总线控制 总线基本概念

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总线的概念

总线的特性

总线的分类

片内总线∶芯片内部连接各元件的总线，如CPU内部的总线

通信总线∶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

系统总线∶CPU、主存、I/O部件之间传递信息的公共通道。一般分为数据总线、地址总线，控制总线，分别对应数据传输，数据地址，控制信号。

总线的结构

总线结构主要有三种：单总线结构，双总线结构，三总线结构

总线的性能指标

总线时钟周期：即机器时钟周期，计算机有系统时钟控制整个计算机的运行节奏

总线传输周期：一次总线操作所需要的时间，通常由多个总线时钟周期组成

总线工作频率：总线传输周期的倒数

总线时钟频率：总线时钟周期的倒数

总线宽度：又叫总线位宽，数据总线的根数

总线带宽：总线的数据传输速率

信号线数：地址总线，数据总线，控制总线三种线的总和

同步异步：总线数据传输与系统时钟是否同步

总线的通信

分为同步通信与异步通信

总线的周期

举例：主模块为内存，从模块为外存

1. 申请阶段：主模块提出申请操作从模块
2. 寻址阶段：传送本次操作需要的地址
3. 传输阶段：主模块和从模块进行数据传输
4. 结束阶段：主模块退出，让出总线控制权

总线的仲裁方式(重点)

总线的仲裁是为了解决多个主设备竞争总线控制权的问题。

仲裁方式：集中仲裁方式，分布仲裁方式

集中仲裁方式：链式查询方式，计时器定时查询方式，独立请求方式

三种主要信号：总线申请信号BR，总线同意信号BG，总线忙信号BS

分布仲裁方式：集中仲裁方式需要专门的中央仲裁器，分布仲裁方式不需要。每个主模块都有自己的仲裁号和仲裁器，每次请求时把仲裁号发送到共享总线上，通过各自比较仲裁号大小来各自仲裁决定是否使用总线。

集中仲裁方式总结：

1. 链式查询方式：只需几根线就能按照优先级实现总线控制，容易扩充设备，但对电路敏感，优先级低的设备可能被饿死
2. 计时器定时查询方式：通过控制下一次计数起始点可以间接控制优先级，电路敏感度不如链式查询方式，但增加了控制总线，控制相对复杂一点
3. 独立请求方式：响应速度快，优先次序可通过程序设计，比较灵活，但控制总线众多，总线控制更复杂