白中英计算机组成原理总线系统PPT课件.pptx

计算机组成原理中的总线系统是计算机硬件中非常重要的组成部分，它负责连接各个功能部件，使得数据、地址和控制信号能够高效地在系统内部传递。本课件主要围绕总线的概念、结构形态、接口、仲裁、定时和数据传送模式、总线标准以及性能指标等方面展开。 总线的基本概念是指构成计算机系统中各部件间互联的公共通路。根据传输信息的不同，总线可以分为数据总线、地址总线和控制总线。数据总线是双向的，用于传递数据信息，其位数决定了系统的数据宽度；地址总线是单向的，用于传输内存或其他设备的地址，位数直接影响可直接寻址的范围；控制总线则用来传输控制和状态信息，影响计算机的特性和功能。 总线的连接方式多种多样，包括单总线结构、双总线结构、三总线结构和多总线结构。单总线结构简单且易于扩展，但可能因总线负载过重而影响效率；双总线结构通过高速存储总线减轻系统总线压力，提高CPU效率；三总线结构和多总线结构则引入了额外的I/O总线或通过桥接技术连接多条总线，以适应更复杂的系统需求。 总线的仲裁是解决多个设备同时请求使用总线的问题，分为集中仲裁和分布仲裁两种方式。集中仲裁通常由中央仲裁器控制，而分布仲裁则是每个设备都有权尝试占用总线，避免了集中控制的延迟。 总线的定时和数据传送模式涉及同步定时和异步定时。同步定时中，所有设备都按照同一时钟信号工作，而异步定时允许设备具有不同的时钟，通过握手信号协调数据传输。此外，总线还涉及突发传输、按需传输等多种数据传送模式，以优化传输效率。 总线标准如HOST总线和PCI总线是业界广泛采用的规范，它们定义了总线的电气特性、数据传输率、通信协议等，以确保不同设备间的兼容性和互操作性。InfiniBand标准是一种高性能、低延迟的通信总线，常用于数据中心和服务器环境。 总线的性能指标包括总线宽度（一次操作传输的数据位数）、总线周期（一次操作所需时间）、总线带宽（单位时间内的数据传输速率）。这些指标直接影响到系统的数据处理能力和响应速度。 总线系统是计算机硬件中的核心组成部分，它的设计和性能直接影响到整个系统的性能和扩展能力。理解和掌握总线的基本概念、结构、接口、仲裁机制、定时方式以及性能指标，对于深入理解计算机系统的工作原理至关重要。