计算机组成原理（2）总线

我不是女神ヾ 2023-09-24 00:51 89阅读 0赞

**目录**

2.1.概述

2.2.实现

2.2.1.单总线

2.2.2.双总线

2.2.3.三总线

2.2.4多总线

2.3.控制

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## 2.1.概述 ##

总线，连接多个部件的信息传输线，是各个部件共享的传输介质。当多个部件与总线相连时，在某一时刻，只允许有一个部件向总线发送消息，而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

总线一共有三种：

*  数据总线
    
    传输数据信息
 *  地址总线
    
    传输数据总线上传输的数据在内存中的地址
 *  控制总线
    
    传输控制信号，如中断信号、复位信号、就绪信号等。

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总线分布在主板上，各个部件通过各自的接口插入总线。理论上总线是有三种，但是物理上可能存在着复用，比如三条总线可以时分复用一条物理线路，以节约硬件资源。

## 2.2.实现 ##

总线的落地实现有几种架构：

*  单总线
 *  双总线
 *  三总线
 *  多总线

### **2.2.1.单总线** ###

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单总线并不是说数据总线、地址总线、控制总线复用一条线路，而是说将系统总线抽象成一个整体来看待后，所有设备其实都接在系统总线的一个实体上。

由于总线在同一时间只允许一个部件发送消息，所以单总线存在一个明显的问题。执行IO操作时，IO设备占用总线后，主存与IO设备之间进行数据交互，IO向总线上写入数据，主存去总线上读取数据，（由计算机的存储体系决定，CPU不会直接去和IO进行交互，由内存读入IO的数据，再将数据通过总线交给CPU），整个期间CPU会空转，严重浪费CPU资源。

### **2.2.2.双总线** ###

**![20177c2a82f34eb5967094ad5c7de392.png][]**

双总线系统就是为了解决单总线系统中CPU空转的问题。双总线系统即在CPU和主存之间加上一条总线，专门用于CPU和主存之间进行数据的交互。双总线中目前还存在一定的技术瓶颈，即主存无法同时向两条总线中写数据，目前还是采用分时的方式进行写入。

###  **2.2.3.三总线** ###

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有些高速外设，其速率是可以和主存匹配的，走总线的话会耽搁时间，三总线系统就是为了解决这个问题出现的一种架构，即在逻辑上将高速设备和低速设备分离（分开对待），在主存和IO之间给一条专门的总线用于IO设备与主存的直接交互。高速设备走这条专用的总线，低速设备走老总线。

### **2.2.4多总线** ###

多总线系统是指将系统总线拆成几个实体（几段），实体之间通过通道来连接，例如拆成下图这种，一条总线管内设，一条总线管外设，中间通过通道来连同：

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总线是为部件之间提供信息传输能力，因此想要进行部件间的通信，都可架起总线，所以多总线系统可以很复杂，可以每个设备都单独接入总线，架构图可以远比上图更复杂。

## 2.3.控制 ##

总线的控制由专门的总线控制部件来负责，各个设备争抢总线时都通过专门的请求线路去向控制部件请求，总线控制器面对设备的总线资源请求时，会发信号询问总线上的所有设备，如果此时有设备正在占用总线，该设备会1返回信号告知控制部件——“总线忙”。

（具体的控制方式有很多种，下图只是其中的一种，不过各种实现的原理都相似）

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