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系统总线三大类别解析

ISA、PCI、USB三大总线的优缺点是什么?

ISA总线:

优点:简单(设计容易,与处理器紧密相连,I/O方便,组织灵活)

缺点:占用资源(最大缺点),速度慢,只能用于传输成为对速度要求不高的情况。




优点:1.性能优良2.支持总线主控模式,同步操作。
5、自动配置;即插即用;6、适用于多种车型;7、良好的灵活性和兼容性。
8、成本低、效率高。


缺点:1、不能热插拔。
2、总线负载小,不能超过7。
另外,引脚数量较少,导致I/O接口扩展困难。
PCI总线的插座为插槽结构,不稳定,散热较差。
4、使用共享总线机制会导致总线争用问题。




USB总线:

优点:1.可以热插拔,省去了“先关闭并口和串口,连接电缆,然后打开”的动作;2、系统总线供电,功耗低设备无需外部供电,采用低功耗器件,可支持5V/500mA供电3.支持设备多,支持鼠标、键盘、打印机等多种设备;4.扩展方便,可连接多个设备,最高可达127Mbps;6.设备连接方便,支持USBOTGPoint-to点对点通讯,如直接连接数码相机和打印机,无需PC

缺点:1.供电能力:如果设备的供电电流外围设备大于500mA,设备必须外接电源2.传输距离,USB总线最大连接长度5m,即使通过HUB延长,最长也不会超过30米。

什么是计算机中的高速公路-总线?

现代计算机运行的核心是冯·诺依曼架构,它巧妙地通过总线系统协调各个组件的高效通信。
总线就像电子世界中的高速公路一样,连接CPU、内存和I/O设备。
它将N^2的复杂通信问题简化为简单的N级连接,极大地提高了计算机的效率。
总线分为三类:片内总线(芯片内)、通信总线(系统间)和系统总线。
系统总线包括决定计算机核心性能的数据、地址和控制。

字长和字节:计算机的基本存储单位是至少有8位的字节(1字节)。
常见的字长有32位和64位,影响数据处理速度和内存。

数据总线:数据传输的关键。
位宽对应于CPU位宽或机器字长。
例如,8位宽的数据总线可以传输1个字节,但现代CPU不同,例如32位CPU可以传输4个字节。

地址总线:传输内存地址。
例如,对于16位CPU和16位地址总线,最大寻址可以达到64KB。

CPU和内存:CPU的寻址能力是由地址总线决定的,与其本身的位宽无关。
例如,32位CPU可以通过16位地址总线扩展到4GB内存,但受到地址线数量的限制。

控制总线:双向传输控制信号,使CPU能够精确控制外部设备。
它是系统协调的核心。

共享与分时:总线设计遵循共享原则,但也必须考虑到分时,保证同一时刻只有一个组件可以发送数据,其他组件充当接收者。

总线结构的演变:从早期的单总线结构(所有设备共用一条总线)到双总线结构(解决I/O速度慢的问题)再到三总线结构(例如引入DMA总线以提高数据传输效率),每一步都体现了技术进步。

DMA:DMA(直接内存访问)使用专用控制器实现内存和I/O设备之间的高效交互,减少CPU干预,显着提高系统效率。

总线控制与仲裁:DMA和CPU快速切换总线控制权,DMA总线的引入保证了数据的正确传输,提高了系统的并发性能。

性能指标:总线的性能通过传输周期、时钟周期、工作频率、位宽(带宽)、复用和信号线数量等关键参数来衡量。
带宽是效率的重要指标,例如:B.22MHz16位总线可提供44MB/s的数据传输速率。

对总线技术的详细考察可以在经典著作《深入理解计算机系统》和《计算机组成原理》中找到。
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