總線這章的話其實內容不是很多，也挺好理解的，那么廢話不多說，我們一起來看看吧！（我們就按考綱的順序展開）

1.總線概述

? ? ? ? （1）總線定義

????????總線是一組能為多個部件分時共享的公共信息傳送線路。分時和共享是總線的兩個特點。 分時是指同一時刻只允許有一個部件向總線發送信息，若系統中有多個部件，則它們只能 分時地向總線發送信息。 共享是指總線上可以掛接多個部件，各個部件之間互相交換的信息都可通過這組線路分時共享。在某一時刻只允許有一個部件向總線發送信息，但多個部件可同時從總線上接收相同的 信息。

? ? ? ? （2）總線設備?

? ? ? ? ? 主設備:總線的主設備是指獲得總線控制權的設備。

???????? 從設備:總線的從設備是指被主設備訪問的設備，它只能響應從主設備發來的各種總線 命令。

? ? ? ? （3）總線特征??????????????????????????????????????????????????

? ? ? ? （4）總線的猝發傳送方式

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????????（5）片內總線

????????????????片內總線 片內總線是芯片內部的總線，它是CPU芯片內部寄存器與寄存器之間、寄存器與ALU之 間的公共連接線。

? ? ? ? （6）系統總線

??????????????????系統總線 系統總線是計算機系統內各功能部件(CPU、 主存、I/O 接口)之間相互連接的總線。 按系統總線傳輸信息內容的不同，又可分為3類:數據總線、地址總線和控制總線。

?????????????????a.數據總線用來傳輸各功能部件之間的數據信息，它是雙向傳輸總線，其位數與機器字 長、存儲字長有關。

????????????????b.地址總線用來指出數據總線上的源數據或目的數據所在的主存單元或IO端口的地址， 它是單向傳輸總線，地址總線的位數與主存地址空間的大小有關。

????????????????c.控制總線傳輸的是控制信息，包括CPU送出的控制命令和主存(或外設)返回CPU的 反饋信號。 注意區分數據通路和數據總線:各個功能部件通過數據總線連接形成的數據傳輸路徑稱為 數據通路。數據通路表示的是數據流經的路徑，而數據總線是承載的媒介。

? ? ? ? （7）通信總線

? ? ? ? ? ? ? ? 通信總線是計算機系統之間或與其他計算機系統之間的通信的總線，也被稱為外部總線

? ? ? ? （8）三種總線的結構

? ? ? ? ? ? ? ? 總線的結構通常被分為單總線結構，雙總線結構和三總線結構。主要是要理解和區分這幾種結構，考試可能會考比如說什么時候，什么情況用什么類型的總線這種。

? ? ? ? 1.所謂單總線結構，就是把cpu、io設備、主存等等都掛在一條系統總線上（注意：不意味著單總線只有一條線，可以進一步細分為數據線、地址線等等）*****************************************優點：結構簡單、成本低**********************************************************************************缺點：帶寬低、負載重，會出現多個設備部件爭用唯一總線的情況、且不支持并發傳送的操作

? ? ? ? 2.然后就是雙總線結構，可以這么理解，一條主內，一條主外，主內的是用于CPU、主存和通道之間傳送數據，而另一條主外的I/O總線，用于多個外部設備與通道間的數據傳輸，給個圖好理解：?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????**********************************************************優點：實現了存儲器總線和I/O總線的分離***************************************************************缺點：需要增加通道等硬件設備

?????????3.最后三總線結構，其實三總線結構和雙總線結構有點類似，但是呢，多了一條DMA總線，用于內存和高速外設之間的進行直接的數據傳送！！

優點：提高了I/O設備的性能、使其可以更快的響應指令，提高系統的吞吐量************************缺點：系統工作效率較低

? ? ? ? （9）總線的性能指標

? ? ? ? ? ? ? ? 直接上圖！！????????????????????????????????????????????????????????

