计算机组成原理总线分类
计算机组成原理4
为了实现即插即用（PnP）功能，PCI部件内都置有配置 寄存器，配置读和配置写命令就是用于在系统初始化时，对这 些寄存器进行读写操作。 PAR信号为校验信号，用于对AD0～ AD31和C／＃BE0～C／＃BE3的偶校验。
4.1.1 总线的分类
在微型计算机系统中，按照总线的规模、用途及应用场 合，可将总线分为以下三类。
1.
芯片总线又称元件级总线。这是在构成一块CPU插件或 用微处理机芯片组成一个很小系统时常用的总线，用于各芯 片(如CPU芯片、 储器芯片、I/O接口芯片等)之间的信息传送。 按所传送的信息类别不同，可将芯片总线分为传送地址、传 送数据和传送控制信息等三组总线，简称为地址总线、数据 总线和控制总线。
不能判别数据是否正确传送到对方，故大多采用双向方式，
即应答式异步通讯。
图4-5
数据口读选通
M / IO
工作流程：
1）当输入设备通过选 通信号STB将数据打入
数据
输入 设备
锁存 器
选通信号 +5v
STB
DQR
数据 缓冲器
三态 缓冲器
R D 系统数据线
D0—D7
D0 片选信号1 地址为8001H
地址 译码器
适当地选择总线、 不断地更新总线是十分必要的。 下面
是一些较流行的总线类型：
ISA (Industry Standard Architecture工业标准体系结构)， 是 现存最老的通用微机总线类型， 是与286-AT总线一起引入的。
EISA (Extended Industry Standard Architecture, 扩展的工业
计算机组成原理
第四章 系统总线
机械工业出版社 计算机组成原理 黄颖等主编 huangying@
计算机组成原理2 总线BUS
互连方式
CPU（内部ALU+CU） 存储器 输入/输出设备
计算机内各部件必须通过某种方式连接起来。
分散连接方式 总线方式
分散连接方式
存储器 运算器 Memory ALU 数据 程序 输入设备 Input Equipment 存储器 Memory
互连方式
各器件间通过单独 的连线 直接相连
通信控制
异步通信方式之握手方式 主设备 请 求 回 答 不互锁
从设备
半互锁
全互锁
通信控制
半同步通信方式
同步通信方式 -- 发送方 在系统 时钟前沿 发信号 -- 接收方 用系统 时钟后沿 判断、识别
为允许速度较慢的设备接入 -- 增加一条“等待”信号线 -- 如果从设备无法在规定时间内完成要求 则发出“等待”信号，插入等待周期
•ISA总线 EISA总线 •PCI总线
•SCSI总线
总线结构 单总线结构 单总线（系统总线）
总线结构
IO 模块1
IO 模块2
…
IO 模块n
CPU
主存
延迟 争用
系统性能瓶颈
多总线结构 多总线结构 之 二级总线 主存总线
CPU 主存 通道
总线结构
IO速度慢，使用独 立的IO总线
I/O总线
具有特殊功能的处理器 由通道对I/O统一管理
总线控制
总线通信控制
• 同步通信方式
• 异步通信方式
一次总线通信过程 ①申请总线使用权
② 寻址阶段
③ 数据传输阶段 ④ 结束阶段
• 半同步通信方式
• 分离式通信方式
集中式仲裁 – 链式查询
总线仲裁
• BS - 总线忙 • BR - 总线请求 • BG - 总线同意 数据线 地址线
计算机组成原理
计算机组成原理题型：一、填空题（每空2分，共20分）1.为了能实现按地址访问的方式，主存中必须配置两个寄存器MAR和MDR。
其中MAR是存储器地址寄存器寄存器用来存放欲访问的存储单元的地址，MDR是存储器数据寄存器。
2.计算机的更新换代，主要集中体现在组成计算机的基本电路的电子元件上。
3.总线按连接部件的不同，可以分为片内总线、系统总线和通信总线。
其中，系统总线是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。
4.系统总线按传输信息的不同，可以分为：数据总线、控制总线、地址总线三类。
5.总线通信控制有四种方式，分别为：同步通信、异步通信、半同步通信、分离式通信。
6.完成一次总线操作的时间称为总线周期，可分为申请分配阶段、寻址阶段、传数阶段、结束阶段四个阶段。
