第六章系统总线

第一节总线的基本概念 一、总线的分类

1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。 2．系统总线：连接计算机系统中各个功能模块或设备的总线，作为计算机硬件系统的主干。 3．内部总线：连接CPU内部各部件的总线。 4．总线的分类：

①按传送格式分为：串行总线、并行总线； ②按时序控制方式分为：同步总线、异步总线；

③按功能分为：系统总线、CPU内部总线、各种局部总线。

④按数据传输方向分为：单工总线和双工总线，双工总线又分为半双工总线和全双工总线。 历年真题

1．总线：计算机中连接功能单元的公共线路，是一束信号线的集合，包括数据总线、地址总线和控制总线。（2001年） 2．下列说法中正确的是（）。（2003年）

A．半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息 B．半双工总线只能在一个方向上传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息 C．半双工总线可以在两个方向上轮流传输信息，全双工总线可以在两个方向上同时传输信息

D．半双工总线可以在两个方向上同时传输信息，全双工总线可以在两个方向上轮流传输信息

【分析】根据总线上信号的传递方向，总线可分为单向传输（单工）总线和双向传输（双工）总线，而双工总线又可分为半双工总线和全双工总线。其中单工总线只能向一个方向传递信号，半双工总线可以在两个方向上轮流传递信号，全双工总线可以在两个方向上同时传递信号。

【答案】C

二、总线的信息传输方式

1．串行传输：是指数据的传输在一条线路上按位进行。（只需一条数据传输线，线路的成本低，适合于长距离的数据传输）。在串行传输时，被传输的数据在发送设备中进行并行到串行的变换，在接收设备中进行串行到并行的变换。

2．并行传输：每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。

3．复合传输：又称总线复用的传输方式，它使不同的信号在同一条信号线上传输，不同的信号在不同的时间片中轮流地身总线的同一条信号线上发出。（它与并串传输的区别在于分时地传输同一数据源的不同信息。）

4．消息传输方式：总线的信息传输方式之一，将总线需要传送的数据信息、地址信息、和控制信息等组合成一个固定的数据结构以猝发方式进行传输。 历年真题

1．串行总线主要用于（）。（2002年）

A．连接主机与外围设备 B．连接主存与CPU

C．连接运算器与控制器 D．连接CPU内部各部件

【分析】串行通信方式由于其信息传送速度慢、信息传送的距离较长、所使用的信号线数量

较少等特点，主要用于连接主机和慢速的外围设备，例如主机与串行鼠标之间的信息传送。 【答案】A

2．不同信号在同一条信号线上分时传输的方式称为（）。（2005年） A．总线复用方式 B．并串行传输方式 C．并行传输方式 D．串行传输方式 【分析】串行传输是指数据的传输在一条线路上按位进行。并行传输是每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。不同信号在同一条信号线上分时传输的方式称为总线复用方式。 【答案】A

3．什么是串行总线?什么是并行总线?试比较它们的应用场合。（2004年、2008年）

【答案】串行总线的数据传输是在一条线路上按位进行。线路成本低，传送速度慢。适用场合：主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传送。

并行总线的每个数据位都需要单独一条传输线，所有的数据位同时进行传输。线路成本高，传送速度快。适用场合：短距离的高速数据传输。 三、总线的通信定时方式

1．同步通信：所有的设备都从一个公共的时钟信号中获得定时信息。适合各设备速度固定且一致（或差异不大）的场合。

2．异步通信：使用一个在CPU和设备之间的“握手”信号，去除了公共的时钟信号，从而使得操作变成异步的。有非互锁、半互锁、全互锁三种类型。适合：各设备速度差异较大的场合。 历年真题

