计算机组成原理,计算机系统总线,总线分类、特性、性能指标、结构以及总线控制,判优控制通信控制

文章目录

    • 总线的基本概念
    • 总线的分类
    • 总线特性及性能指标
    • 总线结构
    • 总线控制
      • 一、总线判优控制
      • 二、总线通信控制


总线的基本概念

一、总线是连接各个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质。

二、总线上信息的传送有串行和并行:
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三、总线结构计算机举例:
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总线的分类

一、片内总线:芯片内部。

二、系统总线:计算机各部件之间的信息传输线。
①数据总线:双向,与机器字长、存储字长有关
②地址总线:单向,与存储地址、I/O地址有关
③控制总线:有出有入(中断请求、总线请求、存储器读写、总线允许、中断确认)

三、通信总线:用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统(如控制仪表、移动通信等)之间的通信,传输方式有串行和并行。


总线特性及性能指标

一、总线物理实现
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二、总线特性
1、机械特性:形状尺寸、管脚数、排列顺序
2、电气特性:传输方向和有效的电平范围
3、功能特性:地址总线/数据总线/控制总线
4、时间特性:信号的时序关系

三、总线的性能指标
1、总线宽度:数据线的根数
2、标准传输率(带宽):每秒传输的最大字节数(MBps)
3、时钟同步/异步:同步、不同步
4、总线复用:地址线与数据线复用
5、信号线数:地址线、数据线和控制线总和
6、总线控制方式:突发、自动、仲裁、逻辑、计数
7、其他指标:负载能力

四、总线标准
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总线结构

一、单总线结构
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二、双总线结构
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三、三总线结构
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四、四总线结构
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五、总线结构举例
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总线控制

一、总线判优控制

1、基本概念

主设备(模块):对总线有控制权

从设备(模块):响应从主设备发来的总线命令

总线判优控制:
①集中式:链式查询、计数器定时查询、独立请求方式
②分布式

2、链式查询
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优点:①自动支持优先级 ②连接简单,易于扩充设备
缺点:①对电路故障很敏感 ②优先级低的设备获得总线的使用权很难

3、计数器定时查询方式
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优点:①对故障不敏感
缺点:①控制复杂,增加了设备地址线

4、独立请求方式
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优点:①响应速度快 ②优先级次序控制灵活
缺点:①控制线数目太多,控制逻辑复杂


二、总线通信控制

1、目的:解决通信双方协调配合问题

2、总线传输周期
①申请分配阶段:主模块申请,总线仲裁决定
②寻址阶段:主模块从模块给出地址和命令
③传数阶段:主模块和从模块交换数据
④结束阶段:主模块撤销有关信息

3、总线通信方式
①同步通信:由统一时标控制数据传送
②异步通信:采用应答方式,没有公共时钟标准
③半同步通信:同步异步结合
④分离式通信:充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力,充分利用

4、同步通信
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5、异步通信
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6、半同步通信

同步:发送方用系统时钟前沿发信号接收方用系统时钟后沿判断、识别。
异步:允许不同速度的模块和谐工作,增加一条“等待”响应信号WAIT。

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上述三种通信的共同点:
一个总线传输周期(以输入数据为例)
●主模块发地址、命令,占用总线
●从模块准备数据,不占用总,线总线空闲
●从模块向主模块发数据,占用总线

7、分离式通信
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分离式通信特点:
1.各模块有权申请占用总线
2.采用同步方式通信,不等对方回答
3.各模块准备数据时,不占用总线
4.总线被占用时,无空闲,充分提高了总线的有效占用

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