系统总线（看这一篇就够了）

计算机系统的五大部件之间的互联方式有两种，第一种是各部件之间使用单独的连线，称为分散连接；另一种是将各部件连到一组公共信息连接线上，称为总线连接；

在冯诺依曼计算机体系当中，把计算机基本组成分成了五大部分。

运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备，即使我们可以吧运算器和控制器制作在一个芯片上 (CPU)，输入设备和输出设备统一为I/O设备，那么计算机的基本组成还包括三大部分。

现代计算机比这个基本组成更加复杂，可能有成百上千个CPU，外部设备的数量和种类也非常的丰富，只有把这些部件连接到一起，他们才能组成一个完整的计算机硬件系统，可以协调的进行工作。

那么我们如何把这些部件连接到一起呢？

有一种方法是采用分散连接的方式，需要进行信息传递的两个部件，我们把他用线连接起来。那么我们可以想象一下，几百个部件需要两两相互连接，并且两两之间的连线也非常多，那么们需要的线就会非常多。把这些线都放在电路板上，成本非常高，难度也很大，而且这些线路会占用大量的空间。

这种连接方式的另外一个问题，就是系统很难拓展。比如新增加一个IO设备，那么这个设备需要和原来的CPU进行连接，那么我们又要增加很多束线，每束线又有若干条，这个操作起来难度非常大。

总线是连接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。

1）片内总线：芯片内部的总线，如CPU内部；

2）系统总线：CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线；

按系统总线传输信息的不同，又可分为三类：数据总线、地址总线、控制总线；

数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息；

地址总线：用来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I/O设备的地址；

控制总线：用来发出各种控制信号的传输线；

3）通信总线：用于计算机系统之间或与其他系统(控制仪表，移动通信)之间的通信；

但是在这种结构中，如果某一个I/O设备与主存进行信息传递，那么这时主存和CPU之间就无法利用主存进行数据传输，会严重的影响CPU的运行效率。

还有就是当我们的I/O设备非常多的时候，这个单总线就会非常长，数据传输的速度就会大幅度下降。

我们额外用一条总线专门进行CPU和主存的数据传输，这样就可以避免I/O设备与CPU和内存与CPU数据传输时的冲突。

那么这样是不是就不存在问题了呢？

假如我们需要主存和某一个外部设备进行信息传递，但是我们可以看到他们之间没有直接的信息通路，只能通过CPU作为媒介才能进行信息传输，这时CPU执行程序的任务就会被冲突。

这个结构当中CPU和主存有专用的存储总线，CPU也可以通过系统总线和外部I/O设备进行信息传递。

但是以目前的技术，图上的两条总线，也就是存储总线和系统总线还是不能同时工作。

最大存储容量：在单总线系统中,对主存和外设进行存取的差别，仅仅在于出现在总线上的地址不同，为此必须为外围设备保留某些地址。由于某些地址必须用于外围设备,所以在单总线系统中，最大主存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总数。而在双总线系统中，对主存和外设进行存取的判断是利用各自的指令操作码。由于主存地址和外设地址出现于不同的总线上，所以存储容量不会受到外围设备多少的影响。

指令系统：在双总线系统中，CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令系统，这是因为操作码规定了要使用哪一条总线，所以在双总线系统中，访存操作和输入/输出操作各有不同的指令。另一方面，在单总线系统中，访问主存和I/O传送

可使用相同的操作码，或者说使用相同的指令，但它们使用不同的地址。

吞吐量：总线数目越多，吞吐能力越大。

主设备（模块） 对总线有控制权

从设备（模块） 响应从主设备发来的命令

总线判优控制：集中式（链式查询，计数器定时查询，独立请求方式），分布式

1、设备通过BR请求总线

2、当总线空闲时，BG会链式查询设备，并将总线分配给优先级最高的设备

3、当总线分配后，会通过BS将请求忙发送给总线，此时总线被占用

4、当设备释放总线后，总线检查还有BR信号，在由BG向下一个设备发送总线允许请求

当计数器按照01234的方式技术时，就和链式查询一样。区别就在于计数的方式是自己定义的

有独立的线路进行总线的请求、允许

（1）目的：解决通信双方协调配合的问题

（2）总线传输周期

1 ）申请分配阶段：由需要使用总线的主模块（或主设备）提出申请，经总线仲裁机构决定将下一传输周期的总线使用权授予某一申请者。也可将此阶段细分为传输请求和总线仲裁两个阶段。

2 ）寻址阶段：获得使用权的主模块通过总线发出本次要访问的从模块的地址及有关命令，启动参与本次传输的从模块。

3 ）传输阶段：主模块和从模块进行数据交换，可单向或双向进行数据传送。

4）结束阶段：主模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线使用权。

（3）总线的四种通信方式

由统一时标控制数据传送

（1）同步式数据输入

（2）同步式数据输出

采用应答方式，没有公共时钟标准

同步：

发送方用系统时钟前沿发信号

接收方用系统时钟后沿判断、识别

异步：

允许不同速度的模块和谐工作      ____

增加一条“等待”响应信号.        WAIT

以上三种通信的共同点：

（1）主模块发地址、命令 占用总线

（2）从模块准备数据 不占用总线 总线空闲

（3）从模块向主模块发数据 占用总线

充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

一个总线传输周期

子周期1 ：主模块申请占用总线，使用完后即放弃总线的使用权。

子周期2：从模块申请占用总线，将各种信息送至总线上。

分离式通信特点：

1、各模块有权申请占用总线

2、采用同步方式通信，不等对方回答

3、各模块准备数据时，不占用总线

4、总线被占用时，无空闲