重学计算机组成原理-计算机总线详解

网络 通信技术
最常见的比如USB,Universal Serial Bus,提供了对外连接的接口,不同设备可通过USB接口进行连接,连接的标准也统一了外围设备接口。

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最常见的比如USB,Universal Serial Bus,提供了对外连接的接口,不同设备可通过USB接口进行连接,连接的标准也统一了外围设备接口。

还有 PCI、ISA、Thunderbolt 等总线,都是为解决不同设备间的通信问题。

试想如果没有总线,当我们需要新加一个输入设备后,为了维持与各个设备的通信又得加一堆线路。而有了 I/O 总线后就像下图达到解耦清晰而统一。

分类

片内总线

芯片内部的总线,寄存器与寄存器之间,寄存器与控制器、运算器之间。高集成度芯片内部的信息传输线。

系统总线

数据总线

双向传输各个部件的数据信息,数据总线的位数(总线宽度)一般与CPU位数相同(32位、 64位)

地址总线

指定源数据或目的数据在内存中的地址,地址总线的位数与存储单元有关。

  1. 地址总线位数=n 
  2. 寻址范围: 0~2^n 

控制总线

发出各种控制信号的传输线,控制信号经由控制总线从一个组件发给另外一个组件,控制总线可监视不同组件之间的状态(就绪/未就绪)。

CPU、主内存、I0设备、各组件之间的信息传输线。

仲裁

总线上可能挂接多个设备,为了解决总线控制权的竞争问题,必须有总线仲裁部件,以某种规则裁决、分配总线的控制权。

多个主设备提出总线控制请求时,一般采用优先级或公平策略进行仲裁。

按照总线仲裁电路的位置不同,仲裁方式分为:

  • 集中式
  • 分布式

链式查询

总线授权信号被依次串行地传送到所连接的外围设

备上进行比较。

离总线控制器的逻辑距离决定,越近优先级越高。

优点:

  • 电路复杂度低,仲裁方式简单

缺点:

  • 优先级低的设备难以获得总线使用权
  • 对电路故障敏感

计时器定时查询

仲裁控制器对设备编号并使用计数器累计计数,接收到仲裁信号后,往所有设备发出计数值,当查询计数器计数值与发出请求的设备编号一致时,中止查询,该设备获总线控制权。

优先级灵活:计数器初值、设备编号可通过程序设定,优先次序可用程序控制。

独立请求

各设备均通过专用请求信号线与仲裁器连接,且通过

独立的授权信号线接收总线批准信号。

优点

  • 响应速度快,优先顺序可动态改变

缺点

  • 设备连线多,总线控制复杂

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责任编辑:武晓燕 来源: JavaEdge
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