通信總線

取地址，雖然是地址，但是cpu在取的時(shí)候只是數(shù)兒而已，所以是用數(shù)據(jù)總線
usb主要是通信功能，數(shù)據(jù)功能，通電……不至于

總線就是機(jī)器、部件、機(jī)器部件彼此通信的通道
分為串行通訊（單條1位寬，一位一位按照順序分時(shí)傳送）、并行通訊（比如八條線）
并行通訊適用于近距離的，前者是遠(yuǎn)距離，都是距離越遠(yuǎn)效率越低，短距離內(nèi)并行數(shù)據(jù)速率高

系統(tǒng)總線（數(shù)據(jù)總線）可以傳輸：指令、操作數(shù)（其實(shí)是一回事兒）

進(jìn)入cpu的只能是數(shù)據(jù)線
中斷類(lèi)型號(hào)：從外設(shè)到cpu，還是從數(shù)據(jù)總線進(jìn)去的，轉(zhuǎn)中斷處理
握手信號(hào)：控制總線來(lái)管理（層次更低）

tcp有鏈接，必須握手
udp無(wú)連接

cpu插板
引腳（就是一個(gè)通道或者說(shuō)是接口吧）（連接主線的接入點(diǎn)）
主存插板（內(nèi)存條）

總線特性

io插板
bus就在pcd板內(nèi)，線路板的作用歸結(jié)集成到一起
很多已經(jīng)直接將對(duì)應(yīng)的芯片安裝在主板上，很多插卡已經(jīng)做成了專(zhuān)用芯片，減少了插槽，使其結(jié)構(gòu)更加合理

機(jī)械特性
1.機(jī)械連接方式
電氣特性
2.每一根線上傳輸信號(hào)的方向和有效電平范圍，cpu發(fā)出的是輸出，送入的輸入，地址總線是單向輸出線，數(shù)據(jù)總線是雙向傳輸線，高電平是1，低電平是0，控制總線都是單向，有輸入和輸出
功能特性
3.每根傳輸線的功能，地址總線指出地址碼，數(shù)據(jù)總線傳遞數(shù)據(jù)，控制總線發(fā)出控制信號(hào)（向或是從cpu發(fā)出的）
時(shí)間特性
4.總線中的一根什么時(shí)間內(nèi)有效，有效時(shí)序

總線性能指標(biāo)：

總線寬度：數(shù)據(jù)線的根數(shù)
總線帶寬：?jiǎn)挝粫r(shí)間總線上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的位數(shù)，也即是每秒傳輸信息的字節(jié)數(shù)
標(biāo)準(zhǔn)傳輸率：每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)
時(shí)鐘同步/異步：同步或者不同步（與時(shí)鐘）
總線復(fù)用：分時(shí)復(fù)用地址線和數(shù)據(jù)線（地址接收，數(shù)據(jù)接收，數(shù)據(jù)發(fā)送）（歸根結(jié)底是因?yàn)榻邮瞻l(fā)送的借口復(fù)雜）（也就是地址線和數(shù)據(jù)線用一組物理線路）
信號(hào)線數(shù)：地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的總和
總線控制方式：并發(fā)、自動(dòng)、仲裁（處理同時(shí)請(qǐng)求）、邏輯、計(jì)數(shù)
負(fù)載能力：可以連接的擴(kuò)增電路板的數(shù)量
pcie、usb、agp、rs232是常見(jiàn)的總線

總線標(biāo)準(zhǔn)

crt顯示器

usb：即插即用，帶電操作，熱插拔
級(jí)聯(lián)方式連接多臺(tái)外設(shè)，一轉(zhuǎn)多
通信總線，連接不同外設(shè)
同時(shí)只能傳輸一位數(shù)據(jù)（因?yàn)槭谴械模?/p>

存儲(chǔ)總線可支持突發(fā)傳送方式（運(yùn)用局部性訪問(wèn)一部分地域，快于隨機(jī)訪問(wèn)（只是一個(gè)字節(jié)））（burst）
總線之間通過(guò)橋接器相連（控制器）
pci是串行

