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總線操作和定時

占用總線的一堆設備如何進行數據傳輸🦣？—— 這涉及到總線操作和定時🧘🏽。

一、總線傳輸的四個階段

總線周期的四個階段

1）申請分配階段：由需要使用總線的主模塊（或主設備）提出申請👇🏿，經總線仲裁機構決定將下一傳輸周期的總線使用權授予某一申請者🧑🏼‍🤝‍🧑🏼。也可將此階段細分為傳輸請求和總線仲裁兩個階段🛀🏽。

2）尋址階段🐙：獲得使用權的主模塊通過總線發出本次要訪問的從模塊的地址及有關命令，啟動參與本次傳輸的從模塊。

3）傳輸階段💵：主模塊和從模塊進行數據交換🔋，可單向或雙向進行數據傳送👩‍🦼‍➡️。
4）結束階段：主模塊的有關信息均從系統總線上撤除🙏，讓出總線使用權。

二、總線定時

總線定時是指總線在雙方交換數據的過程中需要時間上配合關系的控制，這種控制稱為總線定時🎖🛌，它的實質是一種協議或規則☠️。

1. 同步定時方式(同步通信)

同步定時方式是指總線控制器采用一個統一的時鐘信號來協調發送和接收雙方的傳送定時關系🧑🏻‍🦱。

若幹個時鐘產生相等的時間間隔，每個間隔構成一個總線周期。

在一個總線周期中，發送方和接收方可進行一次數據傳送🧑🏿‍🎨。
因為采用統一的時鐘，每個部件或設備發送或接收信息都在固定的總線傳送周期中🧑🏻‍✈️，一個總線的傳送周期結束🫰🏻，下一個總線傳送周期開始。

優點🔀：傳送速度快，具有較高的傳輸速率；總線控制邏輯簡單。

缺點：主從設備屬于強制性同步；不能及時進行數據通信的有效性檢驗，可靠性較差。 同步通信適用于總線長度較短及總線所接部件的存取時間比較接近的系統。

2.異步定時方式(異步通信)

在異步定時方式中，沒有統一的時鐘，也沒有固定的時間間隔🖇，完全依靠傳送雙方相互制約的“握手”信號來實現定時控制。

主設備提出交換信息的“請求”信號🚕，經接口傳送到從設備♤；從設備接到主設備的請求後👩🏼‍🦱，通過接口向主設備發出“回答”信號。

根據“請求”和“回答”信號的撤銷是否互鎖，分為以下3種類型。 
1）不互鎖方式2）半互鎖方式3）全互鎖方式
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• 優點：總線周期長度可變，能保證兩個工作速度相差很大的部件或設備之間可靠地進行信息交換，自動適應時間的配合。

• 缺點🛕：比同步控制方式稍複雜一些🧑🏼，速度比同步定時方式慢。

3. 半同步通信

半同步通信🔍：統一時鐘的基礎上🗞，增加一個**“等待”響應信號**$\overline{WAIT}$

4. 分離式通信

上述三種通信的共同點🧺，一個總線傳輸周期（以輸入數據為例）

• 主模塊發地址 、命令 【使用總線】
• 從模塊准備數據 【不使用總線 總線空閑 】
• 從模塊向主模塊發數據 【使用總線】

分離式通信的一個總線傳輸周期

特點：

1. 各模塊均有權申請占用總線

2. 采用同步方式通信，不等對方回答

3. 各模塊准備數據時🚵🏼‍♂️，不占用總線

4. 總線利用率提高

三、總線標准

總線標准是國際上公布或推薦的互連各個模塊的標准👨🏼‍🎓，它是把各種不同的模塊組成計算機系統時必須遵 守的規範。按總線標准設計的接口可視為通用接口，在接口的兩端👨‍👦，任何一方只需根據總線標准的要求完成自身方面的功能要求，而無須了解對方接口的要求🤸🏻‍♂️。

根據總線在計算機系統中的位置，可分為

• 系統總線🖋：通常與CPU直接相連🔜，用于連接CPU與北橋芯片🚸、或CPU與主存等

• 局部總線：沒有直接與CPU連接🚱，通常是連接高速的北橋芯片，用于連接了很多重要的硬件部件（如顯 卡、聲卡等）

• 設備總線🦤、通信總線：通常由南橋芯片控制，用于連接計算機與計算機，或連接計算機與外部I/O設備

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作者：何為xl