计算机组成原理02-3.2 总线的分类_7
计算机组成原理第六章总线系统
数据传送以字符为单位，字符之间没 有固定的时间间隔，发送方和接收方 不需要使用相同的时钟信号。
总线的仲裁机制
集中仲裁
使用一个中央仲裁器来管理总线的访问，例如：计数器、链表或优先级队列。
分布仲裁
没有中央仲裁器，而是通过硬件电路或软件算法来实现总线的访问控制。
总线的数据传输方式
并行传输
数据在多个通道上同时传输，每个通道传输一部分数据。
确定总线的控制方式
根据总线上主设备和从设备的数量和通信需求，选择合适的总线控制 方式，如同步控制或异步控制。
确定总线的仲裁方式和优先级
根据总线上主设备的数量和通信需求，设计合适的仲裁方式和优先级 确定机制。
硬件实现
选择合适的芯片和元件
01
根据设计需求，选择合适的芯片和元件来实现总线系统的硬件
部分。
计算机组成原理第六章总线 系统
• 总线系统的概述 • 总线的基本工作原理 • 常见总线系统介绍 • 总线系统的应用与发展 • 实验与实践：设计一个简单的总线
系统
01
总线系统的概述
总线的定义与分类
定义
总线是连接多个部件的信息传输 线，是多个部件共享的传输介质 。
分类
根据传输方式，总线可分为单向 总线和双向总线；根据连接的部 件数目，总线可分为局部总线和 系统总线。
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总线系统的基本组成
总线控制器
负责协调各个部件的通信，管 理总线的使用。
数据总线
用于传输数据，通常由双向线 组成。
地址总线
用于传输地址信息，确定要访 问的内存单元或I/O端口。
控制总线
用于传输控制信号，如读写信 号、中断信号等。
计算机组成原理 课后答案 第三章系统总线
第3章系统总线1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？P41答：总线是连接多个部件共享的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
总线传输的特点是：某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。
为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
2.总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用,是单向的，还是双向的，他们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？答：总线的分类：（1）按数据传送方式分：并行传输总线和串行传输总线；（2）按总线的使用范围分：计算机总线、测控总线、网络通信总线等；（3）按连接部件分：片内总线、系统总线和通信总线。
系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。
按系统总线传输信息不同，可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）数据总线：数据总线是用来传输个功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。
（2）地址总线：地址总线主要是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，地址总线上的代码是用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出，是单向的，地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线有20根，则对应的存储单元个数为220。
（3）控制总线：控制总线是用来发出各种控制信号的传输线，其传输是单向的。
3.常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。
答：总线结构通常有单总线结构和多总线结构。
（1）单总线结构是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O 设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。
这种4.为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。
计算机组成原理第三章
• 通信总线
–是指计算机系统之间或计算机 系统与其他系统（如控制仪表 等）之间的通信传输线。 –IDE、SCSI、USB、RS－232
通信总线
系统总线按传输信息不同分类
据总线是双向的
3.2