總線控制

多個(gè)部件同時(shí)提出總線請(qǐng)求——總線判優(yōu)控制——仲裁
bg——總線同意
br——總線請(qǐng)求
bs——總線忙

有無(wú)控制功能可以分為主設(shè)備和從設(shè)備

總線判優(yōu)控制分為集中式和分布式，前者將控制邏輯集中在一處，后者將控制邏輯分散在與總線連接的各個(gè)部件設(shè)備上

1鏈?zhǔn)讲樵?xún)中距離控制部件最近的設(shè)備具有最高的優(yōu)先級(jí)，只需幾根線就能實(shí)現(xiàn)優(yōu)先次序，容易擴(kuò)充設(shè)備，但對(duì)電路設(shè)備敏感，優(yōu)先級(jí)別低的設(shè)備很難獲得請(qǐng)求
2計(jì)時(shí)器定時(shí)查詢(xún)，br總線請(qǐng)求，總線控制部件接收到br請(qǐng)求信號(hào)后，其計(jì)數(shù)器開(kāi)始計(jì)數(shù)，通過(guò)地址線向設(shè)備發(fā)出地址信號(hào)，當(dāng)某個(gè)請(qǐng)求占用總線的設(shè)備地址與計(jì)數(shù)值一致時(shí)就獲得總線使用權(quán)，計(jì)數(shù)可以從0開(kāi)始，優(yōu)先次序被固定就不變，也可以從上一次終點(diǎn)開(kāi)始，即循環(huán)方法，此時(shí)設(shè)備使用總線的優(yōu)先級(jí)相等，初始值也可以從程序設(shè)置，對(duì)故障容錯(cuò)高
3獨(dú)立請(qǐng)求方式
設(shè)備請(qǐng)求時(shí)就發(fā)送信號(hào)，總線控制部件中有一排電路，可根據(jù)優(yōu)先次序確定響應(yīng)設(shè)備請(qǐng)求，響應(yīng)速度快，優(yōu)先次序控制靈活，但是控制線數(shù)量多，復(fù)雜
總而言之是鏈?zhǔn)绞莾筛?，?jì)數(shù)器查詢(xún)是 logn（允許接納的最大設(shè)備數(shù)），獨(dú)立請(qǐng)求是 2n

總線通信控制

先發(fā)送地址，然后是讀取允許的命令，然后是讀數(shù)據(jù)（這些都是發(fā)起），最后有結(jié)束時(shí)刻
發(fā)送地址，把數(shù)據(jù)放在總線上，開(kāi)始讀取，但是要維持?jǐn)?shù)據(jù)，寫(xiě)就是向低速設(shè)備上寫(xiě)
連續(xù)的時(shí)候只發(fā)起一個(gè)地址，其他就是讀的操作（操作要分開(kāi)）

眾多部件爭(zhēng)奪總線使用權(quán)的時(shí)候就應(yīng)該是按照優(yōu)先等級(jí)來(lái)解決，在通信時(shí)間上就應(yīng)該按照分時(shí)方式來(lái)處理，就是獲得使用權(quán)的先后順序
一次總線操作的時(shí)間就稱(chēng)之為總線操作，分為幾個(gè)階段
1.申請(qǐng)分配階段，由需要使用的模塊提出申請(qǐng)，然后總線的仲裁機(jī)構(gòu)決定
2.尋址階段，取得了使用權(quán)的模塊通過(guò)總線發(fā)出本次要訪問(wèn)的地址和有關(guān)命令，啟動(dòng)從模塊（也就是目標(biāo)）
3.傳數(shù)階段，主模塊和從模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，這個(gè)是經(jīng)由數(shù)據(jù)總線
4.結(jié)束階段，所有的主模塊信息從系統(tǒng)總線上撤除，也就讓出了總線使用權(quán)

解決問(wèn)題：如何讓雙方獲知傳輸開(kāi)始結(jié)束，通信雙方如何協(xié)調(diào)配合，
1.同步通信

通信雙方由統(tǒng)一時(shí)標(biāo)控制數(shù)據(jù)傳送稱(chēng)為同步通信，所謂時(shí)標(biāo)，由cpu的總線控制部件來(lái)發(fā)出，送到總線的所有部件上，也可以由各自的時(shí)序發(fā)生器來(lái)發(fā)出，但是必須由總線控制部件發(fā)出的時(shí)鐘信號(hào)對(duì)其進(jìn)行同步

