第三章、系统总线
3.1、总线的基本概念
计算机各部件的互连方式有两种：
- 分散连接，各部件之间单独连线
- 总线连接，各部件的线连到一组公共信息传输线上
总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
记几个案例（注意特点）：面向CPU的双总线结构、单总线结构。
3.2、总线的分类
不同角度的分类
数据传送方式：1.并行传输（分宽度）、2.串行传输 （目前最快）
适用范围分类：有计算机（包括外设）总线、测控总线、网络通信总线等
连接部位分类：
3.2.1、片内总线
指芯片内部的总线，如CPU内部（别忘CPU由什么组成的！）、寄存器与寄存器之间、寄存器与算逻单元ALU之间
3.2.2、系统总线
指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线
根据传输信息不同，有三分类：
- 数据总线，对于CPU而言是双向，用来传输各功能部件之间的数据信息，其位数与机器字长、存储字长有关（因为送进寄存器），数据总线的位数称为数据总线宽度
- 地址总线，由CPU输出为单向，用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，其地址线的位数与存储单元的个数有关
- 控制总线，单向（对于控制总线总体又可认为双向），用来发出各种控制信号的传输线，如对CPU而言控制信号既有输出又有输出**（但不可为双向传输）**，请注意控制信号类别！
3.2.3、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
根据传输方式可分为两种：
- 串行通信，1字节数据分8次由低位到高位按顺序逐位传送
- 并行通信，1字节数据通过8条并行传输线同时有源传送到目的地
3.3、总线特性及性能指标
3.3.1、总线特性
物理角度来看，总线由许多导线直接印制在电路板（主板）上，延伸到各部件
- 机械特性，规格统一，方便安装
- 电气特性，电平范围，0、1高低
- 功能特性，线传输功能
- 时间特性，一根线在何时有效，如时序电路在规定有效时序才有效
3.3.2、总线性能指标
1、总线宽度：数据总线的根数 用位表示
2、总线带宽：总线的数据传输速率 ，每秒传输信息的字节数，单位MBps
3、时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线 不同步的称为异步总线
4、总线复用：地址线与数据线复用，一根信号线分时传送两种信号
5、信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线的总和
6、总线控制方式：突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、技术方式
7、其他指标：负载能力、电源电压（5V还是3.3V）、总线宽度能否拓展
3.3.3、总线标准
知道各总线用途
3.4、总线结构
分为单总线和多总线结构
3.4.1、单总线结构
特点：
将CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都挂在一组总线上，允许I/O设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。
用途：
小型或微型计算机
改进：
为克服总线传输能力不高的情况，采用增加总线宽度和提高传输速率来解决
3.4.2、多总线结构
特点：
将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来，形成主存总线与I/O总线分开的结构
用途：
大、中型计算机系统
以下列举多个例子P53
- 双总线结构
主存总线和I/O总线通过处理器连接。处理器是具有特殊功能的处理器，由通道对I/O统一管理 - 三总线结构
在三线结构中，任一时刻只能使用一种总线，主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取，I/O总线只有在CPU执行I/O指令时才能用到。DMA总线专连高速I/O设备 - 三总线结构（二）
因为CPU存取速度相当快，主存存取速度慢，故有CPU和Cache局部设备连接。同时添加扩展总线，解决I/O设备拓展问题，但影响了外设速度。 - 四总线结构
增加一条与计算机系统紧密连接的高速总线，而拓展总线连接低速运转设备
3.4.3、总线结构举例
从VL-BUS开始以下都是将高速、低速总线分开
- 传统微型计算机的总线结构
- VL-BUS局部总线结构
- PCI总线结构
- 多层PCI总线结构
当PCI总线驱动能力不足时，可采用多层结构 ，使用（PCI桥）
