[嵌入式]【笔记】第3章 系统总线（未完）

一、总线的基本概念

1. 总线（BUS）

- 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。
- 结构简单，可扩展性强，但会成为系统的瓶颈。

2. 总线上信息的传送

串行

一次只能串行一位信号

并行

传输距离短

3. 举例

单总线结构

• 数据传输，会严重影响CPU运行效率
• 当设备过多时，远端设备与主存通讯时间长
• 总线占用

面向CPU的双总线结构

• 主存与外部设备没有直接通讯的总线

以存储器为中心的双总线

二、总线的分类

1. 片内总线（总线位置划分）

总线在一个总线内部，完成了芯片内部不同总线的连接，成为片内总线。

2. 系统总线（内部总线）

完成了计算机各部件之间的信息传输线。可分为
	- 数据总线：传输数据信号的总线。 双向 与机器自称、存储字长有关
	- 地址总线：单向 与存储地址、I/O地址有关
	- 控制总线：有出（存储器读、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计算机系统与其他系统（如控制仪表、移动通信等）之前的通信。可分为：串行通信总线、并行通信总线

三、总线特性及性能指标

1. 总线物理实现

2. 总线特性

1. 机械特性：尺寸、形状、管脚数及排列顺序
2. 电气特性：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：地址信号、数据信号、控制信号、状态反馈信号
4. 时间特性：信号的时序关系

3. 总线的性能指标

1. 总线宽度：数据线的根数
2. 标准传输率：每秒传输的最大（满负荷）字节数（MBps）
3. 时钟同步/异步
4. 总线复用：地址线与数据线复用（8086），减少芯片管脚数
5. 总线的控制方式： 突发、自动、仲裁、逻辑、计数
6. 其他指标：负载能力

4. 总线标准

ISA 工业标准体系结构，是为PC/AT电脑而制定的总线标准
VESA 视频电子标准协会，计算机局部总线，是针对多媒体PC要求高速传送活动图象的大量数据应运而生的。
PCI 外设部件互连标准
AGP 加速图形接口，是点对点的局部总线。主要针对图形显示方面进行优化，专门用于图形显示卡。
RS-232 串行通讯总线标准
USB 通用串行总线

四、总线结构

1. 单总线结构

2. 多总线结构

1. 双总线结构
   

2. 三总线结构
   DMA：直接存储器访问
   

3. 三总线结构2
   问题：多种速度的设备连在同一扩展总线上。
   

4. 四总线结构
   高速设备与低速设备分类组织，提高传输效率
   

3. 总线结构举例

传统微型机总线结构

VL-BUS局部总线结构

PCI总线

多层PCI总线

五、总线控制

1. 总线判优控制

基本概念

• 是否提出总线请求
  • 主设备（模块）：对总线有控制权，提出总线占用申请
  • 从设备（模块）：响应从主设备发来的总线命令
• 总线判优控制
  • 集中式：链式查询、计数器定时查询、独立请求方式
  • 分布式

链式查询方式

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计数器定时查询方式

独立请求方式