7.异步通信的应答方式可分为不互锁、半互锁和全互锁三种类型8.在存储系统层次结构中，缓存－主存层次主要解决的问题是CPU和主存速度不匹配的问题。
主存－辅存层次主要解决的问题是存储系统的容量问题。
9.动态RAM中，刷新是按行进行的。
刷新方式有三种方式，即：集中刷新、分散刷新和异步刷新。
10.存储容量的扩展方法中，字扩展是指增加存储器字的数量，位扩展是指增加存储字长。
11.由主存地址映射到Cache地址称为地址映射。
地址映射的方法主要有直接映射、全相联映射、组相联映射。
12.一般中断服务程序的流程分四大部分：保护现场、中断服务、恢复现场和中断返回。
13.把符号“数字化”的数称为机器数。
机器数主要有原码、反码、补码和移码。
14.已知[x]补=1.1001，则[x]原= 1.0111 。
已知[x]补=0,1111，则[x]原= 0.1111 。
15.指令寻址分为顺序寻址和跳跃寻址两种。
16.指令是由操作码和地址码两部分组成的。
1.电子计算机的算术逻辑单元、控制单元及主存储器合称为C 。
A．CPU B．ALU C．主机 D．ACC2.用以指定待执行指令所在地址的是 C 。
计算机组成原理第7章系统总线课件
7.1.1 总线的基本概念
总线宽度:指一次并行传输的信息位数。 总线频率:指总线工作时每秒内能传输数据的次数。 传输率:指每秒能够传输的字节数，用MB/s表示。
传输率和总线宽度、总线频率之间的关系是： 传输率=总线宽度／8×总线频率
7.1 总线概述
7.1.2 总线的工作原理
总线是以分时的方法来为多个部件服务的，但是在任意时刻只 为某两个部件或设备所占用。当总线上的一个部件要与另一个部件 进行通信时，首先应该发出总线请求信号。在某一时刻，可能会有 多个部件同时要求使用总线，总线控制机构根据一定的判决原则， 决定首先由哪个部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才 能开始传送数据。此时发送信息的总线主部件分时的将信息发往总 线，再由总线将这些信息同时发往各个接收信息的总线从部件。究 竟哪个部件接收信息，是由获得总线控制权的总线主部件给出的地 址信息经过译码之后产生的控制信号来决定。
7.1.3 总线的结构
7.1.4 总线的分类
指令系 统
吞吐量
最大存储 容量
分类
7.2 总线的控制与通信
7.2.1 总线的控制
总线在任意时刻只被某两个部件或设备所占用。当总线 上的一个部件要与另一个部件进行通信时，首先应该发出总 线请求信号。在某一时刻，可能会有多个部件同时要求使用 总线，总线控制机构根据一定的判决原则，决定首先由哪个 部件使用总线。只有获得了总线控制权的部件，才能开始传 送数据。获得总线控制权的部件被称为主部件，主部件一旦 获得总线控制权后，就立即开始向另一个部件进行一次信息 传送。负责接收信息的部件被称为从部件。
计数器的初始值还可以由程序来设置，这就可以方便地改变优先 次序，增加系统的灵活性。
7.2 总线的控制与通信
计算机组成原理 课后答案 第三章系统总线
第3章系统总线1. 什么是总线？总线传输有何特点？为了减轻总线负载，总线上的部件应具备什么特点？P41答：总线是连接多个部件共享的信息传输线，是各部件共享的传输介质。
总线传输的特点是：某一时刻，只允许有一个部件向总线发送信息，而多个部件可以同时从总线上接受相同的信息。
为了减轻总线负载，总线上的部件应通过三态驱动缓冲电路与总线连通。
2.总线如何分类？什么是系统总线？系统总线又分为几类，它们各有何作用,是单向的，还是双向的，他们与机器字长、存储字长、存储单元有何关系？答：总线的分类：（1）按数据传送方式分：并行传输总线和串行传输总线；（2）按总线的使用范围分：计算机总线、测控总线、网络通信总线等；（3）按连接部件分：片内总线、系统总线和通信总线。
系统总线是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）各大部件之间的信息传输线。
按系统总线传输信息不同，可分为3类：数据总线、地址总线和控制总线。
