第3章 总线

总线的定义

为多个部件 分时共享 公共信息传送线路。

系统之间、模块之间、芯片内部用来传递信息信号线集合。

共享

总线上可连接多个部件 各部件间相互交换信息 都可通过总线来。

分时

同一时刻 总线上只能传 一个部件信息。

采用标准总线的优点

简化系统软硬件设计

从硬件角度来看，厂家根据严格的总线定义标准，设计制作各种模块(板)。用户可根据自己的需要进行选购或者自行设计制作符合要求的应用系统，简化了系统设计。

硬件的模块化和标准化也使软件系统的设计和调试得到了简化。

简化系统结构、提高可靠、可维性

由于采用了标准总线，各模块(板)通过总线的连接就可构成微型计算机的硬件系统。工作可靠便于维护。

便于系统扩充

对于采用标准总线构成的微型计算机，要扩充系统规模是很容易的，只要按要求加插模块(板)即可达到扩充的目的。

便于系统更新

新的器件只要按照总线的标准生产就可以达到微机系统的不断更新和扩充。

总线操作过程

总线请求和仲裁阶段

当系统总线上接有多个总线主模块时,需要使用总线的主模块提出总线申请。

由总线仲裁机构确定后把下一个传输周期的总线使用权分配给哪一个申请者。如果系统总线上只有一个总线主模块,就不需要这一阶段。

数据传送阶段

主模块和从模块进行数据交换,数据由源模块发出经数据总线传送到目的模块(从模块)。

寻址阶段

获得总线使用权的主模块通过总线发出本次需要访问的从模块的存储地址或I/0端口地址及有关操作命令,以启动参与本次传输的从模块。

结束阶段

主从模块的有关信息均从系统总线上撤除，让出总线，以便其他主模块使用总线。

总线的通信方式

传输:通常是单向的，没有反馈或确认机制。关注数据从一个地方到另一个地方的移动。

通信:通常是双向的，涉及发途方和接收方之间的反馈和确认。强调交互、解释和控制数据的过程。

同步通信方式(同步传输，无应答式通信):

总线上的各个部件(模块)使用总线进行信息传输时都是在统一的时钟信号控制下步调一致地进行，从而实现整个系统工作的同步。

实现同步的统一时钟信号有两种方法，

一是由CPU总线控制部件发送到每个部件(模块)为所有部件共享;

二是由每个部件(模块)自带时钟脉冲，但都必须由系统时钟同步。

部件在发送信息和接收信息时，都由统一的时钟规定，包括每一步的起止时间。

同步传输速率较高，总线所连各部件工作速度比较接近的场合。采用同步方式的总线也称为同步总线。

异步通信方式:

异步通信方式(应答方式):总线上的部件(模块)使用总线进行信息传送时不在统一的时钟信号控制下，通信双方(主、从模块间)采用“请求”(Request)和“应答(Acknowledge)方式进行传输，不依赖于公共时钟。

当源部件发出信息时，待收到目的部件确认信号后，才能进行通信，在通信的每个进程都有应答，彼此进行确认。

异步通信方式的数据传输效率低于同步通信，但对收发时钟要求不高。