6.1 总线概述
1.总线的基本概念
1.总线定义:一组公共信息传输线个组件的公共信息传输线 2.总线特点: 1>分时：只允许同一部件同时向总线发送信息。 2>共享:多个部件可以挂载在总线上，部件可以通过总线共享信息 3、总线设备 1>主要设备：获得总线控制权的设备 2>设备：只能响应主设备发送的各种总线命令 4、总线猝发传输方式：在总线周期内，传输存储地址连续多个数据字的总线传输方式。 5.总线事务:一对设备在总线之间的信息交换
2、总线分类：
(1)按数据传输格式: 1、并行总线 优点：时序逻辑简单，电路易于实现 缺点： 1>信号线数量多 2>远距离传输成本高 3>当工作频率较高时，会会影响并行信号线，因此线的长度不能太长或更高。 2、串行总线 优点：适用于长途传输，节省布线空间 缺点：在数据发送和接收的时候要进行拆卸和装配、要考虑串行并行转换的问题。
(二)按总线功能: 1.片内总线:芯片内连接的总线、寄存器和寄存器、寄存器和ALU的连接总线 2.系统总线:连接计算机系统各功能部件的总线: <1>数据总线： 传输各功能部件的数据信息 位数与机器字长、存储字长有关 双向 <2>地址总线： 包括主存单元或IO端口地址 位数和主存地址空间大小和设备数量有关 单向 <3>控制总线： 控制线传输控制信号 包括CPU主存或外设反馈的控制命令和控制信号 <4>IO总线：主要连接中低速：IO设备（USB总线、PCI总线） <5>通信总线：计算机系统之间或者与其他系统之间传输信息的总线，也叫外部总线。
(3)按时序控制模式: <1>同步总线 <2>异步总线
（四）按照连接类型： <1>电缆类型：用扁平电缆连接电路板 <2>主板式：在印刷电路板或卡上刻出平行金属线 <3>底板：插槽通常设置在机箱中（AGP总线、PCI总线）
3.系统总线的结构
(一)单总线结构： CPU、主存、IO允许设备连接到一组总线上IO设备之间、IO主存之间，IO与CPU通过这组总线交换信息。 不只有一条单总线。根据传输信息的不同，分为数据总线、地址总线和控制总线。 
优点：结构简单，成本低，易于接入新设备 缺点：带宽低，负载重，多个设备只能争用唯一的总线，不支持并发传输操作。 (二)双总线结构: 一主存为中心，包括主存总线和系统总线； 二：将IO设备分离分为主存总线，IO总线和IOP设备。 i 支持突发(猝发) 通道：具有特殊功能的处理器IO设备统一管理，主存储通道程序 优点：将低速设备与单总线结构分离，实现存储总线和IO总线分离 缺点：需要增加硬件设备，如通道。 (三)三总线结构： 一:主存总线，IO总线、DMA总线(直接内存访问) 二：使用处理器-CACHE总线、IO总线，主存总线 优点：提高IO设备性能，使得其更快响应命令，提高系统吞吐量 缺点：系统工作效率低
4.总线性能指标
6.2 总线仲裁
解决多主设备竞争总线控制权问题。
1.集中仲裁:
(1)链式查询
1.主设备发出请求信号 2、若多个主设备请求总线，则由总线控制器的判优、仲裁逻辑按照一定的优先等级顺序确定哪个主设备能够使用总线 3.获得总线控制权的主要设备开始传输数据
离总线控制器越近，设备优先级越高
优点：优先固定，控制线简单，结构简单，易于扩展 缺点：对硬件电路故障敏感，优先级无法改变。当高优先级设备频繁要求时，低优先级设备无法响应
(2)计数查询方法
与链式查询相比，使用计数器控制总线使用权多了一条设备控制线，少了一条总线响应线；仍然是总线请求线。
1.当总线控制器收到总线请求信号并判断总线空间时，计数器开始计数，计数值通过设备地址发送到各设备。 2.当地址线的计数值与要求总线的设备地址一致时，应获得总线的控制权，并终止计数和查询。
优点： 1.计数初始值可以改变优先顺序 2.对电路故障没有链式敏感 缺点： 1.控制线数量增加 2.控制比链式查询复杂
(3)独立请求
每对设备都有：总线请求线BRi，和总线允许线BGi 1.当总线需要使用总线时，通过各自的总线请求线发送总线请求信号，并在总线控制器中排队 2.当总线控制器依次按一定顺序决定批准某一部件请求时，总线响应信号将发送给该部件。
优点： 1.响应速度快，总线允许信号BG直接从控制器发送到有关设备，不必在设备间传递或者查询。 2.控制优先顺序相当灵活 缺点： 1.控制线数量多 2.总线控制逻辑更复杂
2.仲裁分布方式:
不需要中央仲裁器，每个潜在的主模块都有自己的仲裁器和仲裁号，多个仲裁器竞争使用总线。
1.当设备有总线要求时，他们将其唯一的仲裁号发送到共享仲裁总线。 2.每个仲裁器将从仲裁总线获得仲裁号，并与自己的仲裁号进行比较 3.仲裁总线号优先级高的，不响应总线请求，撤销仲裁请求 最终获胜的仲裁号将保留在仲裁总线上。
6.3 操作和定时总线
1.总线周期的四个阶段
1.申请分配阶段:需要使用总线的主模块（or主设备)提出申请，线仲裁机构授予申请人下一个传输周期的总线使用权。(也可分为传输请求和总线仲裁阶段) 2.搜索阶段:获得使用权的主模块通过总线发出本次访问模块的地址和相关命令，启动本次传输的从模块。 3、传输阶段：主模块和从模块进行数据交换or双向数据传输。 4.结束阶段:从系统总线删除主模块的相关信息，放弃总线使用权。
2、总线定时
总线定时：总线需要时间来控制双方数据交换过程中的关系。这种控制被称为总线定时，本质上是一种协议or规则
一、同步定时模式
1.使用统一的时钟信号协调发送和接收双方的定期传输关系。 2.时钟产生相等的时间间隔，每个间隔构成一个总线周期 3.由于采用统一的时钟，每个部件或设备在固定的总线传输周期中发送或接收信息，一个传输周期结束，另一个传输周期开始。 4.优点:传输速度快，传输速率高；总线控制逻辑简单 5.缺点:主从设备属于强制同步，数据通信的有效性无法及时检验，可靠性差。 6.同步通信适用于总线长度短、总线接收部件接近的系统。
二、异步定时模式
没有统一的时钟，也没有固定的时间间隔，完全依靠传输双方限制的握手信号来实现定期控制。
主设备提出交换信息的请求信号，通过接口传输到设备；接到主设备请求后，通过接口向主设备发出答复信号。
6.4 总线标准
本部分不赘述，详见课本。