（1）数据总线：数据总线是用来传输个功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。
（2）地址总线：地址总线主要是用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址，地址总线上的代码是用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由CPU输出，是单向的，地址线的位数与存储单元的个数有关，如地址线有20根，则对应的存储单元个数为220。
（3）控制总线：控制总线是用来发出各种控制信号的传输线，其传输是单向的。
3.常用的总线结构有几种？不同的总线结构对计算机的性能有什么影响？举例说明。
答：总线结构通常有单总线结构和多总线结构。
（1）单总线结构是将CPU、主存、I/O设备都挂在一组总线上，允许I/O 设备之间、I/O设备与CPU之间或I/O设备与主存之间直接交换信息。
这种4.为什么要设置总线判优控制？常见的集中式总线控制有几种？各有何特点？哪种方式响应时间最快？哪种方式对电路故障最敏感？答：总线判优控制解决多个部件同时申请总线时的使用权分配问题；常见的集中式总线控制有三种：链式查询、计数器定时查询、独立请求；特点：链式查询方式连线简单，易于扩充，对电路故障最敏感；计数器定时查询方式优先级设置较灵活，对故障不敏感，连线及控制过程较复杂；独立请求方式速度最快，但硬件器件用量大，连线多，成本较高。
计算机组成原理第三章
• 通信总线
–是指计算机系统之间或计算机 系统与其他系统（如控制仪表 等）之间的通信传输线。 –IDE、SCSI、USB、RS－232
通信总线
系统总线按传输信息不同分类
据总线是双向的
3.2
• 数据总线 （ DB ）： 用来传输各功能部件之间的数据，数
数据总线的条数称为数据总线宽度。比如，16位总线，指其 数据总线为16根。
数据传输率 (总线带宽)：即单位时间内总线上传输数据的 位数，用MB/s（每秒多少兆字节）表示。 例：总线工作频率33MHz，总线宽度32位，则标准传输 率＝ 33×32/8＝132MB/s。 总线复用：通常地址总线与数据总线在物理上是分开的两种 总线。为提高总线的利用率，将地址总线和数据总线共用一组 物理线，在某一时刻该总线传输地址信号，另一时刻传输数据 信号或命令信号。
3. 总线通信的四种方式
（1）同步通信
3.5
通信双方由统一时标控制数据传送称为同
步通信。
时标通常由CPU的总线控制部件发出，送
到总线上的所有部件；也可以由每个部件各自
的时序发生器发出，但是必须有总线控制部件
发出的时钟信号对它们进行同步。
同步式数据输入传输
T2时刻发出读命令；从 总线上两个部件完 模块按照所指定的地址 T4 时刻开始输入设备不再 CPU 在 T3 时 刻 开 始 ， 成一次完整而可靠 和命令进行一系列内部 一直维持到 向数据总线上传送数据， 的传输时间 主模块在 T1时刻 动作，必须在 T3时刻前 T4时刻， 撤消它对数据总线的驱动， 可以从数据线上获取 发出地址信息 找到CPU所需的数据， 从 T4 起，数据总线呈浮空 信息并送到其内部寄 并送到数据总线上 状态 存器中
哈工大威海计算机学院 计算机组成原理课件第4章 总线
特点：按位串行传送； 按应答方式进行联系。 这种方式要求数据格式中设置同步信息。 异步串行数据格式如下：
0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 0/1 起始位 （低） 数据位
奇偶 停止位 校验位 （高）
异步串行通信的数据传输率可以用波特率和比特率来衡量 波特率—单位时间内传送二进制数据的位数，单位：bps 比特率—单位时间内传送二进制有效数据的位数，单位：bps 例：在异步串行传输系统中，若字符格式为：1个起始位、7个 数据位、1个奇校验位、1个终止位。假设每秒传输120个数据 帧，试计算波特率及比特率。 解：由题意知，一帧包括 1+7+1+1＝10位 所以波特率为（1+7+1+1）×120＝1200bps
