6.1 总线概述
6.1.1 总线的基本概念
1、总线的定义
总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路
分时：同一时刻只能有一个部件向总线发送消息
共享：同一时间可以有多个设备从总线接收消息
2、总线的特性
机械特性：尺寸、形状、管脚数、排列顺序
电气特性：传输方向和有效的电平范围
功能特性：每根传输线的功能（地址、数据、控制）
时间特性：信号的时序关系
3、总线设备
总线上所连接的各类设备按其对总线有无控制功能分为
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
6.1.2 总线的分类
1、按照数据传输格式
串行总线：每次传输一个bit，只需要一根数据线，通过差模信号表示0/1
优点：
成本低廉
广泛应用于长距离传输
可以节省布线空间
缺点
在数据发送和接收的时候要进行拆卸和装配，要考虑串行-并行转换的问题
并行总线：一次传输多个bit，使用多根数据线
优点
总线的逻辑时序比较简单
电路实现起来比较容易
缺点
信占用更多的布线空间
远距离传输成本高
多跟信号线存在干扰，速度可能不如串行
2、按照总线功能
片内总线：芯片内部的总线，如连接CPU芯片内部的寄存器与寄存器、寄存器与ALU
系统总线：是计算机系统内各功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间相互连接的总线
数据总线：位数与机器字长、存储字长相关，双向的
地址总线：位数与主存地址空间大小及设备数量有关，单向的
控制总线：其中的每一根单独的控制线是单向的，功能固定的，仅传输一个信号
通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统
6.1.3 系统总线的结构
1、单总线结构
只有一根总线
优点
结构简单
成本低
易于接入新的设备。
缺点
带宽低
负载重
多个部件只能争用唯一的总线，且不支持并行传送操作
浪费总线速度
2、双总线结构
有两条总线，其中主存总线速度较快，连接CPU、主存、通道（与设备的交互）；I/O总线速度较慢，用于I/O设备与通道之间的数据交互
优点
将较低速的I/O设备从单总线上分离出来，实现存储器总线和I/0总线分离
主存总线支持突发传送：送出一个地址，收到多个地址连续的数据
缺点
需要增加通道等硬件设备
3、三总线结构
在双总线结构的基础上，使用DMA总线将高速外设与主存相连
优点
提高了I/O设备的性能，使其更快地响应命令
提高系统吞吐量
缺点
系统工作效率较低（三根总线同一时间只能有一根总线在工作）
6.1.4 总线的性能指标
1、总线的传输周期（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（但不一定）
2、总线时钟周期
即机器的时钟周期，通过CPU或桥接器（南北桥）发出的时钟信号决定
3、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
实际上指一秒内传送几次数据
4、总线的时钟频率
即机器的时钟频率，为时钟周期的倒数
实际上指一秒内有多少个时钟周期
5、总线宽度（总线位宽）
总线上同时能够并行传输的数据位数，通常是指数据总线的根数
6、总线带宽
总线的数据传输率，即单位时间内总线上可传输数据的位数
总线带宽是指总线本身所能达到的最高传输速率
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（刨除校验位、冗余位等）
7、总线复用
一种信号线在不同的时间传输不同的信息。
优点
可以使用较少的线传输更多的信息，节省了空间和成本
缺点
速度会有一定的下降
8、信号线数
地址总线、数据总线和控制总线3种总线数的总和
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