在同一时刻只能有一对设备使用总线,会发生总线的争用
面向CPU的双总线
如果外部设备和主存之间发生信息传输,因为媒介是CPU,一样会打断CPU执行程序的任务
以存储器为中心
但是存储总线和系统总线依然不能同时使用,都是分时使用
1、片内总线:
芯片内部的总线(芯片内部不同部件之间连接的线)
2、系统总线:
计算机各个部件之间的信息传输线(如:芯片和芯片之间连接的线)
一、数据总线
功能:用于传输数据。
特性:通常是双向的,因为数据可以从处理器传输到内存或I/O设备,也可以从内存或I/O设备传输到处理器。
宽度:数据总线的宽度(如8位、16位、32位、64位)决定了每次传输的数据量,通常与处理器的字长有关。
二、地址总线
功能:用于传输地址信息,指示数据的存储位置或I/O设备的位置。
特性:通常是单向的,因为地址信息通常由处理器发出
宽度:地址总线的宽度(如20位、32位、64位)决定了处理器可以寻址的最大地址空间。通常下地址总线宽度等于存储地址MAR的数量
三、控制总线
功能:用于传输控制信号,协调和管理系统各部分的操作。
特性:可以是双向的,因为控制信号可以在系统各部分之间传递。
(1)出:CPU发出——存储器读、存储器写、总线允许、中断确认
(2)入:IO端口送入CPU——中断请求、总线请求
控制信号:包括读/写信号、内存和I/O操作信号、中断信号、时钟信号等。
3、通信总线:
用于计算机系统之间或者计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信
一、串行通信总线
二、并行通信总线
总线争用:两条总线同时连接多个设备,可能导致总线争用和性能瓶颈
有限带宽:受到两条总线带宽的限制,无法满足高带宽需求。
所有的外部设备都用的同一条扩展总线,会影响外部设备的速度
总线的工作原理
读操作: 当处理器需要从内存读取数据时,它通过地址总线发送要读取的地址,通过控制总线发送读信号。内存接收到读信号后,将相应的数据通过数据总线发送给处理器。
写操作: 当处理器需要向内存写入数据时,它通过地址总线发送要写入的地址,通过数据总线发送数据,通过控制总线发送写信号。内存接收到写信号后,将数据存储在指定地址。
中断处理: 当外部设备需要与处理器通信时,它通过控制总线发送中断信号。处理器接收到中断信号后,会暂停当前操作,处理中断请求。
单总线结构:
特点:所有设备共享一条总线,用于数据、地址和控制信号的传输。
优点:结构简单、成本低。
缺点:当多个设备需要同时传输数据时,可能会发生总线争用,导致性能下降。
多总线结构:
特点:系统中有多条总线,不同的设备可以使用不同的总线进行通信。
优点:减少了总线争用,提高了系统的性能和并行处理能力。
缺点:结构更复杂、成本较高。
分层总线结构:
特点:将总线划分为多个层次,如系统总线、存储总线、I/O总线等。
优点:提高了系统的灵活性和扩展性,不同层次的总线可以根据需求进行优化。
缺点:设计和管理更加复杂。