计算机组成原理，计算机系统总线，总线分类、特性、性能指标、结构以及总线控制，判优控制通信控制

文章目录

总线的基本概念
总线的分类
总线特性及性能指标
总线结构
总线控制
- 一、总线判优控制
- 二、总线通信控制

总线的基本概念

一、总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。

二、总线上信息的传送有串行和并行：

三、总线结构计算机举例：

总线的分类

一、片内总线：芯片内部。

二、系统总线：计算机各部件之间的信息传输线。
①数据总线：双向，与机器字长、存储字长有关
②地址总线：单向，与存储地址、I/O地址有关
③控制总线：有出有入（中断请求、总线请求、存储器读写、总线允许、中断确认）

三、通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信，传输方式有串行和并行。

总线特性及性能指标

一、总线物理实现

二、总线特性
1、机械特性：形状尺寸、管脚数、排列顺序
2、电气特性：传输方向和有效的电平范围
3、功能特性：地址总线/数据总线/控制总线
4、时间特性：信号的时序关系

三、总线的性能指标
1、总线宽度：数据线的根数
2、标准传输率（带宽）：每秒传输的最大字节数（MBps）
3、时钟同步/异步：同步、不同步
4、总线复用：地址线与数据线复用
5、信号线数：地址线、数据线和控制线总和
6、总线控制方式：突发、自动、仲裁、逻辑、计数
7、其他指标：负载能力

四、总线标准

总线结构

一、单总线结构

二、双总线结构

三、三总线结构

四、四总线结构

五、总线结构举例

总线控制

一、总线判优控制

1、基本概念

主设备（模块）：对总线有控制权

从设备（模块）：响应从主设备发来的总线命令

总线判优控制：
①集中式：链式查询、计数器定时查询、独立请求方式
②分布式

2、链式查询

优点：①自动支持优先级 ②连接简单，易于扩充设备
缺点：①对电路故障很敏感 ②优先级低的设备获得总线的使用权很难

3、计数器定时查询方式

优点：①对故障不敏感
缺点：①控制复杂，增加了设备地址线

4、独立请求方式

优点：①响应速度快 ②优先级次序控制灵活
缺点：①控制线数目太多，控制逻辑复杂

二、总线通信控制

1、目的：解决通信双方协调配合问题

2、总线传输周期
①申请分配阶段：主模块申请，总线仲裁决定
②寻址阶段：主模块从模块给出地址和命令
③传数阶段：主模块和从模块交换数据
④结束阶段：主模块撤销有关信息

3、总线通信方式
①同步通信：由统一时标控制数据传送
②异步通信：采用应答方式，没有公共时钟标准
③半同步通信：同步异步结合
④分离式通信：充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力，充分利用

4、同步通信

5、异步通信

6、半同步通信

同步：发送方用系统时钟前沿发信号接收方用系统时钟后沿判断、识别。
异步：允许不同速度的模块和谐工作，增加一条“等待”响应信号WAIT。

上述三种通信的共同点：
一个总线传输周期(以输入数据为例)
●主模块发地址、命令，占用总线
●从模块准备数据，不占用总，线总线空闲
●从模块向主模块发数据，占用总线

7、分离式通信

分离式通信特点：
1.各模块有权申请占用总线
2.采用同步方式通信，不等对方回答
3.各模块准备数据时，不占用总线
4.总线被占用时，无空闲，充分提高了总线的有效占用