1．在不同速度的设备之间传送数据，（）。（2001年）

A．必须采用同步控制方式 B．必须采用异步控制方式 C．可以选用同步方式，也可选用异步方式 D．必须采用应答方式 【分析】在不同速度的设备之间进行数据传送，既可以使用同步方式，也可以使用异步方式。异步方式主要是用于在不同的设备之间进行通信，而如果两种速度的设备使用同一个时钟信号进行控制，采用同步的数据传送方式，同样可以进行数据的传送，只是快速设备的速度性能发挥不出来。 【答案】C

2．异步传送方式常用于（）中，作为主要控制方式。（2002年） A．微型机的CPU内部控制 B．硬连线控制器 C．微程序控制器 D．串行I/O总线 【分析】异步传输方式主要用于控制两种速度有一定差别的设备的信息传送，一般用在快速CPU与慢速的外设之间进行串行通信的场合。 【答案】D

3．串行通信只能采用异步方式。（2003年）

【分析】串行通信是指数据的传输是在一条传输线路上按位进行，它可以采用异步方式，也可以采用同步方式。采用异步方式时，发送与接收设备之间采用“握手”信号来进行同步，而采用同步方式时，发送与接收设备都从同一个公共的时钟信号中获得定时信息。 【答案】串行通信可以采用异步方式，也可以采用同步方式。 4．波特率表示传输线路上（）。（2005年）

A．信号的传输速率 B．有效数据的传输速率 C．校验信号的传输速率 D．干扰信号的传输速率

【分析】波特率是码元传输速率，每秒通过信道传输的码元数。（传的是信号）。比特率是信息位传输速率，每秒钟通过信道传输的有效信息量。（传的是信息） 【答案】A

5．总线时钟频率为40MHz，每4个时钟周期传输一个数据字，每字为32位。该总线的数据传输率为多少字节/秒？（2006年）

【答案】每秒传送的数据字为：40×106÷4＝107字/秒 每字为32位，即4个字节

数据传输率为：107×4＝40×106字节/秒 第二节总线控制

一、总线控制的基本概念

1．主设备：获得总线控制权的设备。 2．从设备：被主设备访问的设备。

3．总线事务：从总线的请求到完成总线的使用的操作序列。 4．总线访问延迟：是主设备为获得总线控制权而等待的时间。 5．总线周期：是主设备占用总线的时间。

6．总线裁决方式：决定总线由哪个设备进行控制的方式。总线裁决方式可分为集中式裁决和分布式裁决两种。 历年真题 1．“总线忙”信号由（）建立。（2000年）

A．获得总线控制权的设备 B．发出“总线请求”的设备 C．总线控制器 D．CPU

【分析】在总线控制机制中，准备使用总线的设备向总线控制器发出“总线请求”由总线控制器进行裁决。如果经裁决允许该设备使用总线，就由总线控制器向该设备发出一个“总线允许”信号。该设备接收到此信号后，发出一个“总线忙”信号用来通知其他设备总线己被占用。当该设备使用完总线时，将“总线忙”信号撤销，释放总线。 【答案】A

2．挂接在总线上的多个部件（）。（2001年）

A．只能分时向总线发送数据，并只能分时从总线接收数据 B．只能分时向总线发送数据，但可同时从总线接收数据 C．可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据

D．可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据 【分析】为了使总线上的数据不发生“碰撞”，挂接在总线上的多个设备只能分时地向总线发送数据，即每一个时刻只能有一个设备可以向总线传送数据，而从总线上接收数据的设备可有多个，因为接收数据的设备不会对总线产生“干扰”。 【答案】B

3．在总线上，同一时刻（）。（2003年） A．只能有一个主设备控制总线传输操作 B．只能有一个从设备控制总线传输操作

C．只能有一个主设备和一个从设备控制总线传输操作 D．可以有多个主设备控制总线传输操作 【分析】总线上的设备要控制总线必须先获得总线的控制权，获得总线控制权的设备称为主设备，被主设备访问的设备称为从设备。在总线上信息的传输由主设备启动，一条总线上可以有多个设备能成为主设备，但在同一时刻只能有一个主设备控制总线的传输操作。 【答案】A