| 总线知识点维度 | 具体内容（408 核心考点） |
|---|---|
| 总线的定义 | 多个部件 / 设备之间共享的传输介质，用于在部件间传递数据、地址、控制信号（对应选项 A）。 |
| 总线的分类（按定时方式） | - 同步总线 ：由统一时钟信号定时，时钟频率≠总线事务的工作频率（一次事务可能占多个时钟周期）；- 异步总线 ：由握手信号（如请求 / 应答）定时，一次握手完成一个总线事务（通常传输多位数据，而非 1 位）。 |
| 总线事务的类型 | - 普通事务 ：单次地址 + 单次数据传输；- 突发（Burst）事务：传输 1 次地址后，连续传输多个数据。 |
| 总线的功能信号 | 总线包含三类信号：1. 地址总线 ：传输设备 / 存储单元的地址；2. 数据总线 ：传输数据（位数 = 总线宽度）；3. 控制总线：传输控制信号（如同步时钟、异步握手信号、读写命令等）。 |
| 总线的性能指标 | - 总线宽度：数据总线的位数（如 32 位、64 位）；- 总线频率：同步总线的时钟频率；- 总线带宽：单位时间传输的最大数据量（带宽 = 总线宽度 × 总线频率 / 8）。 |
| 知识模块 | 核心知识点 | 详细说明与要点 |
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| 1. 总线基本概念 | 定义 | 计算机系统中连接各功能部件（CPU、主存、I/O设备等），用于进行信息传输的一组共享公用通路。 |
| 特点 | 共享性 ：多个部件可连接至同一总线； 分时性：某一时刻只允许一个部件向总线发送信息。 | |
| 总线设备 | 主设备 ：获得总线控制权，可发起总线传输（如CPU、DMA控制器）。 从设备：响应主设备发出的总线命令，只能被动接收（如内存、I/O接口）。 | |
| 2. 总线分类（按层次/功能） | 片内总线 | CPU芯片内部，连接寄存器、ALU等部件。 |
| 系统总线 | 计算机系统内各主要功能部件（CPU、主存、I/O接口）之间的互联总线。 • 数据总线 ：双向，传输数据信息，宽度决定每次传输数据位数。 • 地址总线 ：单向（CPU发出），传输地址信息，宽度决定可寻址空间大小。 • 控制总线：传输控制、时序和状态信号（如读/写、中断请求、总线请求等）。 | |
| 通信总线（I/O总线） | 用于计算机系统之间或计算机与外部设备（如U盘、显示器）之间的通信。如USB、PCIe、SATA等。 | |
| 3. 总线性能指标 | 总线时钟频率 | 总线工作的时钟频率，单位MHz或GHz。 |
| 总线宽度 | 数据总线的位数，单位bit。如32位、64位。 | |
| 总线带宽 | 单位时间内总线上可传输的数据量 ，是总线的核心性能指标。 计算公式 ：总线带宽 = (总线宽度/8) × 总线时钟频率 × 传输次数/时钟周期 • 对于同步总线：传输次数/时钟周期通常为1（单沿采样）或2（双沿DDR采样）。 • 例题：总线频率33MHz，宽度32位，每个时钟周期传输一次数据，则带宽 = (32b/8) × 33MHz × 1 = 132 MB/s。 | |
| 总线复用 | 为减少引脚数，同一组信号线在不同时间传输不同信息（如地址与数据分时复用）。 | |
| 信号线数 | 地址、数据、控制总线线数的总和。 | |
| 4. 总线标准（举例） | 系统总线标准 | PCI ：并行总线，支持即插即用，曾是主流系统总线。 PCI Express ：串行、点对点、高速差分信号 的现代标准，采用通道（Lane） 概念和分层模型（事务层、数据链路层、物理层），性能远超PCI。 |
| 设备总线标准 | USB ：通用串行总线，支持热插拔，采用分时复用 和轮询 机制。 SATA：串行ATA，用于连接存储设备。 | |
| 5. 总线操作与定时 | 总线周期 | 完成一次完整总线操作（如读/写内存）所需的时间，通常包含多个时钟周期。 |
| 定时方式 | 同步定时 ：由统一时钟信号控制操作，双方在规定时钟沿完成动作。简单、速度快 ，但时钟漂移会限制总线长度。 异步定时 ：采用握手（Handshake）信号 （如请求Req、应答Ack）控制时序。可靠性高、适应不同速度设备，但控制复杂、速度较慢。 | |
| 总线传输阶段 | 1. 申请分配阶段 ：主设备申请总线使用权（总线仲裁）。 2. 寻址阶段 ：主设备通过地址总线发出从设备地址及相关命令。 3. 传输阶段 ：主从设备进行数据交换。 4. 结束阶段：释放总线控制权。 | |
| 6. 总线仲裁 | 集中式仲裁 | 由一个中央总线仲裁器 负责分配总线使用权。常见三种策略： • 链式查询 ：优先级固定（离仲裁器越近越高），电路简单，对电路故障敏感。 • 计数器定时查询 ：优先级可通过计数器初值动态设置，灵活性好。 • 独立请求：每个主设备有独立的请求/应答线，响应快、优先级灵活，但线数多、控制复杂。 |
| 分布式仲裁 | 无中央仲裁器，每个主设备都有自己的仲裁逻辑和唯一ID，通过监听总线状态竞争使用权（如CAN总线）。 | |
| 7. 总线事务与传输模式 | 读事务/写事务 | 最基本的事务类型，完成从设备到主设备或主设备到从设备的数据传输。 |
| 突发（猝发）传输 | 一次地址周期后，连续传输多个数据字。用于高效填充缓存行等场景。 | |
| 总线复用传输 | 利用同一组物理线路分时传输地址和数据，节省引脚。 | |
| 分离事务传输 | 将一次事务分解为请求子事务 和响应子事务 ，中间总线可被释放用于其他传输，提高总线利用率。现代高性能总线（如PCIe）普遍采用。 |
总线带宽计算：务必掌握公式，注意单位转换（bit到Byte），以及是否双沿（DDR）传输。
三种集中仲裁方式对比：理解工作原理，能画出逻辑示意图，并分析优缺点。
同步与异步定时：理解本质区别，能根据时序图分析操作过程。
现代总线技术特点 ：重点理解PCIe的串行点对点架构、分层模型，以及与旧式并行总线（如PCI）的根本区别。
总线周期与时钟周期：区分概念，一个总线周期通常包含多个时钟周期（如寻址、传输各需若干时钟）。