系統匯流排
匯流排
連線各個部件的資訊傳輸線，是各個部件共享的傳輸介質
結構
- 單匯流排
- 面向 CPU 的雙匯流排
- 以儲存器為中心的雙匯流排
- 三匯流排
- 三匯流排的又一形式
- 四匯流排
分類
- 片內匯流排：晶片內部的匯流排
- 系統匯流排：計算機各部件之間的資訊傳輸線
\[ \begin{cases}
資料匯流排 & 雙向 \quad 與機器字長、儲存字長有關\\
地址匯流排 & 單向 \quad 與儲存地址、I/O地址有關\\
控制匯流排 & 有出（中斷請求、匯流排請求）有入（儲存器讀寫，匯流排允許、中斷確認）
\end{cases}
\]
- 通訊匯流排：用於計算機系統之間或計算機系統與其他系統之間的通訊
\[傳輸方式
\begin{cases}
序列通訊匯流排\\
並行通訊匯流排
\end{cases}
\]
物理實現
特性
- 機械特性：尺寸、形狀、管腳數及排列順序
- 電氣特性：傳輸方向和有效的電平範圍
- 功能特性：每根傳輸線的功能（地址、資料和控制）
- 時間特性：訊號的時序關係
效能指標
- 匯流排寬度：資料線的根數
- 標準傳輸率：每秒傳輸的最大位元組數（MBps）
- 時鐘同步/非同步 ： 同步、不同步
- 匯流排複用：地址線與資料線複用
- 訊號線數：地址線、資料線和控制線的總和
- 匯流排控制方式：突發、自動、仲裁、邏輯、計數
- 其他指標：負載能力
標準
\[\begin{array}{|c|c|c|c|}
\hline
匯流排標準 & 資料線 & 匯流排時鐘 & 貸款\\
\hline
ISA & 16 & 8MHz(獨立) & 16 MBps\\
\hline
EISA & 32 & 8MHz(獨立) & 33 MBps\\
\hline
VESA & 32 & 32MHz(cpu) & 132 MBps\\
\hline
PCI & 32/64 & 33/66 MHz(獨立) & 132/528MBps\\
\hline
AGP & 32 & 66.7/133MHz(獨立) & 266/533MBps\\
\hline
RS-232 & 序列通訊匯流排標準 & 資料終端裝置和 & 資料通訊裝置之間的標準介面\\
\hline
USB & 序列介面匯流排標準 & 帶(普通無)遮蔽雙絞線 & 1.5/12Mbps(1.0) 480Mbps(2.0)\\
\hline
\end{array}
\]
匯流排控制
匯流排判優控制
基本概念
- 主裝置（模組）對匯流排有控制權
- 從裝置（模組）響應從主裝置發來的匯流排命令
\[\begin{cases}
集中式 &
\begin{cases}
鏈式查詢\\
計數器定時查詢\\
獨立請求方式
\end{cases}\\
分散式
\end{cases}
\]
鏈式查詢方式
計數器定時查詢方式
獨立請求方式
匯流排通訊控制
目的
解決通訊雙方協調配合問題
匯流排傳輸週期
\[匯流排傳輸週期
\begin{cases}
申請分配階段 & 主模組申請，匯流排仲裁決定\\
定址階段 & 主模組向從模組給出地址和命令\\
傳數階段 & 主模組和從模組交換資料\\
結束階段 & 主模組撤銷有關資訊
\end{cases}
\]
匯流排通訊方式
\[匯流排通訊方式
\begin{cases}
同步通訊 & 由統一時標控制資料傳送\\
非同步通訊 & 採用應答方式，沒有公共時鐘標準\\
半同步通訊 & 同步、非同步結合\\
分離式通訊 & 充分挖掘系統匯流排每個瞬間的潛力
\end{cases}
\]
同步式資料輸入
同步式資料輸出
非同步通訊![[Pasted image 20240614194544.png]]
半同步通訊（同步、非同步結合）
\[\begin{cases}
同步 &
\begin{cases}
傳送方用系統時鐘前沿發訊號\\
接收方用系統時鐘後沿判斷和識別
\end{cases}\\
非同步 &
\begin{cases}
允許不同速度的模組和諧工作\\
增加一條等待響應訊號（\overline{WAIT}）
\end{cases}
\end{cases}
\]
以輸入資料為例的半同步通訊時序
- \(T_1\) 主模組發地址
- \(T_2\) 主模組發命令
- \(T_w\) 當 \(\overline{WAIT}\) 為低電平時，等待一個 T
- \(T_w\) 當 \(\overline{WAIT}\) 為低電平時，等待一個 T
- ……
- \(T_3\) 從模組提供資料
- \(T_4\) 從模組撤銷資料，主模組撤銷命令
分離式通訊
充分挖掘系統匯流排每個瞬間的潛力，一個匯流排傳輸週期
\[\begin{cases}
子週期1 & 主模組申請佔用匯流排，使用完後即放棄匯流排的使用權\\
子週期2 & 從模組申請佔用匯流排，將各種資訊送至匯流排上
\end{cases}
\]
特點
- 各模組有權申請佔用匯流排
- 採用同步方式通訊，不等對方回答
- 各模組準備資料時，不佔用匯流排
- 匯流排被佔用時，無空閒
- 充分提高了匯流排的有效佔用