四、计算机组成原理——第6章：总线
目录
6.1总线概述
6.1.1总线基本概念
1.总线的定义
2.总线设备
3.总线特性
6.1.2总线的分类
1.按功能层次分类
2.按时序控制方式分类
3.按数据传输方式分类
6.1.3系统总线的结构
1.单总线结构
2.双总线结构
3.三总线结构
6.1.4常见的总线标准
6.1.5总线的性能指标
6.2总线事务和定时
6.2.1总线事务
6.2.2总线定时
1.同步定时方式
2.异步定时方式
3.半同步定时方式
4.分离式定时方式
6.3本章小结
6.1总线概述
早期计算机的各部件之间是通过单独的连线互连的，这种方式称为分散连接。但是，随着I/O设备的种类和数量越来越多，为了更好地解决I/O设备和主机之间连接的灵活性，计算机的结构从分散连接发展为总线连接。为了进一步简化设计，又提出了各类总线标准。
6.1.1总线基本概念
1.总线的定义
总线是一组能为多个部件分时和共享的公共信息传送线路。分时和共享是总线的两个特点。分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，若系统中有多个部件，则它们只能分时地向总线发送信息。共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可通过这组线路分时共享，多个部件可同时从总线上接收相同的信息。
2.总线设备
总线上所连接的设备，按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备两种。
主设备：指发出总线请求且获得总线控制权的设备。
从设备：指被主设备访问的设备，它只能响应从主设备发来的各种总线命令。
3.总线特性
总线特性是指机械特性(尺寸、形状)、电气特性(传输方向和有效的电平范围)、功能特性(每根传输线的功能)和时间特性(信号和时序的关系)。
6.1.2总线的分类
1.按功能层次分类
1)片内总线。芯片内部的总线，用于CPU芯片内部各寄存器之间及寄存器与ALU的连接。
2)系统总线。计算机系统内各功能部件(CPU、主存、I/O接口)之间相互连接的总线。按系统总线传输信息内容的不同，又可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。
①数据总线用来在各部件之间传输数据、指令和中断类型号等，它是双向传输总线，数据总线的位数反映一次能传送的数据的位数。
②地址总线用来指出数据总线上源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址，它是单向传输总线，地址总线的位数反映最大的寻址空间。
③控制总线用来传输各种命令、反馈和定时信号，典型的控制信号包括时钟、复位、总线请求/允许、中断请求/回答、存储器读/写、I/O读、I/O写、传输确认等。
（注意区分数据通路和数据总线：各个功能部件通过数据总线连接形成的数据传输路径称为数据通路。数据通路表示的是数据流经的路径，而数据总线是数据传输的媒介。）
3)I/O总线。主要用于连接中低速的I/O设备，通过I/O接口与系统总线相连接，目的是将低速设备与高速总线分离，以提升总线的系统性能，常见的有USB、PCI总线。
4)通信总线。计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如远程通信设备、测试设备)之间传送信息的总线，通信总线也称外部总线。
2.按时序控制方式分类
1)同步总线。总线上连接的部件或设备通过统一的时钟进行同步，在规定的时钟节拍内进行规定的总线操作，来完成部件或设备之间的信息传输。
2)异步总线。总线上连接的部件或设备没有统一的时钟，而以信号握手的方式来协调各部件或设备之间的信息传输，总线操作时序不是固定的。
3.按数据传输方式分类
1)串行总线。只有一条双向传输或两条单向传输的数据线，数据按比特位串行顺序传输，其效率低于并行总线。串行传输对数据线的要求不太高，因此适合长距离通信。
2)并行总线。有多条双向传输的数据线，可以实现多比特位的同时传输，其效率比串行总线更高。缺点是各条数据线的传输特点可能存在一些差异，比如有的信息位可能延迟，并且数据线之间相互干扰还会造成传输错误，因