总线 是链接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质，英文是BUS(任一时刻，只有一对部件或者一对设备使用总线，其他想使用，需要等待释放)

总线的基本概念

串行 ---------

通常传输距离远，一次传输一个信号

并行 ======

 通常传输距离短，一次可以传输多个信号，并行不代表传递信号快

单总线结构框图

总线是公共传输线，同一时刻只能一个部件使用总线，总线就是瓶颈

面向CPU的双总线结构框图

以存储器为中心的双总线结构框图

总线的分类

1.片内总线

芯片内部的总线

2.系统总线 计算机各部件之间的信息传输线

{

数

据

总

线

是

双

向

的

，

与

机

器

字

长

、

存

储

字

长

有

关

（

通

常

情

况

总

线

宽

度

是

小

于

等

于

机

器

字

长

或

者

存

储

字

长

）

地

址

总

线

是

单

向

的

与

存

储

地

址

、

I

/

O

地

址

有

关

控

制

总

线

有

出

（

存

储

器

读

、

存

储

器

写

、

总

线

允

许

、

中

断

确

认

）

，

有

入

（

中

断

请

求

、

总

线

请

求

）

\begin{cases}数据总线 & 是双向的，与机器字长、存储字长有关（通常情况总线宽度是小于等于机器字长或者存储字长）\\地址总线 & 是单向的与存储地址、I/O地址有关\\控制总线 &有出（存储器读、存储器写、总线允许、中断确认） ，有入（中断请求、总线请求） \end{cases}

⎩⎪⎨⎪⎧​数据总线地址总线控制总线​是双向的，与机器字长、存储字长有关（通常情况总线宽度是小于等于机器字长或者存储字长）是单向的与存储地址、I/O地址有关有出（存储器读、存储器写、总线允许、中断确认），有入（中断请求、总线请求）​

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

传

输

方

式

{

串

行

通

信

总

线

并

行

通

信

总

线

传输方式\begin{cases} 串行通信总线\\ 并行通信总线 \end{cases}

传输方式{串行通信总线并行通信总线​

总线的特性及性能指标

1.总线物理实现

2.总线特性

1.机械特性 尺寸、形状、管家线及排列顺序
2.电气特性 信号传输方向和有效的电平范围
3.功能特性

每

根

传

输

线

的

功

能

{

地

址

数

据

控

制

每根传输线的功能\begin{cases} 地址\\ 数据\\ 控制 \end{cases}

每根传输线的功能⎩⎪⎨⎪⎧​地址数据控制​
4.时间特性 信号的时序关系

3.总线的性能指标

1.总线的宽度 数据线的根数
2.标准传输率 每秒传输的最大字节数（MBps）
3.时钟同步\异步 同步、不同步
4.总线复用 地址线与数据线复用（共用）
5.信号线数 地址线、数据线和控制线的总和
6.总线的控制方式 突发、自动、仲裁、逻辑、计数
7.其他指标 负载能力

4.总线标准

总

线

的

标

准

{

I

S

A

E

I

S

A

V

E

S

A

(

L

V

−

B

U

S

)

P

C

I

A

G

P

R

S

−

232

C

U

S

B

总线的标准\begin{cases} ISA\\ EISA\\ VESA(LV-BUS)\\ PCI\\ AGP\\ RS-232C\\ USB \end{cases}

总线的标准⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧​ISAEISAVESA(LV−BUS)PCIAGPRS−232CUSB​

总线控制

1.总线判优控制

1.基本概念

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总线命令

链式查询方式

计数器定时查询方式

设备地址是此方式的关键，查找某个设备发起了总线请求

独立请求方式

2.总线通信控制

1.目的

解决通信双方协调配合问题

2.总线传输周期

{

申

请

分

配

阶

段

主

模

块

申

请

，

总

线

仲

裁

决

定

寻

址

阶

段

主

模

块

向

从

模

块

给

出

地

址

和

命

令

传

数

阶

段

主

模

块

和

从

模

块

交

换

数

据

结

束

阶

段

主

模

块

撤

销

有

关

信

息

\begin{cases} 申请分配阶段 &主模块申请，总线仲裁决定\\ 寻址阶段 &主模块向从模块给出地址和命令\\ 传数阶段 &主模块和从模块交换数据\\ 结束阶段 &主模块 撤销有关信息 \end{cases}

⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧​申请分配阶段寻址阶段传数阶段结束阶段​主模块申请，总线仲裁决定主模块向从模块给出地址和命令主模块和从模块交换数据主模块撤销有关信息​

3.总线通信的四种方式

{

同

步

通

信

由

统

一

时

标

控

制

数

据

传

送

异

步

通

信

采

用

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，

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公

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步

通

信

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分

离

式

通

信

充

分

挖

掘

系

统

总

线

每

个

瞬

间

的

潜

力

，

让

系

统

总

线

发

挥

最

大

效

能

\begin{cases} 同步通信 & 由统一时标控制数据传送\\ 异步通信& 采用应答方式，没有公共时钟标准\\ 半同步通信& 同步、异步结合\\ 分离式通信&充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力，让系统总线发挥最大效能 \end{cases}

⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧​同步通信异步通信半同步通信分离式通信​由统一时标控制数据传送采用应答方式，没有公共时钟标准同步、异步结合充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力，让系统总线发挥最大效能​

1.同步式数据输入

2.同步式数据输入

3.异步通行

不互锁：主设备发起请求，从设备应答，之后主设备撤销请求信号，从设备撤销应答信号（这种方式，过一段时间后，主设备不管从设备是否收到请求，会撤销请求信号，从设备同理）

半互锁：主设备发起请求，从设备接收到请求后发出应答信号，主设备接收到应答信号，撤销请求信号，从设备不管对方是否接收到应答信号，过段时间主动撤销应答信息，可能会导致主设备请求信号一直保持高电平

全互锁：主设备发起请求，从设备接到请求后发起应答信号，主设备接收到应答信号，撤销请求信号，从设备接收到请求信号，撤销应答信号

4、半同步通信（同步、异步结合）

 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

以输入数据为例的半同步通信时序

T1 主模块发起地址
T2 主模块发命令

TW 当WAIT为低电平时，等待一个T
.
.
.
(时钟到期时，CPU检查WAIT是否是低电平，如果是，继续等待，直到不是，表示从设备已经准备好了)
T3 从模块提供数据
T4 从模块撤销数据，主模块撤销命令

允许不同速度的主从设备之间的数据交换

上述三种通信的共同点

总线是系统的瓶颈
一个总线传输周期（以输入数据为例）

		 主模块发地址、命令          占用总线
		从模块准备数据               不占用总线  总线空闲
		从模块向主模块发数据         占用总线

分离式通信

	充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

从模块可以变成主模块

分离式通信特点

1.各模块都有权申请占用总线
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

版权声明：本文为CSDN博主「砥砺前行的码农」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/yuyajun06/article/details/122739575

总线 是链接各个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质，英文是BUS(任一时刻，只有一对部件或者一对设备使用总线，其他想使用，需要等待释放)

总线的基本概念

串行 ---------

通常传输距离远，一次传输一个信号

并行 ======

 通常传输距离短，一次可以传输多个信号，并行不代表传递信号快

单总线结构框图

总线是公共传输线，同一时刻只能一个部件使用总线，总线就是瓶颈

面向CPU的双总线结构框图

以存储器为中心的双总线结构框图

总线的分类

1.片内总线

芯片内部的总线

2.系统总线 计算机各部件之间的信息传输线

{

数

据

总

线

是

双

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，

与

机

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\begin{cases}数据总线 & 是双向的，与机器字长、存储字长有关（通常情况总线宽度是小于等于机器字长或者存储字长）\\地址总线 & 是单向的与存储地址、I/O地址有关\\控制总线 &有出（存储器读、存储器写、总线允许、中断确认） ，有入（中断请求、总线请求） \end{cases}

⎩⎪⎨⎪⎧​数据总线地址总线控制总线​是双向的，与机器字长、存储字长有关（通常情况总线宽度是小于等于机器字长或者存储字长）是单向的与存储地址、I/O地址有关有出（存储器读、存储器写、总线允许、中断确认），有入（中断请求、总线请求）​

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

传

输

方

式

{

串

行

通

信

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传输方式\begin{cases} 串行通信总线\\ 并行通信总线 \end{cases}

