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Posted on 2006-11-18 23:10 奔跑的阿甘 阅读(978) 评论(0) 编辑 收藏 引用 所属分类: 软件开发
计算机组成系列 2 - 计算机总线
Michael Saturday, November 18, 2006
什么是总线?
我们知道计算机系统的五大部件之间是需要相互连接通讯的,"总线"就是一种连接各部件的方式. 还有一种叫"分散"连接,它要求部件之间相互交叉连接,因而内部线路错综复杂,而且缺乏灵活性,当有新的I/O设备接入时,布线更加庞杂难管理.
"总线"实际上就是一组传输线路, 每条线可传输一位二进制代码,若干条线可同时传输若干位二进制码.以下是一个总线结构的例子:
总线的分类
总线就像公路一样,它的分类从不同的角度有不同的说法.
从连接的部件的不同,可以将总线分为:片内总线(负责芯片内部各部件间的连接,如CPU内的寄存器和算逻部件之间), 板级总线(也叫系统总线,负责同一块板上的各大部件间的连接,如CPU和I/O设备之间), 通信总线(负责计算机系统之间或计算机系统和其他系统的连接).
就像公路按照行驶车辆的大小,可划分为大车道小车道一样,根据在总线上传输的数据的内容,可以把系统总线分为三类:数据总线,地址总线,控制总线.
微机系统总线的几个性能指标
包括:
[总线宽度]: 指数据总线的根数,用bit(位)表示,一根即一位.
[标准传输率]: 每秒能传输的最大字节量,用MB/s表示.
[总线工作频率]: 每秒能够传输的最大次数, 用MHz(兆赫兹)表示.
[总线复用]: 地址总线和数据总线共用一组物理线路,只在不同时刻传输不同内容.
[信号线数]: 地址总线, 数据总线和控制总线的总线数总和.
[总线控制方式]: 并发工作,自动配置,仲裁方式,逻辑方式,计数方式等.
[负载能力]: 通常用可连接扩增电路板数,及能否扩展更大位宽度等来反映负载能力.
以下是几种常见标准总线的规格列表:
总线的结构与控制
总线的结构分单总线和多总线两种方式.不同的结构连接CPU,主存,I/O设备的方法不同,结构的优劣体现在该结构是否能够最大限度提高各部件的工作效率.
由于总线上连接着各种部件,什么时候由哪个部件发送信息,如何给信息传送定时;如何防止信息丢失;如何避免多个部件同时发送;如何规定接受信息的部件等一系列问题,都需要由总线控制器统一管理.它包括判优控制和通信控制.
判优控制也称仲裁逻辑,它依据一定的优先等级决定什么时候该由哪个主设备(即对总线具有控制功能的设备,反之称为从设备)使用总线.
通信控制,指在主设备获得总线使用权后,如何以分时方式同从设备共享总线通道.总线在完成一次传输周期分为四个阶段:申请分配阶段,寻址阶段,传输数据阶段,结束阶段.为了使总线不至于闲置浪费,除了同步通信,异步通信,半同步通信外,分离式通信最大限度地利用了系统总线,解决前三种方式下"从模块在进行数据准备时无实质性信息传输"的总线浪费问题.但这种方式控制复杂,一般微机很少采用.
[完]
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