【总线的基本概念】
1.总线的定义
总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路，具有分时和共享两个特点
- 分时：指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果系统中有多个部件，则它们只能分时地向总线发送信息
- 共享：指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可以通过这组线路分时共享，在某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，但多个部件可以同时从总线上接收相同的信息
2.总线设备
总线上所连接的设备，按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备两种
- 主设备：总线的主设备是指获得总线控制权的设备
- 从设备：总线的从设备是指被主设备访问的设备，只能响应从主设备发来的各种总线命令
3.总线特性
- 机械特性：总线的尺寸、形状等
- 电气特性：总线的传输方向、有效的电平范围等
- 功能特性：每根总线的传输线的功能
- 时间特性：总线的信号和时序的关系
4.总线的猝发传输方式
在一个总线周期内传输存储地址连续的多个数据字的总线传输方式
【总线的分类】
按总线功能划分，总线分为以下三类：
- 片内总线：芯片内部的总线，是 CPU 芯片内部寄存器与寄存器之间、寄存器与 ALU 之间的公共连接线
- 系统总线：计算机系统内各功能部件（CPU、主存、VO 接口）之间相互连接的总线
- 数据总线：用来传输各功能部件之间的数据信息，它是双向传输总线，其位数与机器字长、存储字长有关
- 地址总线：用来指出数据总线上的源数据或目的数据所在的主存单元或 I/O 端口的地址，它是单向传输总线，地址总线的位数与主存地址空间的大小有关
- 控制总线：传输的是控制信息，包括 CPU 送出的控制命令和主存（或外设）返回 CPU 的反馈信号
- 通信总线：用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如远程通信设备、测试设备）之间信息传送的总线，通信总线也称为外部总线
按时序控制方式，总线分为以下两类：
- 同步总线：设备通过统一时钟进行同步，在规定节拍内进行总线操作
- 异步总线：设备无统一时钟，依靠各部件内定时装置进行总线操作
按数据传输格式，总线分为以下两类：
- 并行总线：每次传输多个二进制位，逻辑时序简单，信号线数量多，成本高，适合近距离传输
- 串行总线：每次传输一个二进制位，只需要一根线，成本低，适合长距离传输，但要进行数据拆卸与装配
【系统总线的结构】
单总线结构
单总线结构将 CPU、主存、I/O 设备（通过 I/O 接口）都挂在一组总线上，运行 I/O 设备之间、I/O 设备与主存之间直接交换信息
CPU 与主存、CPU 与外设之间可以直接进行信息交换，而无须经过中间设备的干预
该结构简单，成本低，易于接入新的设备，但带宽低、负载重，多个部件只能争用唯一的总线，且不支持并发传送操作
需要注意的是，各个功能部件通过数据总线连接形成的数据传输路径称为数据通路，其表示的是数据流经的路径，而数据总线是承载的媒介
双总线结构
双总线结构有两条总线，一条是主存总线，用于 CPU、主存和通道之间进行数据传送，另一条是 I/O 总线，用于多个外部设备与通道之间进行数据传送
该结构能将较低速的 I/O 设备从单总线上分离出来，实现存储器总线和 I/O 总线分离，但需要增加通道等硬件设备
三总线结构
三总线结构是在计算机系统各部件之间采用3条各自独立的总线来构成信息通路，这三条总线分别为主存总线、I/O 总线和直接内存访问 DMA 总线
主存总线用于 CPU 和内存之间传送地址、数据和控制信息，I/O 总线用于 CPU 和各类外设之间通信，DMA 总线用于内存和高速外设之间直接传送数据
该结构提高了 I/O 设备的性能，使其更快地响应命令，提高了系统吞吐量，但系统工作效率较低
【总线的性能指标】
1.总线的传输周期
又称为总线周期，指一次总线操作所需的时间（包括申请阶段、寻址阶段、传输阶段和结束阶段）
总线传输周期通常由若干个总线时钟周期构成
2.总线时钟周期
总线时钟周期即机器的时钟周期
计算机有一个统一的时钟，以控制整个计算机的各个部件，总线也要受此时钟的控制
3.总线的工作频率
总线上各种操作的频率，为总线周期的倒数，实际上指一秒内传送几次数据
若：
则：
4.总线的时钟频率
总线的时钟频率即机器的时钟频率，为时钟周期的倒数，即：
5.总线宽度
又称为总线位宽，它是总线上同时能够传输的数据位数，通常是指数据总线的根数
例如：$32$ 根称为 $32$位（bit）总线
6.总线带宽
6可理解为总线的数据传输率，即单位时间内总线上可传输数据的位数，通常用每秒钟传送信息的字节数来衡量，单位可用字节/秒（B/s）表示
7.总线复用
总线复用是指一种信号线在不同的时间传输不同的信息
该方式可以使用较少的线传输更多的信息，从而节省了空间和成本
8.信号线数
地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和称为信号线数
其中，总线的最主要性能指标为总线宽度、总线（工作）频率、总线带宽，总线带宽是指总线本身所能达到的最高传输速率，它是衡量总线性能的重要指标
例如：总线工作频率为 $22MHz$，总线宽度为 $16$ 位，则总线带宽为：
