计算机组成原理-系统总线

  • 总线的基本概念

  总线连接:把计算机的五大部件连接大棚一组公共信息传输线上

  总线:连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质,实际上由许多传输线或者通路组成,每一条传输线可以一位一位的传输二进制代码

  现代计算机大多采用各类总线结构

  • 总线的分类

  按照传输方式:串行传输总线,并行传输总线

  按照传输数据宽度:8,16,32,64位等

  按照使用范围:计算机总线,测控总线,网络通讯总线

  按照连接的部件不同来介绍总线:

  • 片内总线

  指芯片内部总线,如在CPU内部,连接寄存器和寄存器,寄存器和ALU单元

  • 系统总线

  指CPU,I/O设备,主存各大部件之间的信息传输线。

  数据总线:传输各功能部件之间数据信息,双向传输总线,位数和机器字长,储存字长有关,数据总线位数称为数据总线宽度,衡量系统性能的重要参数

  地址总线:同来传输数据总线上源数据或目的数据所在的地址,地址信息由CPU单向输出,地址线的位数与储存单元个数紧密相关。有20根地址线的主存有2^20个储存单元

  控制总线:数据总线和地址总线都是被挂在上面的部件共享的,控制总线上传输的控制信号,让各部件在不同时刻对总线有控制权

  • 通信总线

  用于计算机系统之间和计算机系统和其他系统之间的通信。传输速率和传输距离成反比。并行传输的速率远大于串行传输,但是并行传输的成本很高,所以在长距离的传输中,一般用串行传输

  • 总线特性以及性能指标

  机器特性:总线在机械连接方式上的特性

  电气特性:规定总线上每一条传输线上信号的传递方向和有效电平范围。值得注意的是RS-232C的电平信号是反逻辑的,即低电平为1,高电压为0

  功能特性:指定每根传输线的功能,如地址线传输地址码

  时间特性:指总线上传输线的信号在什么时间内有效

  • 总线结构

  总线宽度:总线传输线根数

  总线带宽:没秒钟传输的数据位数或者字节数。eg. 工作频率为100MHz, 线宽为32位的总线,带宽为:100M*32/8B/1s = 400MBps(兆字节每秒)

  时钟同步/异步:数据传输是否 与时钟信号同步

  总线复用:一条总线上是否传输两种信号。通常地址总线和数据总线是复用的,在不同的时间,总线传递不同的信号

  信号线数:地址总线, 数据总线, 控制总线三者总线的线数之和

  其他指标:如负载能力,电源电压等。 总线的负载能力就是驱动能力,当总线接上负载后,总线的输出逻辑电平是否能保持在额定范围之内

  • 总线标准

  总线标准就是,系统和各模块之间,模块和模块之间的一个相互连接的标准界面。这个界面对两端的模块都是透明的,即界面的任一方只需要根据总线的标准完成各自的接口功能需求,而无需知道对方接口与总线的连接需求,所以总线标准设计的接口可以视为通用接口

  几种常见的总线标准

  ISA总线:(industrial standard architecture)工业标准构架总线,采用独立于CPU的时钟频率,所以能采用比总线频率更高的时钟,有利于CPU性能提高,没有支持总线仲裁的硬件逻辑,因而不支持多台主设备系统,且所有数据传输必须经过CPU或者DMA接口来管理,因此CPU花费大量时间来控制与外部设备交换数据。工作频率为8MHz,数据线16位,地址线24位

  PCI:由于带宽的限制,ISA标准不适合在GUI和多媒体中应用。(peripheral component interconnect)外围部件互连。 

     高性能:不依附于某个具体处理器的局部总线,为系统提供一个高速的数据传输通道,采用33MHz或者66Mhz的总线时钟,数据线为32位,可以扩展到64位。支持突发工作,这种方式是指被传输的数据在主存中如果连续存放,访问这些数据的时候,只需要给出第一个数据地址,占用一个时钟周期,其后每个数据的传送各占一个时钟周期,不必每次给各个数据地址,从而提高传输速率

      良好的兼容性:总线部件和插件接口相对于处理器是独立的,支持所有现在和将来不同结构的处理器,有相对长的生命周期

        支持即插即用(plug and play):任何扩展卡只要插入系统就可以工作

        支持多设备能力,提供数据和地址奇偶校验功能,支持两种电压,扩充性好,采用多路复用。。。

  RS-232C:由美国电子工业协会(EIA)推荐的一种串行通信总线标准,用于串行二进制交换的数据终端设备和数据通讯设备。

  USB总线:(universal serial bus)通用串行总线,基于通用连接技术,实现外设的简单快速连接,达到方便用户,降低成本,扩展PC外设的目的。具有真正的即插即用的特征,相信大家在日常生活中有这样的感受;有很强的连接能力,一般的电脑可以连接127个外设,通过hub你可以在你的电脑上连接更多的外设;USB1.0,采用无屏蔽的双绞线,传输速度达1.5Mbps,若采用屏蔽双绞线,可以达到12Mbps,USB2.0的传输速度可达480Mbps;标准统一,usb标准的引入减轻了目前PC对所有标准接口的需求,我们日常用的鼠标,键盘,打印机都可以用usb标注接入系统,从而减少对PC插槽的需求;连接电缆轻巧,电源体积小。usb采用4芯电缆,两条用于信号连接,两条用于电源和接地,可以给外设提供5V的直流电流;生命力强,开放性的不具有专利版权的工业标准

  以上几种总线标准的详细内容大家可以在网上做进一步了解

  • 总线控制

猜你喜欢

转载自www.cnblogs.com/mr-stn/p/8981447.html