重学计算机组成原理-计算机总线详解

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。

地址总线位数=n
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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来源： https://blog.csdn.net/pythonandaiot/article/details/122226449