• 数据总线 （ DB ）： 用来传输各功能部件之间的数据，数
数据总线的条数称为数据总线宽度。比如，16位总线，指其 数据总线为16根。
数据传输率 (总线带宽)：即单位时间内总线上传输数据的 位数，用MB/s（每秒多少兆字节）表示。 例：总线工作频率33MHz，总线宽度32位，则标准传输 率＝ 33×32/8＝132MB/s。 总线复用：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种 总线。为提高总线的利用率，将地址总线和数据总线共用一组 物理线，在某一时刻该总线传输地址信号，另一时刻传输数据 信号或命令信号。
3. 总线通信的四种方式
（1）同步通信
3.5
通信双方由统一时标控制数据传送称为同
步通信。
时标通常由CPU的总线控制部件发出，送
到总线上的所有部件；也可以由每个部件各自
的时序发生器发出，但是必须有总线控制部件
发出的时钟信号对它们进行同步。
同步式数据输入传输
T2时刻发出读命令；从 总线上两个部件完 模块按照所指定的地址 T4 时刻开始输入设备不再 CPU 在 T3 时 刻 开 始 ， 成一次完整而可靠 和命令进行一系列内部 一直维持到 向数据总线上传送数据， 的传输时间 主模块在 T1时刻 动作，必须在 T3时刻前 T4时刻， 撤消它对数据总线的驱动， 可以从数据线上获取 发出地址信息 找到CPU所需的数据， 从 T4 起，数据总线呈浮空 信息并送到其内部寄 并送到数据总线上 状态 存器中
计算机组成原理总线分类
计算机组成原理总线分类
计算机组成原理中的总线可以按照不同的分类方式进行分类，以下是常见的总线分类方式：
1. 数据总线（Data Bus）：用于传输数据和指令的总线。
它可以是双向或单向的，并且通常是并行的，用于传输数据和指令的二进制位。
2. 地址总线（Address Bus）：用于指定访问内存或外设的存储单元的地址的总线。
地址总线通常是单向的，并且是并行传输的。
3. 控制总线（Control Bus）：用于控制各个组件之间的操作和传输的总线。
控制总线通常是单向的，并且是并行传输的。
4. 系统总线（System Bus）：由数据总线、地址总线和控制总线组成的总线系统，用于连接计算机的主要组件，如CPU、内存和外设等。
5. 输入/输出总线（I/O Bus）：用于连接计算机与外部设备进行数据传输的总线。
常见的I/O总线包括PCI、USB、SATA等。
6. 前端总线（Front-side Bus）：用于连接CPU与北桥芯片或内存控制器的总线，用于高速传输数据和指令。
7. 后端总线（Backside Bus）：用于连接CPU与二级缓存或其他外部组件的总线，用于高速传输数据和指令。
这些总线的分类方式可以根据其功能、方向、传输方式等不同特点进行划分。
不同的总线在计算机系统中扮演不同的角色，共同完成数据和指令的传输和控制。
计算机组成原理课件—总线
总线接口
• 接口的典型功能：控制、缓冲、状态、转 换、整理、程序中断。
总线仲裁
• 总线仲裁：解决多个功能模块争用总线的 问题
• 总线仲裁：集中仲裁、分布式仲裁 • 集中仲裁：
– 菊花链电路仲裁 – 计数器方式仲裁 – 独立请求仲裁
典型总线标准
• PCI总线特征
– 与CPU无关 – 多层次 – 突发数据传送方式 – 集中仲裁 – 自适应工作模式 – 64位PCI总线，工作时钟提高到66MHz，数据传
第六章 总线
主要内容
• 总线基本概念 • 总线接口 • 总线仲裁 • 典型总线标准
总线基本概念
• 总线是构成计算机系统的互联机构，是多 个系统功能部件之间进行数据传送的公共 通路。借助于总线连接，计算机在各系统 功能部件之间实现地址、数据和控制信息 的交换，并在争用资源的基础上进行工作。
• 总线分类：
– 内部总线 – 外部总线：系统总线、外部设备总线
• 其他：同步化 • 常见标准化总线
– PCI – IAS – EISA
• 总线特征：
– 机械特征 – 功能特征 – 时序特征 – 电气特征
• 总线技术指标
– ISA总线 (16位，带宽8MB/S) – EISA总线 (32位，带宽33.3MB/S) – VESA总线 (32位，带宽132MB/S) – PCI总线 (64位，带宽132MB/S)
计算机组成原理第三章--系统总线
2. VL-BUS局部总线结构 局部总线结构
系统总线
CPU 主存控制器 存储器 局部总线 控制器 标准总线 控制器
VL BUS
33 MHz的32位数据通路 的32位数据通路
SCSIⅡ Ⅱ 控制器
ISA EISA …
图文传真
多媒体
高速局域网
高性能图形
8 MHz的16位数据通路 的16位数据通路
– 简化系统设计 – 简化系统结构，提高系统可靠性 – 便于系统的扩充和更新
