总线的基本概念
Q: 什么是总线？
A: 总线是连接多个部件，用于传输信息的共享通道，是能为多个部件分时和共享的公共信息传送线路。
Q: 总线有哪些特点？
A: 分时和共享。
- 分时：指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息。
- 共享：指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间互相交换的信息都可通过这组线路分时共享。
Q: 什么是主设备？
A: 主设备是指控制总线，发出读/写请求的设备，例如CPU。
Q: 什么是从设备？
A: 从设备是指响应主设备请求的设备，例如主存、I/O接口。
Q: 总线特性包含哪几个方面？
A: 总线特性包含四个方面：
- 机械特性：尺寸、形状、管脚数及排列顺序等。
- 电气特性：传输方向和有效的电平范围等。
- 功能特性：每根传输线的功能，例如地址、数据、控制。
- 时间特性：信号和时序的关系，例如建立时间、保持时间等。
总线的分类
按功能层次分类
Q: 片内总线的作用是什么？
A: 片内总线是芯片内部的总线，用于连接CPU芯片内部各寄存器之间及寄存器与ALU的连接。
Q: 系统总线的作用是什么？
A: 系统总线是计算机系统内主要的总线，用于连接CPU、主存和I/O接口等部件。例如ISA、EISA、PCI等。
Q: 系统总线按传输信息内容的不同，可分为哪3类？
A: 系统总线按传输信息内容的不同，可分为数据总线、地址总线和控制总线。
Q: 数据总线用来传输什么信息？传输方向是什么？
A: 数据总线用于在各部件之间传输数据信息，是双向传输总线。
例如指令、操作数、中断类型号等。
Q: 地址总线用来传输什么信息？传输方向是什么？
A: 地址总线用于指出数据总线上源数据或目的数据所在的主存单元或I/O端口的地址，是单向传输总线。
Q: 控制总线用来传输什么信息？
A: 控制总线用来传输各种控制信号，例如时钟、复位、总线请求/允许、中断请求/回答、存储器读/写、I/O读/写、传输确认等。
Q: 什么是数据通路？它与数据总线有什么区别？
A: 数据通路是指数据在功能部件之间流经的路径，而数据总线是构成数据通路的媒介。各个功能部件通过数据总线连接形成数据通路。
Q: I/O总线主要用于连接什么设备？它通过什么与系统总线相连？
A: I/O总线主要用于连接中、低速的I/O设备，通过I/O接口与系统总线相连接。例如USB、PCI等。
Q: 使用I/O总线的目的是什么？
A: 使用I/O总线的目的是将低速设备与高速的系统总线分离，以提升总线的系统性能。
Q: 什么是通信总线？它也被称为什么？
A: 通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统（如远程通信设备、测试设备）之间传送信息，也称外部总线。
按时序控制方式分类
Q: 按时序控制方式分类，总线可以分为哪两类？
A: 按时序控制方式分类，总线可以分为同步总线和异步总线。
Q: 什么是同步总线？
A: 同步总线是指总线上连接的部件或设备通过统一的时钟进行同步，在规定的时钟节拍内进行规定的总线操作，来完成部件或设备之间的信息传输。
Q: 什么是异步总线？
A: 异步总线是指总线上连接的部件或设备没有统一的时钟，而以信号握手的方式来协调各部件或设备之间的信息传输。
按数据传输方式分类
Q: 按数据传输方式分类，总线可以分为哪两类？
A: 按数据传输方式分类，总线可以分为串行总线和并行总线。
Q: 什么是串行总线？它适合什么场景？
A: 串行总线是指数据在一条或两条数据线上按比特位串行传输，适合长距离通信。例如USB、RS-232C。
Q: 什么是并行总线？它适合什么场景？
A: 并行总线是指数据在多条数据线上同时传输，适合近距离通信，例如PCI。
Q: 并行总线一定比串行总线快吗？为什么？
A: 并行总线并不一定总比串行总线快。
并行总线由于多位同时传输，需要考虑数据的协同性，以及线路之间的相互干扰，导致工作频率无法持续提高。
而串行总线可通过不断提高工作频率来提高传输速度，使之速度最终超越并行总线的速度。
系统总线的结构
单总线结构
Q: 单总线结构是怎样的？
A: 单总线结构是指CPU、主存、I/O设备（通过I/O接口）都挂接在一组总线上。
Q: 单总线结构的缺点是什么？
A: 带宽低、负载重，多个部件只能争用唯一的总线，不支持并发传送操作。
双总线结构
Q: 双总线结构是怎样的？
A: 双总线结构是指系统中包含主存总线和I/O总线。
- 主存总线用于CPU、主存和通道之间传送数据。
- I/O总线用于多个外部设备与通道之间传送数据。
Q: 双总线结构的优点是什么？
A: 将低速I/O设备从高速的主存总线上分离出来，减轻了主存总线的负担。
三总线结构
Q: 三总线结构是怎样的？
A: 三总线结构是指系统中包含主存总线、I/O总线和DMA总线。
- 主存总线用于CPU和主存之间传送信息。
- I/O总线用于CPU和外设之间通信。
- DMA总线用于主存和高速外设之间直接传送数据。
Q: 三总线结构的优点是什么？
A: 提高了I/O设备的性能，使其更快地响应命令，提高系统吞吐量。
Q: 三总线结构的缺点是什么？
A: 任意时刻只能使用一种总线，系统工作效率较低。
Q: 四总线结构多了什么？
A: 多了桥
四条总线分布：
- CPU-cache：CPU 总线。
- 主存：系统总线
- 显卡、快速设备：高速总线
- 外部设备扩充，连接 USB 设备：扩充总线
其中系统总线、CPU 总线、高速总线之间通过桥进行转换。 - 桥（桥接器，也就是南桥北桥芯片）：对于不同总线之间速度的差异需要增加一个中间的设备，主要目的就是用来进行数据缓冲，如将串行输入的数据通过桥接器之间并行的发送给 CPU。
