计算机组成原理：系统总线详解

"本资源是关于计算机组成原理的第三章，主要讲解了系统总线的相关知识，包括总线的基本概念、分类、特性及性能指标、结构以及控制方法。适合计算机组成原理的初学者学习。" 在计算机系统中，总线扮演着至关重要的角色，它作为各个硬件组件之间信息传递的通道。第3章详细阐述了以下几个核心知识点： 1. **总线的基本概念**：总线是一组用于传输数据、地址和控制信号的导线集合。分为串行和并行两种传输方式，其中串行总线数据逐位传输，而并行总线则是多位同时传输，速度相对较快。例如，单总线结构简单，但可能限制了系统的扩展性。 2. **总线的分类**：总线按照使用范围可以分为片内总线、系统总线和通信总线。片内总线在芯片内部，系统总线连接计算机的主要部件，如CPU、内存和I/O设备；通信总线则用于设备间的通信。此外，总线还可以按照传输方向和数据类型进一步分类，如双向总线、单向总线、数据总线、地址总线和控制总线等。 3. **总线特性及性能指标**：总线的物理实现涉及到尺寸、形状、管脚数和排列顺序等，而其特性则包括传输速度、数据线数量、最大传输速率（如MBps）、同步或异步传输等。性能指标通常关注数据传输的效率和可靠性，如总线宽度、负载能力、并发性、仲裁机制等。 4. **总线标准**：为了确保不同厂商设备间兼容性，业界制定了多种总线标准，如ISA、EISA、VESA (LV-BUS)、PCI、AGP以及串行接口标准如RS-232和USB。这些标准定义了总线的电气特性、信号协议和机械规范。 5. **总线结构**：总线结构包括单总线、双总线、三总线和四总线等形式。单总线结构简单，但资源共享有限；双总线结构分为面向CPU和以存储器为中心两种，能提高系统效率；多总线结构则更复杂，但提供了更好的扩展性和灵活性。 6. **总线控制**：总线控制包括总线判优控制和总线通信控制两部分。总线判优控制决定了哪个设备可以访问总线，常见的方法有链式查询、计数器定时查询和独立请求方式。总线通信控制则确保数据传输的正确性和及时性，如同步通信、异步通信以及半同步通信，通过应答方式和仲裁机制来解决设备间的数据交换问题。 对于计算机组成原理的初学者来说，理解这些基本概念和原理至关重要，因为它们构成了计算机系统硬件通信的基础，有助于深入理解计算机系统的工作原理。