采用存储器为核心的分散连接结构，虽采用中断、 DMA等技术，仍无法解决I/0设备与主机之间连接的 灵活性。 目前：总线连接
二.总线及其技术特点
1、总线：是计算机系统中各部件之间的公共的 信息传递通道。
2、技术特点
1）使系统中的连线大大减少，可靠性高 2）便于硬件和软件的标准化，便于接口设计 3）易于系统模块化，可替换性好 4）便于维修，即可维护性好 5）任意时刻只有一个源发送（主设备），可由多 个部件接收（从设备） 6）有仲裁机制 7）缺点：传输率受带宽限制，且总线一旦故障， 整个系统将瘫痪
离来安排公共时钟周期时间）。 特点： 控制简单； 灵活性差；
当系统中各部件速度差异较大时，严重影响总线
工作效率；
适合于短距离、各部件速度较接近的场合。
2)异步通信：
异步通信是和同步通信完全对立的通信方式，通信双 方无统一的时钟标准来控制数据的传送过程，各部件可按 各自所需的实际时间使用总线。 时间配合：主/从部件间采用应答（握手）方式建立
计算机组成原理第6版(白中英)第6章总线系统
2. 系统总线的标准化
PC中，系统总线布设在主板上。
为什么主板能支持很多厂家的显卡……？ 原因是，系统总线是按标准制作的。
总线标准规定总线的物理特性、功能特性、电气特性 和时间特性。
微机中的标准总线：ISA总线 (16位，8MB/s)、 EISA (32 位 ， 33.3MB/s) 总 线 、 VESA 总 线 (32 位 ， 132MB/s) 、 PCI总线(64位，100MB/s) PCI-Express 1.0总线(250MB/s) 。
15
6.1.5 总线结构实例
南北桥芯片将CPU总线、PCI总 线、ISA总线连成整体。桥芯片 起到了信号速度缓冲、电平转换、
控制协议的转换作用。
16
CPU总线
• 也称CPU-存储器总线，它是一个64位数据线和32
位地址线的同步总线。
PCI总线
• 用于连接高速的I/O设备模块，如图形显示卡适配
7
总线的主要参数
1.总线的带宽 （MB/s）
• 一定时间内总线上可传送的数据量
2.总线的位宽
• 总线能同时传送的数据位数。
即我们常说的32位、64位等总线宽度的概念。
3.总线的工作时钟频率 （MHz）
• 总线的时钟频率
f
1 T
1 时钟周期
8
总线带宽
总线传输数据的速度。单位：MB/s
[例6.1]：(1)某总线在一个总线周期中并行传送4个字节的数据，假 设一个总线周期等于一个总线时钟周期，总线时钟频率为33MHz，则 总线带宽是多少? (2)如果一个总线周期中并行传送64位数据，总线 时钟频率升为66MHz，则总线带宽是多少?
4
1. 总线的特性(续) 电气特性
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计算机组成原理总线分类
计算机组成原理中的总线可以按照不同的分类方式进行分类，以下是常见的总线分类方式：
1. 数据总线（Data Bus）：用于传输数据和指令的总线。
它可以是双向或单向的，并且通常是并行的，用于传输数据和指令的二进制位。
2. 地址总线（Address Bus）：用于指定访问内存或外设的存储单元的地址的总线。
地址总线通常是单向的，并且是并行传输的。
3. 控制总线（Control Bus）：用于控制各个组件之间的操作和传输的总线。
控制总线通常是单向的，并且是并行传输的。
4. 系统总线（System Bus）：由数据总线、地址总线和控制总线组成的总线系统，用于连接计算机的主要组件，如CPU、内存和外设等。
5. 输入/输出总线（I/O Bus）：用于连接计算机与外部设备进行数据传输的总线。
常见的I/O总线包括PCI、USB、SATA等。
6. 前端总线（Front-side Bus）：用于连接CPU与北桥芯片或内存控制器的总线，用于高速传输数据和指令。
7. 后端总线（Backside Bus）：用于连接CPU与二级缓存或其他外部组件的总线，用于高速传输数据和指令。
这些总线的分类方式可以根据其功能、方向、传输方式等不同特点进行划分。
不同的总线在计算机系统中扮演不同的角色，共同完成数据和指令的传输和控制。