总线标准 20世纪70年代人们开始研究如何使用总 线标准，在总线的统一标准下，完成系 统设计、模块制作
目前流行的总线标准有以下几种： ISA 采用独立于cpu的时钟，没有支持总线仲裁 的硬件逻辑，所有的数据传送必须通过 cpu或dma EISA 从cpu中分离出了总线控制权，可以进行成 块的数据传输
– 总线是构成计算机系统的互联机构，是多个系统功能部件
之间进行数据传送的公共通路。借助于总线连接，计算机 在各系统功能部件之间实现地址、数据和控制信息的交换， 并在争用资源的基础上进行工作。
–总线可分为以下几类： 内部总线：CPU内部连接各寄存器及运算器 部件之间的总线。
系统总线：外部总线。CPU和计算机系统中 其他高速功能部件相互连接的总线。 I/O总线：中低速I/O设备相互连接的总线。
DMA总线 DMA总线
高速外设 设备1 设备 … 设备n 设备
3. 三总线结构的又一形式
局部总线
CPU 主存 局部I/O控制器 局部 控制器 Cache
系统总线
局域网
SCSI
扩展总线接口
Modem
串行接口
扩展总线
4. 四总线结构
主存
CPU SCSI
总线的分类方法
总线的分类方法总线是计算机系统中重要的组成部分，它用于连接各个硬件设备和组件，实现数据和信号的传输。
根据不同的分类方法，总线可以分为以下几种类型：1. 根据传输数据的方向根据数据的传输方向，总线可以分为单向总线和双向总线。
单向总线只能在一个方向上进行数据传输，而双向总线可以在两个方向上进行数据传输。
双向总线可以更有效地利用传输带宽，但也增加了系统设计和管理的复杂性。
2. 根据传输数据的类型根据传输的数据类型，总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线。
数据总线用于传输数据，地址总线用于传输存储器或外设的地址信息，控制总线用于传输控制命令和状态信息。
3. 根据传输速度根据传输速度的不同，总线可以分为系统总线和扩展总线。
系统总线用于连接CPU、内存和其他核心组件，传输速度较快。
而扩展总线用于连接外部设备，传输速度较慢。
扩展总线常常通过接口卡进行扩展，如PCI和USB接口。
4. 根据传输距离根据传输距离的不同，总线可以分为近距离总线和远距离总线。
近距离总线用于连接计算机内部的各个组件，传输距离较短，传输速度较快。
而远距离总线用于连接远处的设备，传输距离较长，传输速度较慢。
远距离总线常常使用光纤作为传输介质，如光纤通信中的光纤总线。
5. 根据拓扑结构根据总线的拓扑结构，总线可以分为线性总线、并行总线和星型总线。
线性总线是最简单的总线结构，所有的设备都连接在一条线上。
并行总线可以同时传输多个数据位，传输速度较快。
星型总线以中央控制器为中心，连接多个设备，具有较好的可扩展性和稳定性。
总线作为计算机系统中的重要组成部分，不同类型的总线在不同的应用场景下有着不同的优势和限制。
在计算机系统的设计和应用中，选择合适的总线类型是十分重要的。
不同的总线类型可以根据实际需求进行组合和应用，以满足系统的性能要求和扩展需求。
同时，随着技术的发展和创新，新的总线类型不断涌现，为计算机系统的设计和发展带来了新的机遇和挑战。
计算机组成原理基础知识-总线
计算机组成原理基础知识-总线⼆.系统总线--计算机系统五⼤部件互连的⽅式有两种： 分散连接：各部件之间使⽤单独的连线 总线连接：将各部件连到⼀组公共信息传输线上--总线：是连接多个部件的信息传输线，是各部件共享的传输介质 特点：分时与共享 在某⼀时刻，只允许有⼀个部件向总线发出消息，⼆多个部件可以同时从总线上接收相同的消息--总线的分类 按照连接部件不同： 1.⽚内总线：芯⽚内部的总线 2.系统总线：CPU、主存、I/O设备各⼤部件之间的信息传输线 按照系统总线传输信息的不同可分为3类： 数据总线：传输各功能部件之间的数据信息，是双向传输总线 地址总线：主要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（地址总线上的代码是⽤来指明CPU欲访问的存储单元或I/O 端⼝的地址，由CPU输出，单向传输） 地址总线的位数欲存储单元的个数有关，如：地址线为20根，则对应的存储单元个数为2的20次⽅ 控制总线：发出各种控制信号的传输线，通常对任意控制线⽽⾔，它的传输是单向的，但对于控制总线总体来说，⼜可认为是双向的 3.