计算机组成原理-笔记-第六章

逃离我推掉我的手 2024-05-06 23:27 199阅读 0赞

## ?章节汇总 ##

> **[第一章——计算机系统概述（硬件+软件）][Link 1]**
> 
> **[第二章——数据的表示和运算][Link 2]**
> 
> **[第三章——存储系统 ][Link 3]**
> 
> **[第四章——指令系统][Link 4]**
> 
> **[第五章——中央处理器][Link 5]**
> 
> **[第六章——总线][Link 6]**
> 
> **[第七章——输入输出系统][Link 7]**

**目录**

**六、第六章——总线**

**1、总线（基本概念）**

**（1）总线的定义 & 特性**

**（2）串行 &并行**

**（3）总线的分类**

**（4）总线分类——功能**

**（4.1）片内总线**

**（4.2）片内总线**

**（4.3）通信总线**

**（5）总线分类——结构（单，双，三）**

**（5.1）拓展（四总线——主流）**

**（6）总结**

**2、总线——性能指标**

**（1）总线带宽 & 习题**

**（2）速度——并行 & 串行**

**3、总线仲裁（总线抢占问题）**

**（1）集中仲裁——链式查询（有优先级）**

**（2）集中仲裁——计数器查询（挨个询问-也有优先级）**

**（3）集中仲裁——独立请求（也有优先级）**

**（4）对比**

**（5）分布仲裁**

**（6）总结**

**4、总线操作和定时（重点：同步，异步）**

**（1）同步通信——同步定时方式**

**（2）异步**

**（3）半同步通信**

**（4）分离式通信**

**（5）总结**

**5、总线标准**

**（1）各种总线标准**

**（2）总结**

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## 六、第六章——总线 ##

### 1、总线（基本概念） ###

> **总线——地址 & 数据 & 控制**
> 
> ![df3cc3d2dba04420884590e7cd1b963f.png][]

> **一个发——多个收（并且可以有多根线）**
> 
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#### （1）总线的定义 & 特性 ####

> **总线的诞生——分散链接太麻烦！**
> 
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> 
> ![f9271aed643646ca80957d8a5c6da771.png][]

#### （2）串行 &并行 ####

> **串行和并行——并没有谁快谁慢之说！不同的场景下，速度不同！**
> 
> ![d62d933a45724625a32dfe80e4dc8aeb.png][]

#### （3）总线的分类 ####

> ![31baf62f858b41afab1f1325e182a65b.png][]

#### （4）总线分类——功能 ####

#### （4.1）片内总线 ####

> ![dd37942399f54defbe0021eff7ca1237.png][]

#### （4.2）片内总线 ####

> ![4ba8e29dd69f4efa8ee869d385bc1cfa.png][]

#### （4.3）通信总线 ####

> ![6557e3810b6c4fe5a9cc79ce66512f65.png][]

#### （5）总线分类——结构（单，双，三） ####

> ![6123e7068ef2434a8dbed7f836445d23.png][]
> 
> ![e0184a124a9944ce87e34369e1fa38b4.png][]

> **为什么效率低？**
> 
> **（因为：这些总线同一个时刻，只能有一个工作！防止数据干扰和资源抢占，恼火）**

> ![170dc2824af3472facb18a5d0ed884e8.png][]

#### （5.1）拓展（四总线——主流） ####

> ![a3ebe07727b34b8092996687a317db5a.png][]

#### （6）总结 ####

> ![3114e618b186449c8248029879294875.png][]

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### 2、总线——性能指标 ###

> **为什么要有这些性能指标？**
> 
> **性能指标的存在是为了评估和比较不同总线的性能和效率。这些性能指标可以帮助我们理解 CPU 在运行程序和处理数据时的能力和效率，从而选择适合特定需求的总线。**

> ![d422dae3bb2d4e1fb5b1fef1aca706e1.png][]

> ![05091c0e8c564542aa2c9257115df4f0.png][]

#### （1）总线带宽 & 习题 ####

> ![1dded70e0d1d4827859deae55610aced.png][]

#### （2）速度——并行 & 串行 ####

> ![4fe1789738c4482cade938c09d766866.png][]
> 
> ![0cc0cd790df04772b0463b481aadbbd5.png][]

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### 3、总线仲裁（总线抢占问题） ###

> **总线仲裁——所谓仲裁，就是决定当前让谁和谁通信而已**
> 
> **可以说是——总线控制权抢占问题**
> 
> ![817fe3f991f54f47817fd497bf9037a2.png][]

