微机体系总线类型及结构

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微机体系总线类型及结构

2024-06-12 01:20| 来源: 网络整理| 查看: 265

1.1 总线类型及结构

在微机系统的硬件组成中,总线(Bus)是将各大基本部件按照一定的方式链接起来就构成了硬件系统,为各部件提供服务的公共信息传送线路。它能够分时地发送与接收各部件的信息,是计算机系统各部件之间传输地址、数据和控制信息的公共通道,CPU通过总线实现读取指令,并实现与内存、外设之间的数据交换,在CPU、内存与外设确定的情况下,总线速度是制约计算机整体性能的关键。

1.1.1 片内总线及片外总线

片内总线是CPU内部的寄存器、算术逻辑部件、控制部件以及总线接口部件之间的公共信息通道。 片外总线则泛指CPU与外部器件之间的公共信息通道。我们通常所说的总线大多是指片外总线。

1.1.2 CPU总线、系统总线和外设总线

CPU总线:是从CPU引脚上引出的连接线,用来实现CPU与外围控制芯片和功能部件之间的连接。 系统总线:也称为I/O通道总线,用来与存储器和扩充插槽上的各扩充板卡相连接。常见的系统总线有ISA、PCI、PCI-E、AHB等。系统总线是通过专用的逻辑电路的对CPU总线的信号在空间与时间上进行逻辑重组转换而来。 外设总线:是指计算机主机与外部设备接口的总线,实际上是一种外设的接口标准。目前在微机设备流行的接口标准有:IDE(EIDE/ATA,SATA)、SCSI、USB和IEEE 1394四种。前两种主要用于连接硬盘、光驱等外部存储设备,后面两种可以用来连接多种外部设备。

1.1.3 地址总线、数据总线和控制总线 总线一般传输三类信息:数据、地址和控制/状态信号,相应地每一种总线都可认为是由数据总线、地址总线和控制总线构成。

数据总线(Data Bus,DB):用于在各个部件/设备之间传输数据信息。 地址总线(Address Bus,AB):用于在CPU(或DMA控制器)与存储器、I/O接口之间传输地址信息。 控制总线(Control Bus,CB):用于在CPU(或DMA控制器)与存储器、I/O接口之间传输控制和状态信息。

1.1.4 单总线及多总线结构

单总线结构

从微机体系结构来看,有两种总线结构即单总线结构和多总线结构。在多总线结构中,又以双总线结构为主。

单总线结构,各个部件均由系统总线相连,在单总线结构中,CPU与主存之间、CPU与I/O设备之间、I/O设备与主存之间、各种设备之间都通过系统总线交换信息。单总线结构的优点是控制简单方便,扩充方便。缺点是所有设备部件均挂在单一总线上,只能分时工作,这就使系统总体数据传输的效率和速度受限。 双总线结构又分为面向CPU的双总线结构和面向存储器的双总线结构 面向CPU的双总线结构

面向CPU的双总线结构,在CPU与主存储器之间、CPU与I/O设备之间分别设置了总线,从而提高了微机系统信息传送的速率和效率。但是由于外部设备与主存储器之间没有直接的通路,它们之间的信息交换必须通过CPU才能进行中转,从而降低了CPU的工作效率。 面向存储器的双总线结构

面向存储器的双总线结构保留了单总线结构的优点,即所有设备和部件均可通过总线交换信息。与单总线结构不同的是在CPU与存储器之间,又专门设置了一条高速存储总线,使CPU可以通过它直接与存储器交换信息。面向存储器的双总线结构信息传送效率较高,这是它的主要优点。但CPU与I/O接口都要访问存储器时,可能会产生冲突。 总线带宽、总线宽度、总线工作频率三者之间的关系就像高速公路上的车流量,总线带宽(BW)取决于总线宽度(W)、总线工作频率(f)。 总线带宽的计算公式如下: BW =(W/8)× f/每个存取周期的时钟数



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