总线

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定论

总线概述

1. 总线是一组能为多个部件分时和共享的公共信息传播线路
2. 总线的设备
   1. 主设备 - 发出总线请求且获得总线控制权
   2. 从设备 - 只能响应主设备的总线请求
3. 总线的四种特性
4. 总线的分类
   1. 按功能层次
      1. 片内总线 - 芯片内部总线，用于各寄存器和ALU之间的连接
      2. 系统总线 - CPU、主存、IO接口等系统内各功能部件之间相互连接的总线。分为数据总线、地址总线的控制总线
      3. I/O总线 - 用于连接低速外部设备的总线，通过I/O接口与系统总线相连，常见的有USB和PCI总线等
      4. 通信总线 - 也叫外部总线，用于计算机系统间或与其他系统通信
   2. 按控制时序 - 同步总线和异步总线
   3. 按数据传输方式 - 并行总线和串行总线
5. 系统总线的结构
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
6. 总线的性能标准
   1. 总线时钟周期 - 即机器的时钟周期
   2. 总线频率 - 时钟周期的倒数
   3. 总线传输周期 - 一次总线操作需要时间，包括申请阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段。总线传输周期通常由若干时钟周期构成
   4. 总线工作频率 - 总线周期的倒数。实际是1秒内传送几次数据(eg. 一个时钟周期传送K次数据，则总线工作频率是总线时钟频率的K倍)
   5. 总线宽度 - 总线上能同时传输的数据位数
   6. 总线带宽 - 单位时间内总线可以传输的数据量。总线带宽 = 总线频率 * (总线宽度/8)
   7. 总线复用 - 一种信号线在不同时间传输不同的信息
   8. 信号线数 - 地址总线、数据总线和控制总线的信号线总和

总线事务和定时

1. 总线事务
   1. 定义 - 从请求总线到使用总线完成的操作序列
   2. 典型事务包括 - 请求操作、仲裁操作、地址传输、数据传输和总线释放
   3. 总线上数据传输方式
      1. 非突发传送 - 每个周期内先传送地址再传送数据，主从设备每次通常传送一个字节
      2. 突发传送 - 进行连续的成组数据的传送，寻址阶段发送连续数据单元的首地址，传输阶段传送多个连续单元的数据、每个时钟周期传送一个字长的信息，但是不释放总线直到一组数据全部传送完毕
2. 总线定时
   1. 定义 - 总线在双方交换数据的过程中需要时间上配合关系的控制
   2. 同步定时方式 - 系统采用统一的时钟信号来协调发送和接受双方的传送定时关系
   3. 异步定时方式 - 没有统一的时钟，依靠传送双方相互制约的握手信号实现定时控制
      1. 根据请求和回答的撤销是否互锁，分为不互锁方式、半互锁方式和全互锁方式
      2. 每个字符都要开始位和停止位作为字符开始和结束的标志。数据线上没有数据传输时处于逻辑1状态，发送方发送数据时发送逻辑0信号。传输过程数据位低位开始，以停止位结束
   4. 半同步定时方式 - 以统一时钟为基础，但允许从设备通过 “等待信号”（如 wait 信号）请求延长总线周期
   5. 分离式定时方式 - 将一次数据传输拆分为两个独立阶段，减少总线占用时间，提高总线利用率。第一阶段：主设备发送地址和命令后立即释放总线（不再占用），从设备开始准备数据；第二阶段：从设备准备好数据后，主动请求总线，获取总线控制权后完成数据传输； 总线在两阶段之间可被其他设备使用，适合传输时间较长的场景（如磁盘读写）。