系统总线（一）

Abstract：以下内容参考于：哈工大计算机组成原理（刘宏伟）

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本篇博客讲述的几个问题：

1， 为什么需要引入总线。

2， 什么是总线。

3， 信息的传输方式。

4， 总线举例。

5， 总线的分类

6， 总线的性能指标

首先来说为什么要引入总线？

前面已经说过冯诺依曼型计算机由五大组成部件组成， 但是在现代计算机中， 这五大部件的数量可能不止一个， 可能会

有好几百个， 那么如果这些部件之间需要通信要怎么解决呢？

一种方式是分散连接， 两两连接。 可是由于部件的数量、两两部件之间连接线的数量还有接口的问题导致这种方式基本上是

无法实现的； 而且使用这种方式也不好扩展。

因此需要引入总线。

什么是总线（BUS）？

总线就是连接各个部件之间的信息传输线。是各个部件共享的传输介质。

在计算机中， 总线的物理结构就是主板。

信息传输的两种方式：

串行传输：一位一位的传输， 一位一位的接收。

并行传输：多位同时进行传输/接收。这种传输方式需要多种数据总线。

通常并行传输的多条数据总线之间是平行的， 但是总线与总线之间会存在干扰， 如果传输距离比较长的话，

在接收区可能难以接收到正确的数据， 所以并行传输方式一般距离较近。

总线举例：

1， 单总线结构框图：

所有部件全部连接在一条总线上。此种方式存在的问题有：

1， 总线同一时间只能对一对部件传输信号， 如果主机与某个I/O之间传输信息， 那么CPU必须停止。

2， 如果连接的部件较多， 那么总线会比较长， 此时传输延迟比较大。

2， 面向CPU的双总线

因为CPU执行程序须要从主存里面取数据和指令， 所以单独用一根总线。但是主存与I/O之间交换数时

还是要通过CPU， 所以这种结构并不完美。

3， 面向存储器的双总线结构

这种方式基本满足要求， 但是如果CPU和I/O同时需要访问主存时， 还是分时的。、

总线分类（根据总线的位置）：

1， 片内总线：芯片内部的总线。

2， 系统总线：计算机各部件的信息传输总线。

数据总线： 双向传输与机器字长、存储字长有关。

地址总线：单向传输与存储地址、I/O地址有关。

控制总线：信号有出有入。 出：存储器读写、总线允许等。 出：中断请求、总线请求等。

3， 通信总线：用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统（如：控制仪表、移动通信的之间的通信）。、

传输方式分为：串行和并行。

总线的性能及指标：

一、总线的物理实现：

计算机的主板。 CPU、主存这些东西都可以插在主板上。 为了这些东西都能插在主板上， 所以需要一些

特性来支持， 满足的就可以用。

二、总线特性：

1， 机械特性：尺寸、形状、管脚数 及 排列循序等等。

2， 电气特性：传输方向及电平范围等。

3， 功能特性：传输线的功能（数据、地址、控制）。

4， 时间特性：信号与时序的关系。

三、总线的性能指标：

1， 总线宽度：一次性能传输多少数据（即数据线的根数）。

2， 标准传输功率：每秒传输最大字节数（MBps）。

3， 时钟同步/异步： 同步 or 不同步。

4， 总线复用：地址线与数据线的复用。 主要目的是减少芯片管脚数， 芯片管脚数与大小密切相关。

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， 仲裁等等。

等等。

四、总线标准

由于不同总线的标准不一致， 这里仅讨论为什么需要。

为什么需要标准?

因为现代计算机越来越复杂， 某些公司只生产计算机的某一种部件， 那么如何使这些部件集合到一起能用，自然

就需要一套标准。