Computer Composition Review Ch6 总线系统

6.1.1 总线的基本概念

• 总线
  • 多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路
  • 分类
    • 内部总线
      • CPU 内连接各寄存器及运算部件之间的总线
    • 系统总线
      • CPU 与计算机系统内的其他高速部件间互连的总线，如存储器、通道等
    • I/O 总线
      • 中低速 I/O 之间互连的总线
• 特性
  • 物理特性
    • 总线的物理连接方式
  • 功能特性
    • 描述总线中每根的功能
  • 电气特性
    • 定义每根线上信号的传递方向及有效电平范围
  • 时间特性
    • 定义每根线什么时间有效
• 总线的标准化
  • 遵守相同的总线要求，部件可更换使用

6.1.2 总线连接方式

• 单总线结构
  • 使用单一的系统总线连接 CPU、主存和 I/O 设备
    • 连接到总线上的逻辑部件必须高速运行
    • 不再使用总线，能迅速放弃
  • 
• 多总线结构
  • 多总线结构确保高速、中速、低速连接到不同总线上同时工作，以提高总线效率和吞吐量
  • 

6.1.3 总线的内部结构

• 信号线
  • 
  • 地址线
    • 单向传送主存与设备的地址
  • 数据线
    • 双向传送数据
  • 控制线
    • 单向传送
• 总线组成
  • 
    • 数据传送总线
    • 仲裁总线
      • 总线请求线
      • 总线授权线
    • 中断和同步总线
      • 中断请求线
      • 中断认可线
    • 公用线
      • 时钟信号线
      • 电源线
      • …

6.1.4 总线结构实例

• CPU 总线
  • CPU 引脚的信号的延伸
• PCI 总线
  • 用于连接高速的 I/O 设备
• ISA 总线
  • Pentium 使用 ISA 总线与低速 I/O 设备连接
• 北桥
  • CPU 总线 - PCI 总线
• 南桥
  • PCI 总线 - ISA 总线

6.2 总线接口

6.2.1 信息传送方式

• 串行传送
• 并行传送

6.2.2 总线接口的基本概念

• 功能
  • 控制
  • 缓冲
  • 状态
  • 转换
  • 整理
  • 程序中断
• 分类
  • 串行数据接口
  • 并行数据接口

6.3 总线仲裁

• 主方（主设备）
  • 启动总线周期
• 从方（从设备）
  • 只能响应主方的请求
• 总线占用期
  • 主方持续控制总线的时间

6.3.1 集中式仲裁

• 链式查询方式
  • 菊花链式顺次查询
    • 若无总线请求，则向下查询
    • 若有总线请求，则获得总线控制权
• 计数器定时查询方式
• 独立请求方式
  • 每台设备和总线仲裁器之间都有一对请求线和授权线

6.3.2 分布式仲裁

• 每个潜在的主方都有自己的仲裁号和仲裁器
• 通过比较仲裁号来确定优先级