#### （1）集中仲裁——链式查询（有优先级） ####

> **饥饿问题！**

> ![bc2f410f04a94fec8994a30316fe5324.png][]

#### （2）集中仲裁——计数器查询（挨个询问-也有优先级） ####

> ![ffd7e92217d0421e8f526c94faf650f8.png][]

#### （3）集中仲裁——独立请求（也有优先级） ####

> ![156c71b7977e45faaa4a4100a4a6180a.png][]

#### （4）对比 ####

> ![a467c7ca78b14f1fbf8d044f2bd49cc6.png][]

#### （5）分布仲裁 ####

> ![993cc58829df4e638545041b7141edf4.png][]

#### （6）总结 ####

> ![b760b3a66c5a4bad8a587df6e6d42bd1.png][]

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### 4、总线操作和定时（重点：同步，异步） ###

> ![b168571a81d1401da4f58930d6f91fdc.png][]

#### （1）同步通信——同步定时方式 ####

> **时钟——统一控制，数据的传递**

> ![229aa3f185314b3f9fe7d58405b8b0fc.png][]

> **缺点：强制同步，容易不能及时的传输数据（可靠性差）**
> 
> **优点：传送速度快、具有较高的的传输速率，逻辑控制简单**
> 
> **适用——长度短，反应快的系统**

> ![b3fdb97f77d34f5ca252e3fa2e430077.png][]

#### （2）异步 ####

> ![996fe37228d7425d9d9ef148c7bafad4.png][]

> **优缺点**
> 
> **缺：控制复杂——设计复杂**
> 
> **优：周期可变，可靠性提高，自适应好（方式多）**

> ![04f126d87c7742d9b08c4f09d59ebf04.png][]

#### （3）半同步通信 ####

> **在同步的基础上，让他等待响应，这样就好了**
> 
> **但是，在等待的时候，是占用着总线的！这样也不太好**

> ![e516a841405f4973a066dd7d8ca180d4.png][]

#### （4）分离式通信 ####

> ![4e6f7e7830794a6e84ee850a60eb319d.png][]

#### （5）总结 ####

> ![d35135dc7c35479f8df8c2d0c00143e0.png][]

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### 5、总线标准 ###

> **只要关乎数据传输——那么都要制定对应的协议（也可以称为——标准！）**
> 
> **WiFi、蓝牙、宽带——这些都有标准！！**
> 
> **总线就是一个传输数据的东西——也要有对应的标准！**
> 
> --------------------
> 
> **USB-1、USB-2、USB-3**
> 
> **Type-C等等**

> ![d9331818673f4b24b80db9f7b6e00ca3.png][]

#### （1）各种总线标准 ####

> ![18d689286f4c4cb59773de7c83a1d2d3.png][]

#### （2）总结 ####

> ![c4b37e50d4884c2d83ea54b028e5ebfd.png][]

> **计算机的中央处理器（CPU）通过总线与其他组件进行通信。**总线是计算机系统中用于传输数据和控制信息的一组电路线路。
> 
> 总线可以分为以下几种类型：
> 
> 1.  **数据总线（Data Bus）**：用于传输数据和指令。它可以是单向的或双向的，具体取决于数据的传输方向。数据总线的宽度决定了 CPU 与其他组件之间每次传输的数据量。
> 2.  **地址总线（Address Bus）**：用于传输内存或外设的地址信息。地址总线的宽度决定了 CPU 可以寻址的内存范围。例如，32位的地址总线可以寻址的内存空间为 2^32 个字节（约为 4GB）。
> 3.  **控制总线（Control Bus）**：用于传输控制信号，如读、写、中断请求等。控制总线将发送各种控制命令，以控制其他硬件组件的操作。
> 
> 这些总线连接了 CPU、内存、输入/输出设备和其他外部组件，使它们能够相互通信和交换信息。当 CPU 需要访问内存或外设时，它会使用地址总线发送相应的地址信息，使用数据总线进行数据的读取或写入，并使用控制总线发送控制信号进行相应的操作。
> 
> **总线的速度和宽度对计算机的性能有很大影响。较高的总线带宽可以支持更快的数据传输速度，提高计算机的处理效率。因此，总线设计在计算机体系结构中扮演着重要角色。**

[Link 1]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132127903?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 2]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132138968?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 3]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132167425?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 4]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132185719?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 5]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132206827?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 6]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132228317?spm=1001.2014.3001.5502#t0
[Link 7]: https://blog.csdn.net/Pan_peter/article/details/132247090?spm=1001.2014.3001.5502#t0
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