第三章 系统总线
1. 总线基本概念
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为什么要用总线
现代计算机结构比冯诺依曼结构更加复杂，可能有上百个CPU,各种设备数量种类也更加丰富。只有把部件连接在一起，计算机才能协调地工作。
一种分散连接，把需要连接的两个部件连接起来。数量庞大，把线做在印刷电路板，难度高，成本高。与CPU连接的端口占用空间大。扩展难，新增设备需要n条线与原来设备连接。
所以引入总线。 -
总线是什么
一组信息的公共传输线
总线的英文：bus———信息的公共传输线
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。
各个部件都连接在一条总线，任何时刻都只能有一对部件能通过总线传输信息，总线非常繁忙。
但是可扩展性非常好。 -
总线上信息的传送
把信息一位一位放到总线上，接收方再一位一位接受。支持的距离比较长，机器与机器之间。
信息多位放到总线，接受方再多位接收，需要多条数据线。传输距离比较长，线会产生干扰，数据会产生干扰，接收方接受的数据会产生变形。
多用在计算机的机箱里。
高速信号的传输：
看上去，并行要比串行快。
在高速状态下，并行口的几根数据线之间存在串扰，而并行口需要信号同时发送同时接收，任何一根数据线的延迟都会引起问题。而串行只有一根数据线，不存在信号线之间的串扰。而且串行还可以采用低压差分信号，可以大大提高它的抗干扰性，所以可以实现更高的传输速率，尽管并行可以一次传多个数据位，但是时钟远远低于串行，所以目前串行传输是高速传输的首选。
- 总线结构的计算机举例
最简单的总线结构
问题：
任何时刻都只能一对设备使用总线进行数据传输，影响效率，发生总线争用。
设备比较多，总线长，时间延迟长。
解决措施：
在系统中引用多条总线，让数据尽可能的并行传输。
以CPU为核心，M总线连接CPU与主存。
新增的M总线：数据和指令都来自于主存，CPU与主存之间交流非常繁忙。
缺陷：主存与I/O设备没有信息通路，需要CPU连接，一旦需要主存与外部设备进行交流，会打断CPU计算。
现在主存不能同时两线传输。
2. 总线的分类
- 根据总线位置分类
片内总线：芯片内部的总线
系统总线：计算机各部件之间的信息传输线
根据传输内容分类：
数据总线：双向 与机器字长、存储字长有关
数据总线的字长通常比机器字长、存储字长小或者等于。
地址总线：单向 与存储地址、I/O地址有关 一般由CPU或者主设备发出。
控制总线：有出有入
CPU发出：存储器读、存储器写、总线允许，中断确认。
补充：
中断即打断，实至CPU再执行当前程序时，由于系统出现了某种需要处理的紧急情况，CPU暂停正在执行的程序，转而去执行另一段特殊程序来处理的出现的紧急事务，处理结束后CPU自动返回到原先暂停的程序中去继续执行，这种执行过程由于外界的的原因被中间打断的情况成为中断。
中断的作用：
中断使得计算机系统具备应对对处理突发事件的能力，提高了CPU的工作效率，如果没有中断系统，CPU就只能按照原来的程序编写的先后顺序，对各个外设进行查询和处理，即轮询工作方式，轮询方法貌似公平，但实际工作效率却很低，却不能及时响应紧急事件。
CPU收入：中断请求、总线请求。
通信总线
用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之间的通信构成更大的系统。
传输方式：串行通信总线、并行通信总线。