许一个部件向总线发送信息,多个部件可以同时从总线接收相同的信息。
存储总线:连接CPU和主存储器,称为存储总线(m总线)
输入/输出总线是用于在CPU和每个I/O设备之间交换信息的通道,称为输入/输出总线。 各种I/O设备通过I/O接口连接到I/O总线,便于添加和删除设备。
【面向CPU的双总线结构框图】
【单总线结构框图】
【以存储器为中心的双总线结构框图】
二.公共汽车分类
总线应用广泛,不同的角度可以有不同的分类方法。
根据数据传输方式,可以按照数据传输方式分为并行传输总线和串行传输总线。
总线使用范围:按总线使用范围划分为计算机(包括外围设备)总线、主机总线、网络通信总线等
按连接部件:按连接部件分为片上总线、系统总线、通信总线
针对每个连接部件介绍3种总线
1 )片上总线
片上总线是指芯片内部总线,例如在CPU芯片内部,寄存器与寄存器之间、寄存器与运算逻辑单元ALU之间通过片上总线连接。
2 )系统总线
系统总线(系统总线是指CPU、主存储器和I/O设备(通过I/O接口)之间的信息传输路径。 由于这些部件通常安装在主板或各个板卡(卡)上,因此也称为板总线(板总线)、一块板上各芯片之间的连接)或板间总线。
根据系统总线传输的信息,分为数据总线、地址总线、控制总线三种。
数据总线
数据总线是用于承载各个功能部件之间的数据信息的双向传输总线,它的位长度与机器字长、存储器字长相关,通常为8位、16位或32位。
数据总线宽度:数据总线的位数称为数据总线宽度,是衡量系统性能的重要参数。 当数据总线宽8位、指令字长16位时,在取指阶段,CPU必须访问主存储器两次。
地址总线
地址总线主要用于表示数据总线上源数据或目标数据的主存储设备地址或I/O设备地址。
地址总线上的代码表示CPU要访问的存储器单元或I/O端口的地址,从CPU输出,单向输出。
地址线位数依赖于存储单元的个数,如果地址线是20条,则对应的存储单元的个数为2^20
控制总线
用于控制总线并输出各种控制信号的传输线。 由于数据总线、地址总线由悬挂在总线上的所有部件共享,控制总线允许各个部件在不同的时间占用总线使用权。
通常,对于任何控制线来说,传输是单向的。 但是,要控制整个巴士,可以认为是双向的。
一般控制信号:
时钟:用于同步各种操作
复位:初始化所有零件
总线要求:表示某部件需要取得总线使用权
总线许可:表示需要获得总线使用权的部件取得了控制权
中断请求:表示某个部件发出了中断请求。
中断响应:表示中断请求已被接受
内存写入:将数据总线上的数据写入内存的指定地址单元
存储器读取:将指定存储单元的数据读取到数据总线
I/O读取—从指定I/O端口将数据读取到数据总线
I/O写入将数据总线上的数据输出到指定的I/O端口
传输响应:指示数据已被接受或已发送到数据总线
3 )通信总线
通信总线用于计算机系统之间,或者计算机系统和其它系统(例如,控制仪表、移动通信等等)之间的通信。
通信总线根据传输方式分为串行通信和并行通信两种。
串行通信
串行通信是指数据按1位1位宽的传输路径,按顺序逐位时分传输。 对于1字节的数据,在串行传输中,将1字节的数据通过1条传输路径分为8次,从低位向高位依次传输1位。
并行通信
并行通信是指数据通过多条并行1位宽的传输路径同时从源传输到目标。 对于单字节数据,并行传输通过八条并行传输路径同时从源传输到目标
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作者:为什么dyx
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