cpu在t1上升沿發(fā)出了地址信息，在t2上升沿發(fā)出了讀命令（與地址信號(hào)相符合的輸入設(shè)備按照命令進(jìn)行一系列內(nèi)部操作，且必須在t3上升沿到來(lái)之前將cpu所需數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)總線上）；t3周期內(nèi)將數(shù)據(jù)線上的信息送到其內(nèi)部寄存器中，t4上升沿撤銷(xiāo)讀命令（輸入設(shè)備不再傳送數(shù)據(jù)，并且撤銷(xiāo)對(duì)數(shù)據(jù)總線的驅(qū)動(dòng)）
t1：主模塊發(fā)地址
t2：主模塊發(fā)讀命令（提供數(shù)據(jù)）
t3：從模塊提供數(shù)據(jù)（主模塊提出寫(xiě)命令，從模塊在規(guī)定時(shí)間內(nèi)將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫(xiě)到地址總線所指明的單元中）
t4：主模塊撤銷(xiāo)命令，從模塊撤銷(xiāo)數(shù)據(jù)（主模塊撤銷(xiāo)數(shù)據(jù)和命令）

優(yōu)點(diǎn)是規(guī)定明確、統(tǒng)一，配合簡(jiǎn)單一致，缺點(diǎn)是主從指甲你強(qiáng)制性同步，且必須在限定時(shí)間內(nèi)完成規(guī)定的要求，不同速度必須遷就慢速度，影響工作效率
同步通信一般用于總線長(zhǎng)度較短，各部件存取時(shí)間一致的場(chǎng)合
這種總線系統(tǒng)中，傳輸周期越短，數(shù)據(jù)線位數(shù)直接影響傳輸率

2.異步通信
克服了同步通信的缺點(diǎn)也就是它允許各個(gè)模塊的速度不一致，沒(méi)有公共的時(shí)鐘標(biāo)準(zhǔn)，不要求所有的部件嚴(yán)格的統(tǒng)一操作時(shí)間，采用應(yīng)答方式（握手），主模塊發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)時(shí)要等待從模塊反饋回來(lái)的響應(yīng)信號(hào)，再開(kāi)始通信，但是需要在主從之間加上應(yīng)答線
（1）不互鎖方式
主模塊發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)后，不必等待接收從模塊的回答信號(hào)，而是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，確認(rèn)從模塊已經(jīng)收到請(qǐng)求信號(hào)后，便撤銷(xiāo)請(qǐng)求信號(hào)；從模塊接收到了請(qǐng)求信號(hào)之后，在條件允許的時(shí)候發(fā)送回答信號(hào)，并且經(jīng)過(guò)一段時(shí)間（這段時(shí)間隨設(shè)備的不同而不同）確認(rèn)主模塊已經(jīng)收到了回答信號(hào)之后，自動(dòng)撤銷(xiāo)回答信號(hào)，也就是沒(méi)有互鎖關(guān)系
比如cpu向著主存寫(xiě)信息需要先后給出地址信號(hào)、寫(xiě)命令、寫(xiě)入數(shù)據(jù)就是這種方式
（2）
主模塊發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，必須等待接到從模塊的回答信號(hào)之后再撤銷(xiāo)請(qǐng)求信號(hào)，有互鎖關(guān)系，從模塊在接收到了請(qǐng)求信號(hào)之后發(fā)出回答信號(hào)，但是不必等待獲知主模塊的請(qǐng)求信號(hào)已經(jīng)撤銷(xiāo)，而是隔一段時(shí)間之后自動(dòng)撤銷(xiāo)其回答信號(hào)，沒(méi)有互鎖關(guān)系，也就是說(shuō)主模塊受到從模塊的鎖定而后者不必受到前者的鎖定，就稱(chēng)為是半互鎖方式
比如多機(jī)系統(tǒng)中某個(gè)cpu需要訪問(wèn)共享存儲(chǔ)器（供所有的cpu訪問(wèn)的存儲(chǔ)器），cpu發(fā)出訪存命令之后必須收到來(lái)自于存儲(chǔ)器未被占用的回答信號(hào)才能真正進(jìn)行訪存操作（但是共享存儲(chǔ)器因?yàn)楸容^屌就不需要）
（3）
主模塊發(fā)出請(qǐng)求信號(hào)，必須等從模塊的回答再撤銷(xiāo)，后者也是，這即是全互鎖，在網(wǎng)絡(luò)通信中，通信雙方采用的就是這種方式。