通信总线：⽤于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信 按传输⽅式可分为两种： 串⾏通信：数据在单条1位宽的传输线上，⼀位⼀位的按顺序分时传送（适宜于远距离的数据传输） 并⾏通信：数据在多条并⾏1位宽的传输线上，同时由源传送到⽬的地（适宜于近距离的数据传输，通常⼩于30m）--总线性能指标 总线宽度：通常指数据总线的根数 总线带宽：数据的数据传输速率，通常⽤每秒传递信息的字节数来衡量 时钟同步/异步：总线上的数据与时钟同步⼯作的总线称为同步总线，与时钟不同步⼯作的总线称为异步总线 总线复⽤：⼀条信号线上分时传送两种信号 信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和 总线控制⽅式：包括突发⼯作、⾃动配置等 其他指标：如负载能⼒-- 总线控制 总线周期：完成⼀次总线操作的时间称为总线周期，可分为4个阶段：申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段 1.判优控制（仲裁控制） 分布式：将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上 集中式：将控制逻辑集中在⼀处（如CPU中） 集中控制优先权仲裁⽅式有三种：链式查询、计算器定时查询、独⽴请求⽅式 2.通信控制：主要解决通信双⽅如何获知传输开始和传输结束，以及通信双⽅如何协调，如何配合，通常有四种⽅式： 1).同步通信：通信双⽅由统⼀时标控制数据传送 2).异步通信：采⽤应答⽅式 异步通信的应答⽅式分为：不互锁、半互锁和全互锁 3).半同步通信 4).分离式通信(基本思想是将⼀个传输周期（或总线周期）分解为两个⼦周期) 。
计算机组成原理——第三章系统总线
计算机组成原理——第三章系统总线3.1 总线的基本概念1. 为什么要⽤总线计算机系统五⼤部件之间的互连⽅式有两种：分散连接——各部件之间使⽤单独的连线总线连接——各部件连到⼀组公共信息传输线上早期的计算机⼤多采⽤分散连接⽅式，内部连线⼗分复杂，尤其当I/O与存储器交换信息时都需要经过运算器，使运算器停⽌运算，严重影响CPU的⼯作效率。
2. 什么是总线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3. 总线上的信息传送串⾏并⾏3.2 总线的分类1. ⽚内总线芯⽚内部的总线CPU芯⽚内部寄存器之间寄存器与算逻单元ALU之间2. 系统总线计算机各部件（CPU、主存、I/O设备）之间的信息传输线按系统总线传输信息不同分为：数据总线——传输各功能部件之间的数据信息双向与机器字长、存储字长有关数据总线宽度——数据总线的位数地址总线——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设备的地址单向（由CPU输出）与存储地址、I/O地址有关地址线位数(2n)与存储单元的个数(n)有关控制总线——⽤来发出各种控制信号的传输线出——中断请求、总线请求⼊——存储器读/写、总线允许、中断确认常见控制信号：时钟：⽤来同步各种操作复位：初始化所有部件总线请求：表⽰某部件需获得总线使⽤权总线允许：表⽰需要获得总线使⽤权的部件已获得了控制权中断请求：表⽰某部件提出中断申请中断响应：表⽰中断请求已被接收存储器写：将数据总线上的数据写⾄存储器的指定地址单元内存储器读：将指定存储单元中的数据读到数据总线上I/O读：从指定的I/O端⼝将数据读到数据总线上I/O写：将数据总线上的数据输出到指定的I/O端⼝内传输响应：表⽰数据已被接收，或已将数据送⾄数据总线上3. 通信总线⽤于计算机系统之间或计算机系统与其它系统（控制仪器、移动通信等）之间的通信通信⽅式：串⾏通信数据在单条1位宽的传输线上，⼀位⼀位地按顺序分时传送。
计算机组成原理 第三章 系统总线
PCI 总线
SCSIⅡ 控制器 高性能图形
多媒体
高速局域网
ISA、EISA 图文传真
Modem
4. 多层 PCI 总线结构
CPU 存储器总线 桥0 桥4 PCI总线4 存储器
第一级桥
PCI设备
第二级桥 总线桥
桥5
PCI总线5 PCI总线0
桥1
桥3
设备 PCI总线3 PCI总线1
2. 单总线结构框图
特点：I/O设备与主存交换信息时， 原则上不影响CPU的工作，CPU仍可 继续处理不访问主存或I/O设备的 操作，CPU效率有所提高，但某一 单总线（系统总线） 时刻各部件都要占用总线时，就会 冲突。要设总线判优逻辑，影响整 机的速度。
I/O接口
I/O接口 …
I/O接口
CPU
主存
第三级桥
标准总线
桥2
PCI总线2
3.5
1. 基本概念
总线控制(P57)
由于总线上连接着多个部件，什么时候由哪个部件发送信息，如何给信 一、总线判优控制 息传送定时，如何防止信息丢失，如何避免多个部件同时发送、如何规定接 收信息的部件等一系列问题都需要由总线控制器统一管理。它主要包括判优 控制和通信控制。
支 持 即 插 即 用
串行通信 总线标准
串行接口 总线标准
数据终端设备（计算机）和数据通信设备 （调制解调器）之间的标准接口