?【錯題】

解：這題的話我們線要搞清楚系統總線上有什么東西，系統總線是多個部件能夠共時進行數據傳輸分析的總線，按照傳輸內容可以分為數據總線、地址總線和和控制總線，指令肯定可以哇，從主存取指令的時候是在數據線上傳送的，一般指令包含了操作數，所以操作數也是在數據線上傳輸的，中斷類型號是中斷發生后，cpu從數據總線上接收中斷類型號來尋找zhong'duan向量，所以也是在數據線上進行的，而握手信號屬于控制總線里面的內容。

解：總線帶寬是用總線的寬度乘以總線頻率，其中總線寬度要除以8（如果單位是位的話字）；這題中，并行傳輸4字節也就是4B，花了2個時鐘周期，1個時鐘周期等于主頻的倒數=1/（1*10^7）?,因此，總線帶寬為4/(2/(1*10^-7))=2*10^8B/s=20MB/S.選B

【注意】1Mhz表示1*10^6次一秒，反過來時鐘周期，1次10^-6秒

解：這題和上一題差不多，時鐘頻率為100MHZ，所以一個時鐘周期為1*10^-8s=10ns,寬度32位，傳輸的是4個字節，問我們在地址線復用的情況下，傳輸128位需要多少時間，而且是猝發傳輸（猝發傳輸是指送首地址、連續讀寫），128位可以理解為4次傳輸，而還有一次送首地址還要花費1個時鐘周期，所以總共是5個時鐘周期，一共為50ns，選C

32根地址線表示可以傳送32位的數據，總線的時鐘頻率位66MHZ，因此時鐘周期為1/(66*10^-6)s,又因為每個時鐘周期可以傳送兩次，所以總線帶寬為（32/8）*2/1/(66*10^-6) = 528MB/S.

解：不管用哪種，都不會減少信息的傳輸量，而且對于單總線來說，信息的傳輸速度會變慢，降低了信息傳輸的并行性，同時因為結構簡單減少了信息傳輸的條數選C

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解：間接尋址第一次訪問內存得到的是操作數的有效地址，數據總線是雙向的，但是地址總線是單向的，由cpu發出，用于cpu選擇主存地址或者i/o端口地址，因此是通過數據總線傳回給cpu，選A

解：時鐘頻率為500MHZ，說明一個時鐘周期為2ns，4個比特需要5個時鐘周期也就是10ns，說明一個比特需要4/10ns=400MB/S，所以數據的傳輸率為400MBS，也可以直接算出工作頻率為100MHZ乘以4B同樣=400MB/S.

【注意】工作頻率=時鐘頻率/要花費時鐘周期的個數

解：通過顏色數量得出顏色深度位數為16位，又因為像素位480*640，所以總的位數為480*640*16=4915200位，56kb/s=56000b/s,相除≈87.77s。

解：數據線為32根，地址線和控制線為72根，32根說明位數為32位，也就是4個字節，理論最大的傳輸率為4*33為132MB/S

解：算出工作頻率秒了這題，500/(16/8)

解：對于多總線結構而言，確實靠近CPU的總線的速度比較快，因為離總線控制部件比較近，我們知道猝發傳送是先送首地址、連續讀寫，而突發傳送呢是把多個數據的單元作為獨立傳輸處理，從而最大化設備的吞吐量，正確，總線之間通過橋接器相連接，c也正確，學過總線標準就知道，PCI-EXPRESS16采用的是串行數據包傳送數據

解：這道題看起來挺復雜的，其實不然，別看前面沒用的信息，它已經告訴了我們公式，每秒傳的次數為2*時鐘周期，所以總線帶寬為2*2*2*2.4=19.2GHZ.選C

?2.總線仲裁

? ? ? ? 總線仲裁聽起來高端、實際上是為了解決多個主設備同時競爭總線控制權的問題，就是教我們什么時候應該用那種仲裁方式或者判斷某種時刻用的是哪種仲裁方式；總的來說，總線的仲裁方式分為集中仲裁方式和分布式仲裁方式，其中集中仲裁方式又分為了鏈式查詢方式、計數器定時查詢方式和獨立請求方式。

