总线是什么

时间:2015-08-25 18:24:18本文内容及图片来源于读者投稿,如有侵权请联系xuexila888@qq.com 孙胜龙 我要投稿

  相信大家都听说过硬件这个词,那么大家知道硬件具体分为哪几种呢?别急,学习啦小编在这里给大家介绍硬件之一——总线,让大家来了解下吧。

  总线分类

  总线是构成计机系统的其他高速功能部件,如存储器、通道等互相连接的总线。

  一个单处理器系统中的总线,大致分为三类:

  (1)内部总线:CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线。

  (2)系统总线:CPU同计算

  (3)I/O总线:中、低速I/O算机系统的互连机构,是多个系统功能部件之间进行数据传送的公共通路。

  设备之间互相连接的总线。

总线是什么

  1.总线的特性

  物理特性:指总线的物理连接方式,包括总线的根数,总线的插头、插座的形状,引脚线的排列方式等。

  功能特性:描述总线中每一根线的功能。

  电气特性:定义每一根线上信号的传递方向及有效电平范围。送入CPU的信号叫输入信号(IN),从CPU发出的信号叫输出信号(OUT)。

  时间特性:定义了每根线在什么时间有效。规定了总线上各信号有效的时序关系,CPU才能正确无误地使用。

  2.总线的标准化

  相同的指令系统,相同的功能,不同厂家生产的各功能部件在实现方法上几乎没有相同的,但各厂家生产的相同功能部件却可以互换使用,其原因在于它们都遵守了相同的系统总线的要求,这就是系统总线的标准化问题。

  连接方式

  1.单总线结构

  在许多单处理器的计算机中,使用一条单一的系统总线来连接CPU、主存和I/O设备,叫做单总线结构。

  一般台式机的组件此时要求连接到总线上的逻辑部件必须高速运行,以便在某些设备需要使用总线时能迅速获得总线控制权;而当不再使用总线时,能迅速放弃总线控制权。

  (1)取指令:当CPU取一条指令时,首先把程序计数器PC中的地址同控制信息一起送至总线上。在“取指令”情况下的地址是主存地址,此时该地址所指定的主存单元的内容一定是一条指令,而且将被传送给CPU。

  (2)传送数据:取出指令之后,CPU将检查操作码。操作码规定了对数据要执行什么操作,以及数据是流进CPU还是流出CPU。

  (3)I/O操作:如果该指令地址字段对应的是外围设备地址,则外围设备译码器予以响应,从而在CPU和与该地址相对应的外围设备之间发生数据传送,而数据传送的方向由指令操作码决定。

  (4)DMA操作: 某些外围设备也可以指定地址。如果一个由外围设备指定的地址对应于一个主存单元,则主存予以响应,于是在主存和外设间将进行直接存储器传送(DMA)。

  (5)单总线结构容易扩展成多CPU系统:这只要在系统总线上挂接多个CPU即可。

  2.双总线结构

  这种结构保持了单总线系统简单、易于扩充的优点,但又在CPU和主存之间专门设置了一组高速的存储总线,使CPU可通过专用总线与存储器交换信息,并减轻了系统总线的负担,同时主存仍可通过系统总线与外设之间实现DMA操作,而不必经过CPU。当然这种双总线系统以增加硬件为代价。

  内部结构

  早期总线的内部结构

  它实际上是处理器芯片引脚的延伸,是处理器与I/O设备适配器的通道。这种简单的总线一般由50—100条线组成,这些线按其功能可分为三类:地址线、数据线和控制线。

  计算机总线结构简单总线结构的不足之处在于:

  第一 CPU是总线上的唯一主控者。

  第二 总线信号是CPU引脚信号的延伸,故总线结构紧密与CPU相关,通用性较差。

  当代流行的总线内部结构它是一些标准总线,追求与结构、CPU、技术无关的开发标准,并满足包括多个CPU在内的主控者环境需求。

  在当代总线结构中,CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连。系统中允许有多个这样的处理器模块。而总线控制器完成几个总线请求者之间的协调与仲裁。

  整个总线分成如下四部分:

  1.数据传送总线:由地址线、数据线、控制线组成。

  2.仲裁总线:包括总线请求线和总线授权线。

  3.中断和同步总线:用于处理带优先级的中断操作,包括中断请求线和中断认可线。

  4.公用线:包括时钟信号线、电源线、地线、系统复位线以及加电或断电的时序信号线等。

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