總線是什么

總線是什么

　　相信大家都聽說過硬件這個詞，那么大家知道硬件具體分為哪幾種呢?別急，學習啦小編在這里給大家介紹硬件之一——總線，讓大家來了解下吧。

　　總線分類

　　總線是構成計機系統的其他高速功能部件，如存儲器、通道等互相連接的總線。

　　一個單處理器系統中的總線，大致分為三類：

　　(1)內部總線：CPU內部連接各寄存器及運算部件之間的總線。

　　(2)系統總線：CPU同計算

　　(3)I/O總線：中、低速I/O算機系統的互連機構，是多個系統功能部件之間進行數據傳送的公共通路。

　　設備之間互相連接的總線。

　　1.總線的特性

　　物理特性：指總線的物理連接方式，包括總線的根數，總線的插頭、插座的形狀，引腳線的排列方式等。

　　功能特性：描述總線中每一根線的功能。

　　電氣特性：定義每一根線上信號的傳遞方向及有效電平范圍。送入CPU的信號叫輸入信號(IN)，從CPU發出的信號叫輸出信號(OUT)。

　　時間特性：定義了每根線在什么時間有效。規定了總線上各信號有效的時序關系，CPU才能正確無誤地使用。

　　2.總線的標準化

　　相同的指令系統，相同的功能，不同廠家生產的各功能部件在實現方法上幾乎沒有相同的，但各廠家生產的相同功能部件卻可以互換使用，其原因在于它們都遵守了相同的系統總線的要求，這就是系統總線的標準化問題。

　　連接方式

　　1.單總線結構

　　在許多單處理器的計算機中，使用一條單一的系統總線來連接CPU、主存和I/O設備，叫做單總線結構。

　　一般臺式機的組件此時要求連接到總線上的邏輯部件必須高速運行，以便在某些設備需要使用總線時能迅速獲得總線控制權;而當不再使用總線時，能迅速放棄總線控制權。

　　(1)取指令：當CPU取一條指令時，首先把程序計數器PC中的地址同控制信息一起送至總線上。在“取指令”情況下的地址是主存地址，此時該地址所指定的主存單元的內容一定是一條指令，而且將被傳送給CPU。

　　(2)傳送數據：取出指令之后，CPU將檢查操作碼。操作碼規定了對數據要執行什么操作，以及數據是流進CPU還是流出CPU。

　　(3)I/O操作：如果該指令地址字段對應的是外圍設備地址，則外圍設備譯碼器予以響應，從而在CPU和與該地址相對應的外圍設備之間發生數據傳送，而數據傳送的方向由指令操作碼決定。

　　(4)DMA操作: 某些外圍設備也可以指定地址。如果一個由外圍設備指定的地址對應于一個主存單元，則主存予以響應，于是在主存和外設間將進行直接存儲器傳送(DMA)。

　　(5)單總線結構容易擴展成多CPU系統：這只要在系統總線上掛接多個CPU即可。

　　2.雙總線結構

　　這種結構保持了單總線系統簡單、易于擴充的優點，但又在CPU和主存之間專門設置了一組高速的存儲總線，使CPU可通過專用總線與存儲器交換信息，并減輕了系統總線的負擔，同時主存仍可通過系統總線與外設之間實現DMA操作，而不必經過CPU。當然這種雙總線系統以增加硬件為代價。

　　內部結構

　　早期總線的內部結構

　　它實際上是處理器芯片引腳的延伸，是處理器與I/O設備適配器的通道。這種簡單的總線一般由50—100條線組成，這些線按其功能可分為三類：地址線、數據線和控制線。

　　計算機總線結構簡單總線結構的不足之處在于：

　　第一　CPU是總線上的唯一主控者。

　　第二　總線信號是CPU引腳信號的延伸，故總線結構緊密與CPU相關，通用性較差。

　　當代流行的總線內部結構它是一些標準總線，追求與結構、CPU、技術無關的開發標準，并滿足包括多個CPU在內的主控者環境需求。

　　在當代總線結構中，CPU和它私有的cache一起作為一個模塊與總線相連。系統中允許有多個這樣的處理器模塊。而總線控制器完成幾個總線請求者之間的協調與仲裁。

　　整個總線分成如下四部分：

　　1.數據傳送總線：由地址線、數據線、控制線組成。

　　2.仲裁總線：包括總線請求線和總線授權線。

　　3.中斷和同步總線：用于處理帶優先級的中斷操作，包括中斷請求線和中斷認可線。

　　4.公用線：包括時鐘信號線、電源線、地線、系統復位線以及加電或斷電的時序信號線等。