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

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

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
    • 机箱外部总线:
      • USB等...

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