普通无屏蔽双绞线 带屏蔽双绞线 最高 1.5 Mbps (USB1.0) 12 Mbps (USB1.0) 480 Mbps (USB2.0)
USB
***PCI Express***
系统总线
CPU
主存控制器 存储器 局部总线 控制器
计算机组成原理第三章部分课后题答案（唐朔飞版）
计算机组成原理第三章部分课后题答案（唐朔飞版）3.2 总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用，是单向的，还是双向的，它们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？总线分类方式：·按数据传送方式：并行传输总线、串行传输总线·按总线使用范围：计算机（包括外设）总线、测控总线、网络通信总线·按连接部件：片内总线、系统总线、通信总线系统总线：是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。
系统总线分类：·数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，双向传输，位数与机器字长、存储字长有关·地址总线：主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在贮存单元的地址或I/O设备的地址，单向传输，位数与存储单元的个数有关，地址线为n根，则存储单元个数有2的n次方·控制总线：用来发出各种控制信号，对任一条控制线而言，为单向传输，对控制总线总体而言，可认为双向传输3.4 为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种，各有何特点，哪种方式响应时间最快，哪种方式对电路故障最敏感？总线上的信息传送是由主设备启动的，若多个主设备同时要使用总线，则由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先等级顺序确定哪个主设备使用总线。
集中式总线判优控制的三种方式·链式查询1、只需很少的几根线就能按一定优先次序实现总线控制2、很容易扩充设备3、对电路故障很敏感，且优先级别低的设备可能很难获得请求·计数器定时查询1、计数可以从0开始，此时一旦设备的优先次序被固定，设备的优先级就按0，1，2，…，n的顺序降序排列，且固定不变2、计数也可以从上一次计数的终止点开始，即是一中循环方法，此时设备使用总线的优先级相等3、计数器的初始值还可以有程序设置，故优先次序可任意改变·独立请求方式1、响应速度快2、优先次序灵活（通过程序改变）3、控制线数量多，总线控制更复杂3.5 解释概念：总线宽度、总线带宽、总线复用、总线的主设备（或主模块）、总线的从设备（或从模块）、总线的传输周期、总线的通信控制。
计算机组成原理总线分类
计算机组成原理总线分类在计算机组成原理中，总线是计算机内部各个组件之间传输数据和信号的通道。
它扮演着连接中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等各个部件的桥梁作用。
根据传输数据的不同方式和方向，总线可以分为三种分类：数据总线、地址总线和控制总线。
一、数据总线数据总线用于传输数据和指令。
它是一个双向的、并行的传输线路，用于在CPU和内存之间传输数据。
数据总线的宽度决定了计算机能够同时传输的位数，也就是数据的宽度。
例如，32位的数据总线可以同时传输32位的数据，而64位的数据总线则可以同时传输64位的数据。
数据总线的宽度决定了计算机的数据传输速度和处理能力。
二、地址总线地址总线用于传输内存或者外设的地址信息。
它是一个单向的传输线路，将地址信息从CPU传输到内存或者外设。
地址总线的宽度决定了计算机能够寻址的内存空间大小。
例如，16位的地址总线可以寻址的内存空间大小为64KB，而32位的地址总线可以寻址的内存空间大小为4GB。
地址总线的宽度决定了计算机的寻址能力。
三、控制总线控制总线用于传输控制信号，控制计算机各个部件的工作状态和同步操作。
它是一个双向的传输线路，用于在CPU和其他部件之间传输控制信息。
控制总线包括了多个控制信号，如读写信号、时钟信号、中断信号等。
通过控制总线，CPU可以控制内存和输入输出设备的读写操作，以及其他各个部件的工作状态。
总线的分类不仅可以根据传输的数据类型来划分，还可以根据其连接方式来划分。
根据连接方式的不同，总线可以分为三种分类：并行总线、串行总线和混合总线。
一、并行总线并行总线是指数据在传输过程中同时通过多根传输线路进行传输。
在并行总线中，每根传输线对应一个位，数据可以同时通过多根传输线路同时传输，传输速度较快。
并行总线主要应用于内部总线，如CPU内部的总线。
但是，并行总线的缺点是需要较多的传输线路，成本较高。