異步通信可以用于并行傳送和串行傳送

半同步通信
保留了同步通信的基本特點(diǎn)，地址命令數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)出時(shí)間都嚴(yán)格參照系統(tǒng)時(shí)鐘的某個(gè)前沿開(kāi)始，接收方都采用系統(tǒng)時(shí)鐘后沿來(lái)進(jìn)行判斷識(shí)別，也像異步通信一樣允許不同速度的模塊和諧工作，就增設(shè)了一條wait響應(yīng)信號(hào)線，采用插入時(shí)鐘等待周期的措施來(lái)協(xié)調(diào)通信雙方的配合問(wèn)題
主模塊：t1地址，t2命令，t3傳輸數(shù)據(jù)，t4結(jié)束傳輸，
但是從模塊速度慢無(wú)法在t3提供數(shù)據(jù)，就必須在t3之前通知主模塊給出低電平信號(hào)，插入一個(gè)等待周期tw（與時(shí)鐘周期同寬度），不立即從數(shù)據(jù)線上取數(shù)，若是還是低就再插，
t1：主模塊發(fā)出地址信息
t2：主模塊發(fā)出命令
t3w：低電平進(jìn)入等待
t3：從模塊提供數(shù)據(jù)
t4：主模塊撤銷(xiāo)讀命令，從模塊撤銷(xiāo)數(shù)據(jù)

適用于系統(tǒng)工作速度不高但是又包含了許多工作速度差異較大的設(shè)備組成的簡(jiǎn)單系統(tǒng)，比起異步通信簡(jiǎn)單，在全系統(tǒng)內(nèi)各模塊在統(tǒng)一的系統(tǒng)時(shí)鐘控制下同步工作，可靠性高，同步結(jié)構(gòu)較為方便，缺點(diǎn)是對(duì)于系統(tǒng)時(shí)鐘頻率要求不能太高，所以整體速度慢

忙碌是所有靈感和可能性的敵人，身為一個(gè)健全健康的人，我們應(yīng)該允許自己賦予自己以“空閑”的權(quán)利，否則的話，我們就跟慌不擇路的行尸走肉沒(méi)有任何區(qū)別

4.分離式通信
以上三種通信方式都是從主模塊發(fā)出地址和讀寫(xiě)命令開(kāi)始，直到數(shù)據(jù)傳輸結(jié)束，在整個(gè)傳輸周期中，系統(tǒng)總線的使用權(quán)完全由占有使用權(quán)的主模塊和由它所選定的從模塊占據(jù)，進(jìn)一步分析讀命令傳輸周期，發(fā)現(xiàn)除了申請(qǐng)總線這一階段，其余時(shí)間主要花費(fèi)在3方面
1.主模塊通過(guò)傳輸總線向從模塊發(fā)送地址和命令
2.從模塊按照命令進(jìn)行命令進(jìn)行讀數(shù)據(jù)的必要準(zhǔn)備
3.從模塊經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)總線向著主模塊提供數(shù)據(jù)
由2可見(jiàn)，對(duì)于系統(tǒng)總線，從模塊內(nèi)部讀數(shù)據(jù)過(guò)程沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的信息傳輸，總線是空閑的，為了克服利用，在大型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，總線的負(fù)載已處于飽和狀態(tài)，充分挖掘系統(tǒng)總線每個(gè)瞬間的潛力，對(duì)于提高系統(tǒng)性能能夠起到極大的作用，為此人們又提出了分離式的通信方式，使一個(gè)傳輸周期分解為兩個(gè)子周期，第一個(gè)周期中，主模塊a在獲得總線使用權(quán)后將命令地址和其他相關(guān)信息包括編號(hào)發(fā)布到系統(tǒng)總線上（當(dāng)有多個(gè)主模塊的時(shí)候這個(gè)編號(hào)就很重要了），經(jīng)過(guò)總線傳輸之后，就由相關(guān)的模塊b接收下來(lái)，這個(gè)發(fā)布信息只占用很短的時(shí)間，發(fā)送之后立即放棄總線使用權(quán)，以便其他模塊使用，在第二周期中，b模塊收到相關(guān)信號(hào)后，選擇譯碼讀取，將所需數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好，申請(qǐng)總線使用權(quán)，獲準(zhǔn)之后就將a的編號(hào)，b的地址，a所需的數(shù)據(jù)等送到總線上，由a接收，兩個(gè)周期都是單向的信息流，每個(gè)模塊都是主模塊

