在计算机系统中,五大核心部件之间的连接方式主要分为两种:一种是采用单独的连线方式,即分散连接;另一种则是将各部件连接至一组公共信息传输线上,这便是总线连接。
总线的基本概念概述
计算机系统的部件之间,往往通过信息传输线来相互沟通。这些传输线,被称为总线,是多个部件共享的传输介质。当多个部件与总线相连时,为了保证传输的顺畅和有效,一次只能允许一个部件发送信息,而多个部件则可以从总线上接收相同的信息。
按照总线的基本功能和使用方式,常见的总线类型主要有:
- 单总线结构
- 面向CPU的双总线结构
- 以存储器为中心的双总线结构
总线的分类详解
总线按照数据传输方式的不同,可划分为并行传输总线和串行传输总线。根据所连接的部件类型不同,也可以分为以下几种类型:
- 片内总线(即芯片内部的总线)
- 系统总线(这一部分稍后详细介绍)
- 通信总线(用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信)
其中,系统总线是计算机系统中的关键部分,它主要包括以下三种类型:
- 数据总线(负责数据的双向传输,其传输速度与机器的字长和传输字长有关)
- 地址总线(负责单向传输地址信息,与存储地址和I/O地址紧密相关)
- 控制总线(负责信号的输入和输出)
总线特征及其性能指标详述
为了保证总线的可靠性和正确性,总线的连接需要满足一定的机械特性、电气特性和功能特性。总线的性能指标也是评价其优劣的重要依据。这些指标包括:
- 总线宽度(表示数据线的数量,通常以bit为单位)
- 总线带宽(表示单位时间内总线的数据传输速率,通常用MBPS来衡量)
- 时钟同步/异步特性
- 总线复用情况
- 信号线数总和
- 其他控制方式及指标
为了更好地理解这些概念,下面列举了一些相关的名词和其含义:
- 总线周期- 一次完整的数据传输所需的时间。
- 总线工作效率- 每秒能完成的数据传输次数。
- 总线时钟周期- 机器的时钟周期。
- 总线时钟频率- 即机器的时钟频率。
实例解析与计算
例如,当计算机的总线在一个周期内并行传送4个字节的数据时,若总线周期等于一个时钟周期且时钟频率为33MHZ时,我们如何计算其总线带宽?同理,如果在一个周期内并行传输64位数据且时钟频率为66MHZ时,其总线带宽又该如何计算?请参考给出的公式和计算方法。
总线标准简介
为了实现不同厂家生产的设备之间的互换性和兼容性,总线标准化工作显得尤为重要。在此列举了若干种常见的总线标准:
- ISA总线:是一种常用的系统总线。