【重学计算机】机组D7章:总线
1. 系统总线的特性及应用
- 总线概念:将计算机系统中各部件连接起来
- 总线分类:(外部/内部,系统/非系统,串行/并行,同步/异步...)
- 按用途分类:
- 存储总线:cpu与存储器
- 系统总线:连接存储总线和IO总线的中间总线
- IO总线:连接外部设备
- 按位置分类:
- 外部总线:USB,火线(IEEE1394)
- 内部总线:PCI(连网卡),AGB(连显卡)
- (芯)片内总线:AMBA(ARM处理器)
- 按组成分类
- 数据总线:传数据,双向三态
- 地址总线:传地址,单向三态
- 控制总线:控制信号和时序信号
- 电源线和地线:略
- 按用途分类:
2. 总线性能和总线事物
- 总线的性能参数
- 总线频率:总线工作速率f,单位是MHz
- 总线宽度:数据总线的宽度w,单位是bit
- 总线传输速率:总线传输数据量BW,单位是MB/s。BW = w / 8 * f
- 总线事务
- 概念:从请求总线到完成使用的操作序列(请求 - 裁决 - 地址传输 - 数据传输 - 总线释放)
- 角色:主设备(CPU,DMA)和从设备
- 四个阶段:请求与仲裁 - 传输 - 寻址 - 结束
- 常见总线操作:读,写,读修改写,写后读,块操作
3. 总线连接方式
- 单总线结构
- 双总线结构
- 多总线结构
- 总线桥:不同速率总线之间的连接,起速度缓冲、电平转换、控制协议转换的作用
- 多级总线结构(南北桥)
- 单总线结构
- 总线结构对系统性能的影响
多总线 | 单总线 | |
对最大存储容量 | 不影响 | 因要与io共享内存,影响 |
对指令系统 | 增加IO指令 | 无IO指令 |
对吞吐量 | 大 | 小 |
4. 总线仲裁和数据传输方式
- 菊花链式串行总线仲裁:简单,只要有一个主设备占用总线,其他就占不了
- 集中式并行总线仲裁:
- 固定优先级策略:优先级高的主设备,总会优先控制总线权
- 轮叫式策略:皇帝轮流做
- LRG策略:最近获得控制权的,再获得控制权的优先级高(经常用的就更容易获得总线控制权)
5. 总线标准
- 概念:计算机各部件之间利用总线传输信息应遵守的协议和规范,包括硬件和软件两部分
- 常见的总线标准
- 机箱内部总线:
- ISA - EISA - VESA
- ISA(Industrial Standard Architecture):最早指定的总线技术标准,总线宽度8/16位,频率5-8MHz,带宽5-8MB/s
- EISA:宽度变成32位
- VESA:宽度变成64位
- PCI(PCIe) - AGP
- 主要用于系统总线和IO总线,取代ISA
- 地址总线和数据总线分时复用,支持即插即用(自动寻找驱动程序)
- 32/64位,133/264MB/s
- ISA - EISA - VESA
- 机箱外部总线:
- USB等...
- 机箱内部总线:
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