二、串行总线串行总线是指数据在传输过程中依次通过一根传输线路进行传输。
计算机组成原理唐朔飞PPT 第3章 系统总线教材
ISA EISA …
图文传真
多媒体
高速局域网
高性能图形
8 MHz的16位数据通路
调制解调器
…
3.4 总线结构
3. PCI 总线结构
系统总线
CPU 存储器
PCI 桥
标准总线 33 MHz的32位数据通路 控制器
8 MHz的16位数据通路
PCI 总线
SCSIⅡ 控制器 高性能图形
ISA EISA
图文传真 调制解调器
3.3 总线特性及性能指标
总线标准 ISA(工业标准结构) EISA (扩充、开放) VESA(VL-BUS) (视频电子标准协会) 数据线 16 32 32 总线时钟 8 MHz（独立） 8 MHz（独立） 33 MHz（CPU） 带宽 16 MBps 33 MBps 133 MBps
PCI （外围部件互连）
1. 面向 CPU 的双总线结构框图
中央处理 器 CPU
I/O总线
M 总 线
主存储器 M.M
I/O接口
I/O接口
…
I/O接口
外部 设备1
外部 设备2
…
外部 设备n
3.1 总线的基本概念
2. 单总线结构框图
单总线（系统总线）
I/O接口
I/O接口
…
I/O接口
CPU
M.M
外部 设备1 外部 设备2 … 外部 设备n
BUS
3.3 总线特性及性能指标
二、总线特性
1. 机械特性 2. 电气特性
尺寸 形状
传输方向 和有效的 电平 范围 每根传输线的 功能 信号的 时序 关系
3. 功能特性
4. 时间特性
地址 数据 控制
计算机组成原理系统总线
第六章系统总第一节总线的基本概念一、总线的分类1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。
2．系统总线：连接计算机系统中各个功能模块或设备的总线，作为计算机硬件系统的主干。
3.内部总线：连接CPU内部各部件的总线。
4．总线的分类：①按传送格式分为：串行总线、并行总线；②按时序控制方式分为：同步总线、异步总线；③按功能分为：系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。
④按数据传输方向分为：单工总线和双工总线，双工总线又分为半双工总线和全双工总线。
历年真题1.总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。
（2001 年）2.下列说法中正确的是（）。
（2003年）A.半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息B.半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息C.半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息D.半双工总线可以在两个方向上同时传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息【分析】根据总线上信号的传递方向，总线可分为单向传输（单工）总线和双向传输（双工）总线，而双工总线又可分为半双工总线和全双工总线。
其中单工总线只能向一个方向传递信号，半双工总线可以在两个方向上轮流传递信号，全双工总线可以在两个方向上同时传递信号。
【答案】C二、总线的信息传输方式1.串行传输：是指数据的传输在一条线路上按位进行。
（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）。
在串行传输时，被传输的数据在发送设备中进行并行到串行的变换，在接收设备中进行串行到并行的变换。
2.并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。
3.复合传输：又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。
总结归纳总线的分类
总结归纳总线的分类在计算机科学领域中，总线（bus）是一种连接计算机内部各个功能模块的物理通道。
它作为数据传输和通信的基础，起到连接、传递和协调各个硬件组件的作用。
总线的分类主要基于传输方式、功能以及连接的设备类型。
本文将从这三个方面来总结归纳总线的分类。
一、根据传输方式的分类1. 并行总线并行总线是指通过多条数据线同时传输数据的总线。
它能够同时传输多个比特位，速度较快，但受到线缆长度限制，容易产生干扰和噪音。
并行总线适用于近距离通信，常见的应用有IDE总线和PCI总线。
2. 串行总线串行总线是指通过单条数据线依次传输数据的总线。
它通过逐位传输数据，并通过一系列协议进行控制。
串行总线传输速度相对较慢，但可以使用较长的线缆，并能够更好地抵抗干扰。