- 桥功能：控制功能，可以进行总线仲裁，将总线的使用权分给设备。
对于每一级的总线设计都需要遵循一定的总线标准。
系统总线
Q: ISA总线的全称是什么？它有什么特点？
A: ISA总线（Industry Standard Architecture，工业标准体系结构）是一种古老的系统总线，特点是传输速率低、CPU占用率高。
Q: EISA总线的全称是什么？它有什么特点？
A: EISA总线（Extended Industry Standard Architecture，扩展工业标准体系结构）是ISA总线的扩展，特点是支持多个总线主控器和突发传送，兼容ISA总线。
局部总线
Q: 什么是局部总线？
A: 局部总线是位于CPU总线和外设之间的高速总线，用于连接高速外设，例如显卡、硬盘控制器等。
Q: VESA总线的全称是什么？它有什么特点？
A: VESA总线（Video Electronics Standards Association，视频电子标准协会）是一种32位局部总线，主要用于连接显卡，以满足多媒体应用对高速图像传输的需求。
Q: PCI总线的全称是什么？它有什么特点？
A: PCI总线（Peripheral Component Interconnect，外部设备互连）是一种高性能的局部总线，特点是独立于CPU，支持即插即用和突发传送。
Q: AGP总线的全称是什么？它有什么特点？
A: AGP总线（Accelerated Graphics Port，加速图形接口）是一种专门用于连接显卡的局部总线，特点是高速、点对点连接。
Q: PCI-E总线的全称是什么？它有什么特点？
A: PCI-E总线（PCI-Express）是一种高速串行局部总线，特点是传输速率高、支持双向传输和全双工模式。
设备总线
Q: RS-232C总线有什么特点？
A: RS-232C总线是一种低速串行总线，用于连接数据终端设备和数据通信设备。
Q: USB总线的全称是什么？它有什么特点？
A: USB总线（Universal Serial Bus，通用串行总线）是一种连接外部设备的I/O总线，特点是即插即用、热插拔、传输速率高。
Q: PCMCIA总线的全称是什么？它有什么特点？
A: PCMCIA总线（Personal Computer Memory Card International Association）是一种用于笔记本电脑的扩展接口，特点是即插即用。
Q: IDE总线的全称是什么？它更准确的称呼是什么？
A: IDE总线（Integrated Drive Electronics，集成设备电路）更准确地称为ATA（Advanced Technology Attachment，高级技术附件），是一种用于连接硬盘和光驱的总线。
Q: SCSI总线的全称是什么？它有什么特点？
A: SCSI总线（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）是一种用于连接硬盘等外设的系统级接口，特点是高性能、可扩展性强。
Q: SATA总线的全称是什么？它有什么特点？
A: SATA总线（Serial Advanced Technology Attachment，串行高级技术附件）是一种用于连接硬盘的串行总线，特点是传输速率高、热插拔。
总线的性能指标
Q: 总线的主要性能指标有哪些？
A: 总线的主要性能指标有总线宽度、总线工作频率和总线带宽。
Q: 什么是总线宽度？
A: 总线宽度是指总线上能够同时传输的数据位数，通常以位（bit）为单位。例如，32位总线的数据总线宽度为32位。
Q: 什么是总线工作频率？
A: 总线工作频率是指单位时间内总线完成传输操作的次数，通常以MHz为单位。
Q: 什么是总线带宽？如何计算总线带宽？
A: 总线带宽是指单位时间内总线传输数据的最大速率，通常以MB/s为单位。总线带宽的计算公式为：
总线带宽 = 总线工作频率 × (总线宽度 / 8)注意，这个量就是总线的传输速率
Q: 什么是总线时钟周期？
A: 总线时钟周期是指总线时钟的一个周期，通常以纳秒（ns）为单位
Q: 什么是总线时钟频率？
A: 总线时钟频率是指总线时钟的频率，是总线时钟周期的倒数，通常以MHz为单位。
Q: 什么是总线传输周期？
A: 总线传输周期是指一次总线操作（例如读或写操作）所需的时间，通常由若干个总线时钟周期构成。
Q: 总线工作频率与总线时钟频率之间有什么关系？
A: 总线工作频率通常是总线时钟频率的整数倍或分数倍。
例如，如果一个总线传输周期需要4个时钟周期，那么总线工作频率就是总线时钟频率的1/4。
Q: 什么是总线复用？为什么要进行总线复用？
A: 总线复用是指同一组信号线在不同的时间传输不同的信息。这样做可以减少总线信号线的数量，从而节省成本和简化设计。
Q: 什么是信号线数？
A: 信号线数是指总线中所有信号线的总数，包括数据总线、地址总线和控制总线。
总线错误
Q: 什么是总线错误？
A: 总线错误是指在总线上传输数据时出现的各种错误，例如数据错误、地址错误、控制信号错误等。
Q: 总线错误可能由哪些原因引起？
A: 总线错误可能由以下原因引起：
- 外部干扰：例如电磁干扰、噪声等。
- 硬件故障：例如总线驱动器、接收器或总线控制器故障。
- 软件错误：例如程序错误导致的地址错误或数据错误。
Q: 如何检测总线错误？
A: 常用的总线错误检测方法有：
- 奇偶校验：在数据中添加一位校验位，用于检测数据中奇数位或偶数位错误。
- CRC校验：循环冗余校验，是一种更可靠的错误检测方法，可以检测出更多类型的错误。