特點(diǎn)
1.各模塊都需要提出申請(qǐng)
2.得到總線使用權(quán)之后必須在限定的時(shí)間內(nèi)向著對(duì)方發(fā)送信息，采用同步方式，不再等待對(duì)方的回答信號(hào)
3.準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的過(guò)程中都不占用總線，可以接受其他模塊的請(qǐng)求。
4.占用的時(shí)候都在做有效工作，發(fā)送命令或者是數(shù)據(jù)，沒(méi)有等待，充分利用了占用，實(shí)現(xiàn)了總線在多個(gè)主、從模塊間進(jìn)行信息交叉重疊并行式傳送

終于到了這里了，話說(shuō)令我震驚的是一節(jié)課的內(nèi)容我竟然花了足足有三四天的時(shí)間來(lái)整理筆記，但是同時(shí)我也能夠明顯地感覺(jué)到，現(xiàn)在對(duì)于知識(shí)的學(xué)習(xí)效率要比起以前高得多，以前總是要不做要不不做，總是沒(méi)有模糊的時(shí)候，但是現(xiàn)在，卻是能夠放慢自己的節(jié)奏，以前覺(jué)得自己每一天活完了之后都看不到第二天的太陽(yáng)，現(xiàn)在卻不再抱有恐懼

《狐妖小紅娘》中南國(guó)皇帝說(shuō)過(guò)一句話：“年輕人不喜歡吃苦，只會(huì)拼命”
我想背后的意思就是，接受沒(méi)有奇跡的生活吧，只有接受暫且茍且的現(xiàn)在，未來(lái)才有期望的價(jià)值。

今天來(lái)復(fù)習(xí)最后一點(diǎn)知識(shí)也就是關(guān)于總線結(jié)構(gòu)的地方。
通常分為單總線結(jié)構(gòu)和多總線結(jié)構(gòu)
1.單總線結(jié)構(gòu)
將cpu、主存、io設(shè)備都掛在一組總線上，允許彼此之間直接交換信息，也便于擴(kuò)充，所有的傳送都通過(guò)這組，極易形成計(jì)算機(jī)瓶頸，也不允許兩個(gè)以上部件同時(shí)傳輸信息，會(huì)影響工作效率的提高
被小型微型計(jì)算機(jī)使用
在外部設(shè)備隨著種類(lèi)數(shù)量變多而對(duì)數(shù)據(jù)傳輸數(shù)量和速度要求變高的時(shí)候，如果仍然采用單總線結(jié)構(gòu)，總線發(fā)出的控制信號(hào)依次到達(dá)很多個(gè)設(shè)備延遲時(shí)間就會(huì)影響工作效率，在數(shù)據(jù)傳輸量和速度要求不高的情況下，增加總線寬度和提高傳輸速率來(lái)解決，但是要求高的時(shí)候只能使用多總線結(jié)構(gòu)

2.多總線結(jié)構(gòu)
雙總線結(jié)構(gòu)，將io設(shè)備分離出來(lái)，通過(guò)通道與總線相連，cpu將一部分功能給通道，具有管理功能，完成外部設(shè)備與主存間的數(shù)據(jù)傳送，用于大中型計(jì)算機(jī)將io設(shè)備分類(lèi)，主存總線用于cpu和主存之間傳輸，io總線供應(yīng)cpu和io設(shè)備傳遞信息，dma用于高速io設(shè)備，任意時(shí)刻只能使用一種總線，主存和dma不能同時(shí)對(duì)主存進(jìn)行存取，io總線只有cpu執(zhí)行io指令時(shí)用到

或者：
處理器與cache之間有局部總線，將兩者與設(shè)備連接（局部io控制器），cache也直接連接到系統(tǒng)總線上，就可以直接與主存交換信息，io設(shè)備與主存也不必通過(guò)cpu，而是擴(kuò)展總線，通過(guò)擴(kuò)展總線上的各類(lèi)接口與io設(shè)備相連，可以支持兩種總線之間的信息傳遞，效率提高

四總線結(jié)構(gòu)（反正你要玩兒死我是吧?。?br> 增加了一條高速總線，掛接了一些高速io設(shè)備，通過(guò)cache控制機(jī)構(gòu)中的高速總線或是高速緩沖器與系統(tǒng)總線和局部總線連接，使得這些高速設(shè)備與cpu更密切，而低速依然是擴(kuò)展總線，并且由控制之下與高速總線相連，高速設(shè)備可以很少依賴(lài)又更貼近c(diǎn)pu，各自的效率提高，cpu、高速總線、各自信號(hào)線定義可以完全不同，改變結(jié)構(gòu)也不會(huì)影響高速總線的工作