1.1计算机系统简介
第一篇 概论
第三章 系统总线
注： 引用唐朔飞的书籍：计算机组成原理
博客昵称：吴NDIR
个人座右铭：得之淡然，失之坦然
作者简介：喜欢轻音乐、象棋，爱好算法、做题
其他推荐内容：
计算机导论速记思维导图
计算机组成原理系列
目录
*导图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*导图
总线的基本概念
计算机系统的五大部件间的互连方式：互联方式 { 分散连接：各部件使用单独的连线 总线连接：将各部件连到一组公共信息传输线上 互联方式\begin{cases} 分散连接：各部件使用单独的连线\\ 总线连接：将各部件连到一组公共信息传输线上 \end{cases} 互联方式{分散连接：各部件使用单独的连线总线连接：将各部件连到一组公共信息传输线上 比较
分散连接的计算机结构
总线连接的计算机结构
总线的分类
总线的应用非常广泛，从不同角度可以有不同的分类方法：
{ 按数据传送方式 { 并行传输总线： 8 位、 16 位、 32 位、 64 位等 串行传输总线 按总线的使用范围 { 计算机总线 测控总线 网络通信总线 \begin{cases} 按数据传送方式\begin{cases}并行传输总线：8位、16位、32位、64位等\\串行传输总线\end{cases} \\\\按总线的使用范围\begin{cases}计算机总线\\测控总线\\网络通信总线\end{cases} \end{cases} ⎩ ⎨ ⎧按数据传送方式{并行传输总线：8位、16位、32位、64位等串行传输总线按总线的使用范围⎩ ⎨ ⎧计算机总线测控总线网络通信总线
片内总线
片内总线是指芯片内部的总线，如在CPU芯片内部，寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元之间都由片内总线连接。
系统总线
系统总线是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。
按系统总线传输信息不同，可分类为：
系统总线 { 1. 数据总线 2. 地址总线 2. 控制总线 系统总线\begin{cases} 1.数据总线\\2.地址总线\\2.控制总线 \end{cases} 系统总线⎩ ⎨ ⎧1.数据总线2.地址总线2.控制总线相关对比通信总线
通信总线用于计算机系统之间、计算机系统与其他系统之间的通信。 按传输方式可分为：
通信总线 { 串行通信：一位一位按顺序传输数据，适用于远距离传输（误差小） 并行总线：指数据在多条并行的传输线传输，同时由源传送到目的地。 通信总线\begin{cases}串行通信：一位一位按顺序传输数据，适用于远距离传输（误差小）\\并行总线：指数据在多条并行的传输线传输，同时由源传送到目的地。 \end{cases} 通信总线{串行通信：一位一位按顺序传输数据，适用于远距离传输（误差小）并行总线：指数据在多条并行的传输线传输，同时由源传送到目的地。
总线特性及性能指标
总线特性总线性能指标总线结构
总线结构 { 单总线结构：适用小型或微型计算机 多总线结构 总线结构\begin{cases}单总线结构：适用小型或微型计算机\\多总线结构\end{cases} 总线结构{单总线结构：适用小型或微型计算机多总线结构
单总线结构
它是将CPU、主存、I/O设备（及接口）通过挂在一组总线上优点：结构简单，便于扩充缺点：不允许两个以上的部件同时向总线传输信息，从而降低系统工作效率；当外部设备数量更多时，其传播速度的延迟将影响系统的工作效率 多总线结构
多总线结构 { 双总线结构 n 总线结构 多总线结构\begin{cases}双总线结构\\n总线结构\end{cases} 多总线结构{双总线结构n总线结构
双总线结构图示： 特点：将速度较低的I/O设备从总线分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构。
三或多总线结构：将速率不同的I/O设备进行分类，并将它们连接在不同的通道上，依次提高计算机系统的工作效率。
总线控制
总线判优控制连接总线的各类设备(模块)可分为：
{ 主设备：对总线具有控制功能，总线上的信息传输是由主设备启动的 从设备：对总线无控制功能，只能响应从主设备发来的命令 \begin{cases}主设备：对总线具有控制功能，总线上的信息传输是由主设备启动的\\从设备：对总线无控制功能，只能响应从主设备发来的命令\end{cases} {主设备：对总线具有控制功能，总线上的信息传输是由主设备启动的从设备：对总线无控制功能，只能响应从主设备发来的命令
总线判优控制可分为：
{ 集中式 ( 将控制逻辑集中一处 ) { 链式查询 计数器定时查询 独立请求方式 分布式 ( 将控制逻辑分散在与总线连接的各个设备上 ) \begin{cases}集中式(将控制逻辑集中一处)\begin{cases}链式查询\\计数器定时查询\\独立请求方式\end{cases}\\\\分布式(将控制逻辑分散在与总线连接的各个设备上)\end{cases} ⎩ ⎨ ⎧集中式(将控制逻辑集中一处)⎩ ⎨ ⎧链式查询计数器定时查询独立请求方式分布式(将控制逻辑分散在与总线连接的各个设备上)
链式查询
计数器查询独立请求方式总线通信控制
总线通信控制需要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束，以及通信双方如何协调如何分配。
原则
在众多部件争夺总线使用权时，应按各部件的优先级来解决。在通信时间上，应按分时方式来处理。通信周期
对于仅有一个主设备的简单系统，无须申请、分配和撤除，总线使用权始终归它占有。
总线通信控制方式 { ① . 同步通信 ② . 异步通信 ③ . 半同步通信 ④ . 分离式通信 总线通信控制方式\begin{cases} ①.同步通信\\②.异步通信\\③.半同步通信\\④.分离式通信 \end{cases} 总线通信控制方式⎩ ⎨ ⎧①.同步通信②.异步通信③.半同步通信④.分离式通信
①同步通信
②异步通信
异步通信克服了同步通信的缺点，允许各模块速度不一致，而是采用应答方式。主要有三种方式：
{ 不互锁方式 半互锁方式 全互锁方式 \begin{cases}不互锁方式\\半互锁方式\\全互锁方式\end{cases} ⎩ ⎨ ⎧不互锁方式半互锁方式全互锁方式
③半同步通信
特点：既保留了同步通信的基本特点，由于增设了一条“等待”响应信号线，又像异步通信允许不同速度的模块和谐工作。
④分离式通信
充分发挥系统总线每瞬间的潜力，其特点：
各模块欲占用总线使用权都必须提出申请；在获得总线占用权后，主模块在限定的时间内向对方传递信息，采用同步方式传送，不必等待对方的回答信息；各模块在准备数据的过程不占用主线，使总线可接受其他模块的请求；总线在被使用时不存在空闲等待时间，实现总线在多个主、从模块间进行信息交叉重叠并行式传送；