传输方式{串行通信总线并行通信总线​

总线的特性及性能指标

1.总线物理实现

2.总线特性

1.机械特性 尺寸、形状、管家线及排列顺序
2.电气特性 信号传输方向和有效的电平范围
3.功能特性

每

根

传

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每根传输线的功能\begin{cases} 地址\\ 数据\\ 控制 \end{cases}

每根传输线的功能⎩⎪⎨⎪⎧​地址数据控制​
4.时间特性 信号的时序关系

3.总线的性能指标

1.总线的宽度 数据线的根数
2.标准传输率 每秒传输的最大字节数（MBps）
3.时钟同步\异步 同步、不同步
4.总线复用 地址线与数据线复用（共用）
5.信号线数 地址线、数据线和控制线的总和
6.总线的控制方式 突发、自动、仲裁、逻辑、计数
7.其他指标 负载能力

4.总线标准

总

线

的

标

准

{

I

S

A

E

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V

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(

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B

U

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C

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A

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232

C

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S

B

总线的标准\begin{cases} ISA\\ EISA\\ VESA(LV-BUS)\\ PCI\\ AGP\\ RS-232C\\ USB \end{cases}

总线的标准⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧​ISAEISAVESA(LV−BUS)PCIAGPRS−232CUSB​

总线控制

1.总线判优控制

1.基本概念

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总线命令

链式查询方式

计数器定时查询方式

设备地址是此方式的关键，查找某个设备发起了总线请求

独立请求方式

2.总线通信控制

1.目的

解决通信双方协调配合问题

2.总线传输周期

{

申

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主

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有

关

信

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\begin{cases} 申请分配阶段 &主模块申请，总线仲裁决定\\ 寻址阶段 &主模块向从模块给出地址和命令\\ 传数阶段 &主模块和从模块交换数据\\ 结束阶段 &主模块 撤销有关信息 \end{cases}

⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧​申请分配阶段寻址阶段传数阶段结束阶段​主模块申请，总线仲裁决定主模块向从模块给出地址和命令主模块和从模块交换数据主模块撤销有关信息​

3.总线通信的四种方式

{

同

步

通

信

由

统

一

时

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系

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总

线

每

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瞬

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让

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统

总

线

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挥

最

大

效

能

\begin{cases} 同步通信 & 由统一时标控制数据传送\\ 异步通信& 采用应答方式，没有公共时钟标准\\ 半同步通信& 同步、异步结合\\ 分离式通信&充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力，让系统总线发挥最大效能 \end{cases}

⎩⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎧​同步通信异步通信半同步通信分离式通信​由统一时标控制数据传送采用应答方式，没有公共时钟标准同步、异步结合充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力，让系统总线发挥最大效能​

1.同步式数据输入

2.同步式数据输入

3.异步通行

不互锁：主设备发起请求，从设备应答，之后主设备撤销请求信号，从设备撤销应答信号（这种方式，过一段时间后，主设备不管从设备是否收到请求，会撤销请求信号，从设备同理）

半互锁：主设备发起请求，从设备接收到请求后发出应答信号，主设备接收到应答信号，撤销请求信号，从设备不管对方是否接收到应答信号，过段时间主动撤销应答信息，可能会导致主设备请求信号一直保持高电平

全互锁：主设备发起请求，从设备接到请求后发起应答信号，主设备接收到应答信号，撤销请求信号，从设备接收到请求信号，撤销应答信号

4、半同步通信（同步、异步结合）

 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

以输入数据为例的半同步通信时序

T1 主模块发起地址
T2 主模块发命令

TW 当WAIT为低电平时，等待一个T
.
.
.
(时钟到期时，CPU检查WAIT是否是低电平，如果是，继续等待，直到不是，表示从设备已经准备好了)
T3 从模块提供数据
T4 从模块撤销数据，主模块撤销命令

允许不同速度的主从设备之间的数据交换

上述三种通信的共同点

总线是系统的瓶颈
一个总线传输周期（以输入数据为例）

		 主模块发地址、命令          占用总线
		从模块准备数据               不占用总线  总线空闲
		从模块向主模块发数据         占用总线

分离式通信

	充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

从模块可以变成主模块

分离式通信特点

1.各模块都有权申请占用总线
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

版权声明：本文为CSDN博主「砥砺前行的码农」的原创文章，遵循CC 4.0 BY-SA版权协议，转载请附上原文出处链接及本声明。
原文链接：https://blog.csdn.net/yuyajun06/article/details/122739575