? ? ? ? （1）鏈式查詢方式

? ? ? ? ? ? ? ? 鏈式查詢方式的話就是利用總線響應線BG一個一個往下查詢，如圖所示：

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? ? ? ? ? ? ? ? 它是從第一個部件開始詢問是否有請求，也就意味著，離總線控制器越近，它的優先級就越高，然后舉一個例子，比如說部件10和部件21同時發出了請求的高電平信號，部件10通過BG這總線允許條線先接收到的總線允許的信號，當部件10接收到總線允許的信號的時候，部件10就獲得了總線的控制權，并往總線忙輸送信號表示總線已經被占用，當部件10使用完畢后，將總線忙的信號撤銷之后方可以使用。

? ? ? ? （2）計數器定時查詢方式

? ? ? ? ? ? ? ? 顧名思義，這種方式是利用計數器來進行總線的仲裁，控制器里面會增加一個叫做計數器的部件，然后相比于鏈式查詢計數器，它沒有總線BG。他的工作流程是這樣的，同樣舉一個例子，設備編號2和設備編號3的，我們先把計數器設為0，從零開始時，控制部件會一個一個詢問下一個部件是否需要總線請求，每次詢問一個部件，計數器會加1，當計數器的值和設備的地址的相同時比如說計數器和設備地址都為2，設備2便獲得了總線的控制權，同時會終止計數器的查詢

? ? ? ? （3）獨立請求方式

? ? ? ? ? ? ? ? 獨立請求的方式最好理解了，就是每一個設備都有自己的總線請求線和總線允許線，并且在總線控制器里賣弄設有排隊器，可以按照一定的優先次序決定發送總線響應請求

?下面是三種方式的對比：

4.?分布仲裁方式

????????分布仲裁方式不需要中央仲裁器，每個潛在的主模塊都有自己的仲裁號和仲裁器。當它們 有總線請求時，就會把它們各自唯--的仲裁號發送到共享的仲裁總線上，每個仲裁器將從仲裁 總線上得到的仲裁號與自己的仲裁號進行比較。若仲裁總線上的仲裁號優先級高，則它的總線 請求不予響應，并撤銷它的仲裁號。最后，獲勝者的仲裁號保留在仲裁總線上。

3.總線操作與定時

? ? ? ? 在我們進行數據傳送的時候應該怎樣知道什么時候結束，怎么分配時間呢？這個時候我們就需要引入總線定時，其實質其實是一種協議或者規則，主要有同步和異步兩種方式

? ? ? ? 首先我們需要知道一個總線傳輸周期的四個階段

? ? ? ? 1.申請分配階段

? ? ? ? 2.尋址階段

? ? ? ? 3.傳輸階段

? ? ? ? 4.結束階段

????????????????PART1.同步定時方式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 同步定時方式指的就是系統采用一個統一的信號來協調發送和接受雙方的傳送定時關系。時鐘產生相等的時間間隔，每個間隔構成一個總線周期。采用這種方法的特點就是，每個部件的設備發送和接受信息都在固定的總線傳送周期內，一個總線的傳送周期結束，下一個傳送周期便開始。

優點：傳送速度快，具有較高的傳輸速率，總線控制邏輯簡單? ? ? ?

缺點：主從設備屬于強制性同步，不能及時進行數據通信的有效性檢測，可靠性較差? ? ? ??

????????????????PART2.異步定時方式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 異步定時方式恰好和同步定時方式相反，它沒有固定的時鐘，也沒有固定的時間間隔，完全依靠類似于‘握手’的信號來實現定時控制，這種方式分為三種：不互鎖方式、半互鎖方式和全互鎖方式。

? ? ? ? ? ? ? ? a.不互鎖方式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 不互鎖方式就是，emm舉個例子，比如主設備發出了一個請求給從設備，采用不互鎖的方式就意味著無論從設備有沒有收到請求，過一段時間主設備就會自動撤銷請求，不管你有沒有收到

? ? ? ? ? ? ? ? b.半互鎖方式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 半互鎖就不像上一個這么不負責任了，主設備向從設備發出請求以后，必須接收到從設備的回答信號以后才會撤銷請求信號，但是從設備發出的回答信號會自動撤銷，不會等主設備的請求信號已經撤銷

? ? ? ? ? ? ? ? c.全互鎖方式

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 全互鎖方式就是事事有回應，事事有著落的那種，主設備發出請求信號以后，必須等收到從設備的回答信號以后才會撤銷請求信號

4.總線標準?

