Day 3 系统总线（1）

1.1 总线的基本概念

  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。在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

1.2 总线的分类

1.2.1 片内总线

  片内总线是指芯片内部的总线，如在CPU芯片内部，寄存器和寄存器之间。

1.2.2 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。按传输信息的不同，又可分为三类：数据总线，地址总线和控制总线。

1.数据总线

  数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关（一般为8位、16位或32位），数据总线的位数称为数据总线宽度，注：总线宽度≤机器（存储）字长。

2.地址总线

  地址总线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。地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线为20根，则对应的存储单元个数为。

3.控制总线

  控制总线是用来发出各种控制信号的传输线。通常对任一控制线而言，它的传输是单向的。

1.2.3 通信总线

  这类总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。按传输方式可以分为两种：串行通信和并行通信。

  串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送。并行通信是指数据在多条并行1位宽的传输线上，同时由源传送到目的地。

1.3 总线特性及性能指标

1.3.1 总线特性

  总线特性包括以下几项：

（1）机械特性

    机械特性是指总线在机械连接方式上的一些性能，如插头与插座使用的标准，它们的几何尺寸等。

（2）电气特性

  电气特性是指总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围。

（3）功能特性

   功能特性是指总线中每根传输线的功能，例如，地址总线用来指出地址码；数据总线用来传递数据。各条线的功能不同。

（4）时间特性

  时间特性是指总线中的任一根线在什么时间内有效。

1.3.2 总线性能指标

①总线宽度

通常指数据总线的根数（同时传输的数据位数），用bit（位）来表示。

②总线带宽

可以理解为总线的数据传输速率，即单位时间内总线上传输数据的位数，单位用MBps（兆字节每秒）表示。

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，不同步工作的称为异步总线。

④总线复用

指一条信号线上分时传送两种信号，如：为了提高总线的利用率，将地址总线和数据总线公用一组物理线路。

⑤信号线数

地址总线、数据总线和控制总线三种总线数量的总和

⑥总线控制方式

包括突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等。

⑦其他指标

如负载能力、电源电压、总线宽度是否能扩展等。

注：本文内容基于学习：唐朔飞，《计算机组成原理》-- 3版，-- 北京：高等教育出版社，2020.10（2024.5重印）后编写