系统总线

总线

• 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。同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信息。 总线由许多导线直接印制在电路板上，延伸至各个部件。

总线设计方案分类

以CPU为中心的双总线结构

一组总线连接CPU和主存，称为存储总线(M总线)；另一组连接CPU与各I/O设备，称为I/O总线。 缺点：I/O设备与主存通信时仍然需要通过CPU，会影响CPU工作效率。

单总线(系统总线)结构

CPU, 主存和I/O设备都挂到一组总线上。相比于第一种设计，IO设备与主存交换信息时，理论上不影响CPU工作效率。 缺点：只有一组总线，同一时刻多个部件占用总线时会发生冲突，可以按部件优先级高低来占用总线，但也会影响整机效率。 这类总线设计被小型计算机或微型计算机采用。

以存储器为中心的双总线结构

存储总线，只提供CPU与存储器间的通信，这样设计既提高了传输的效率，又减轻了系统总线的负担，还保留了IO设备与存储器交换信息时不影响CPU效率。现代计算机大多采用此总线结构。

总线分类

片内总线

• 芯片内部的总线，如CPU芯片内部的寄存器与寄存器之间，寄存器与算逻单元ALU之间的连接。
  

系统总线

CPU，主存，IO设备各大部件之间的信息传输线。按传输信息的不同分为数据总线，地址总线，控制总线。

• 数据总线 传输各个部件之间通信的数据信息，它是双向传输总线。数据总线的位数称为数据总线宽度，位数与机器字长，存储字长有关，一般为8,16,32位。如果数据总线的宽度为8位，指令字长为16位，则CPU取指阶段必须2次访问主存。双向传输线。

• 地址总线 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IO设备的地址。 如要从存储器读出一个数据，CPU需要将此数据所在存储单元的地址送到地址线上。单向传输线。 地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线有20根，则存储单元有2^20个。

• 控制总线 是发出各种控制信号的传输线。常见的控制信号：
  1.时钟(同步各种操作). 2.复位(初始化所有部件). 3.总线请求(表示某部件需获得总线使用权). 4.中断请求(表示某部件提出中断请求）

数据总线和地址总线都是被所有部件共享的，控制总线控制各个部件在不同时刻使用总线。

通信总线

• 计算机系统之间或计算机系统与其他系统(控制仪表，移动通信等)之间的通信。按照传输方式分为：1.串行通信 2.并行通信

• 串行通信 数据在单条1位宽的传输线上，一位一位的按顺序分时传送。如1字节的数据，在串行传送中，1字节的数据要通过8次由低位到高位逐位传送。适合远距离传送，还可利用现有电话网络来实现远程通信。

• 并行通信 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。如1字节数据，在并行传送中，要通过8条并行传输线同时传送。适合近距离，通常小于30m。