? ? ? ? 最后一節總線標準其實主要都是記的東西哈哈哈哈：

????????目前，典型的總線標準有ISA、 EISA、 VESA、PCI、 PCI-Express、 AGP、 RS-232C、 USB等。它們的主要區別是總線寬度、帶寬、時鐘頻率、尋址能力、是否支持突發傳送等。
? ? ? ? (1) ISA。ISA (Industry Standard Architecture, 工業標準體系結構)總線是最早出現的微型
計算機的系統總線，應用在IBM的AT機上。
? ? ? ?(2) EISA。 EISA (Extended Industry Standard Architecture,擴展的ISA)總線是為配合32位
CPU而設計的擴展總線，EISA 對ISA完全兼容。
? ? ? ? (3) VESA。VESA (Video Electronics Standards Association, 視頻電子標準協會)總線是一
個32位標準的計算機局部總線，是針對多媒體PC要求高速傳送活動圖像的大量數據應
運而生的。
? ? ? ? (4) PCI。PCI (Peripheral Component Interconnect, 外部設備互連)總線是高性能的32位或
64位總線，是專為高度集成的外圍部件、擴充插板和處理器/存儲器系統設計的互連機
制。目前常用的PCI適配器有顯卡、聲卡、網卡等。PCI總線支持即插即用。PCI總線
是一個與處理器時鐘頻率無關的高速外圍總線，屬于局部總線。PCI總線可通過橋連接
實現多層PCI總線。
? ? ? ? (5) PCI-Express (PCI-E)。 PCI-Express 是最新的總線和接口標準，它將全面取代現行的PCI
和AGP，最終統一總線標準。
? ? ? ? (6) AGP。AGP (ccelerated Graphics Port, 加速圖形接口)是一一種視頻接口標準，專用于
連接主存和圖形存儲器，屬于局部總線。AGP技術為傳輸視頻和三維圖形數據提供了切
實可行的解決方案。
? ? ? ? (7) RS-232C。 RS-232C (Recommended Standard, RS) 是由美國電子工業協會(EIA) 推薦
的一種串行通信總線，是應用于串行二進制交換的數據終端設備(DTE) 和數據通信設
備(DCE)之間的標準接口。
? ? ? ? (8) USB. USB (Universal Serial Bus,通用串行總線)是一一種連接外部設備的IO總線，屬于設備總線。具有即插即用、熱插拔等優點，有很強的連接能力。

?????????(9) PCMCIA。PCMCIA (Personal Computer Memory Card Intermational Association) 是廣泛 應用于筆記本電腦的一-種接口標準， 是一個用于擴展功能的小型插槽。PCMCIA具有即 插即用功能。? ?

?????????(10) IDE。IDE (Integrated Drive Electronics, 集成設備電路)，更準確地稱為ATA，是一種 IDE接口磁盤驅動器接口類型，硬盤和光驅通過IDE接口與主板連接。

? ? ? ? (11) SCSI。 SCsI ( Small Computer System Interface，小型計算機系統接口)是一種用于計算 機和智能設備之間(硬盤、軟驅、光驅、打印機等)系統級接口的獨立處理器標準。 SCSI是一-種 智能的通用接口標準。 12) SATA。SATA ( Serial Advanced Technology Attachment,串行高級技術附件)是- -種基 于行業標準的串行硬件驅動器接口，是由Intel、 IBM、Dell、 APT、Maxtor 和Seagate 公司共同提出的硬盤接口規范。

【錯題】

解：記住典型的總線標準即可

解：USB為串行總線，不可以一次傳輸兩位數據

總結

以上是生活随笔為你收集整理的王道计算机组成原理第六章---总线总结的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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