常见的串行总线有USB总线和SATA总线。
二、根据功能的分类1. 数据总线数据总线用于传输数据信息。
它是计算机内部各个部件之间传递数据的通道，负责传送指令、地址和数据等信息。
数据总线的宽度决定了一次可以传输的比特数目，宽度越大，数据传输速度越快。
2. 地址总线地址总线用于传输访问存储器或者其他设备时的地址信息。
它的宽度决定了可寻址的内存空间大小，地址总线宽度为n位，则可寻址的内存空间大小为2^n字节。
3. 控制总线控制总线用于传输控制信号和命令，控制各个部件的工作状态和数据传输过程。
控制总线包括读写控制、中断请求、设备选择等信号。
三、根据连接的设备类型的分类1. 内部总线内部总线用于连接计算机内部各个组件，如处理器、内存和硬盘等。
它通过内部总线进行数据和控制信号的交互，保证各个组件的正常工作。
2. 外部总线外部总线用于连接计算机与外部设备的数据传输。
它允许计算机和外部设备进行数据交换和通信，如显示器、鼠标、键盘和打印机等。
综上所述，根据传输方式、功能以及连接的设备类型，总线可以分为并行总线和串行总线、数据总线、地址总线和控制总线、内部总线和外部总线等不同类型。
《计算机组成原理》7-总线
配, 实现CPU与其他设备相对同步, 就需要采用多总线结构。为此出现了双总线系
统结构。
系统总线
存储总线
CPU
主存
接口 1
... 接口N
外部设备1
... 外部设备N
7.2.2 多总线结构
1.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。国产DJS184机采用这种结构。
CPU
存储器
I / O１
I/ O2
...
I /On
数据传送线
在这种系统中, 各部件的信息流动都必须经过C信P号U控,制严线 重影响了CPU的工作效率, 使 得CPU与其他设备不能同时工。随着计算机应用领域的不断扩大, I/O设备的种类 和数量也越来越多, 人们希望随时增添或减少设备, 于是出现了总线连接方式。
7.1.2 总线的分类
（8）信号线数 是地址总线数A－BUS、数据总线数D－BUS、控制总线数C－ BUS, 3种总线数的总和称为信号线数。 (9)时钟同步／异步 总线上的数据与时钟同步工作的总线称同步总线, 与时钟不同 步的总线称异步总线。 （10）负载能力 通常用可连接扩增电路板数来反映总线的负载能力。但这是不太 严密的。因为, 不同电路板对总线的负载是不同的, 不指明什么板子, 就可能不合适。 另外, 即使同一电路板在不同工作频率的总线上, 表现的负载也不同。不过它基本 上能大致反映出总线的负载能力。 （11）总线控制方式 包括并发工作、突发传输、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、 计数方式等项内容。 （12）其他指标 除了上述几项, 电源电压是5V还是3.3V, 总线能否扩展64位宽度 等等, 也是十分重要的指标。
计算机组成原理第三章总线
ISA EISA
高性能图形 调制解调器 …
多媒体
高速局域网
3.4 总线结构
2. VL-BUS局部总线结构
系统总线
CPU主存ຫໍສະໝຸດ 制器存储器局部总线 控制器
标准总线 控制器
VL BUS
33 MHz的32位数据通路
SCSIⅡ 控制器
ISA EISA …
图文传真
多媒体
高速局域网
高性能图形
8 MHz的16位数据通路
3. 计数器定时查询方式
3.5 总线控制
BS -总线忙 BR-总线请求
数据线 地址线
1 0
计数器
总 线 控 制 部 件
设备地址
BS BR
I/O接口0
I/O接口1
…
I/O接口n
3.5 总线控制
• 总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线 发出总线请求。中央仲裁器接到请求信号以后，在 BS线为“0”的情况下让计数器开始计数，计数值通 过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个 设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总 线的设备地址相一致时，该设备 置“1”BS线，获 得了总线使用权，此时中止计数查询。 • 每次计数可以从“0”开始，也可以从中止点开 始。如果从“0”开始，各设备的优先次序与链式查 询法相同，优先级的顺序是固定的。如果从中止点 开始，则每个设备使用总线的优先级相等。 • 计数器的初值也可用程序来设置，这可以方便 地改变优先次序，但这种灵活性是以增加线数为代 价的
第三章 系统总线
3.1 总线的基本概念 3.2 总线的分类 3.3 总线特性及性能指标
3.4 总线结构
3.5 总线控制
3.1 总线的基本概念 一、总线的概念