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  • 系统总线
    2021-06-07 10:05:26

    什么是总线?

    总线是连接各个部件信息传输线,是各个部件共享的传输介质

     

    总线上信息的传送

    串行

    并行

     

    总线的分类

    1、片内总线:芯片内部的总线

    2、系统总线:计算机各部件之间的信息传输线,总共三类

    数据总线:双向 与机器字长、存储字长有关

    地址总线:单向 与存储地址、I/O地址有关

    控制总线:有出 有入

     

    3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:串行通信总线、并行通信总线

     

    总线特性及性能指标

    总线特性:

    1、机械特性:尺寸、形状、管脚数及排列顺序

    2、电气特性:传输方向和有效的电平范围

    3、功能特性:每根传输线的功能:地址、数据、控制

    4、时间特性:信号的时序关系

    总线的性能指标:

    1、总线宽度:数据线的根数

    2、标准传输率: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2

    5、信号线数:地址线、数据线、控制线的总和

    6、总线控制方式L:突发、自动、仲裁、逻辑、计数

    7、其他指标:负载能力

     

     

    总线判优控制

    1、基本概念

    主设备:对总线有控制权

    从设备:响应从主设备发来的总线命令

     

    总线判优控制:集中式、分布式

    集中式:链式查询、计数器定时查询、独立请求方式

     

    总线通信控制

    目的:解决通信双方协调配合问题

    总线传输周期:

    申请分配阶段:主模块申请,总线仲裁决定

    寻址阶段:主模块向从模块给出地址和命令

    传数阶段:主模块和从模块交换数据

    结束阶段:主模块撤销有关信息

     

    总线通信方式

    同步通信:由统一时标控制数据传送

    异步通信:采用应答方式,没有公共时钟标准

    半同步通信:同步、异步结合

    分离式通信:充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

     

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    计算机硬件系统由中央处理器CPU、存储器、I/O以及连接它们的系统总线组成。

    一、系统总线

    计算机系统的五大部件之间互连的方式有两种,一种是各部件之间通过单独的连线,叫做分散连线;另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上,叫做总线连接。总线是连接多个部件的信息传输线,是各个部件共享的传输介质,当多个部件与总线相连时,在某一时刻只允许有一个部件向总线发送信息,而多个部件可以同时从总线上接收相同的信息。

    总线由许多传输线或通路组成,连接CPU和主存的总线称为存储总线,用来建立CPU和各I/O设备之间交换信息的总线称为输入/输出总线

    片内总线:
    之芯片内部的总线,如在CPU芯片内部,寄存器与寄存器之间、寄存器与算术逻辑单元之间都由片内总线连接;

    1、系统总线

    系统总线是指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线,按系统总线传输的信息的不同又可分为数据总线、地址总线、控制总线。

    • 数据总线:数据总线用来传输各功能部件之间的数据信息,它是双向传输总线,其位数与机器字长、存储字长有关,如16位或32位,数据总线的位数又称为数据总线宽度;
    • 地址总线:地址总线主要用来指出数据总线上的源数据或目的数据在主存的地址或I/O设备的地址,地址总线的位数与存储单元的个数有关,对应的存储单元个数为2的地址总线位数次方;
    • 控制总线:数据总线与地址总线都是被挂在总线上的所有部件共享的,如何使各部件能在不同时刻占有总线使用权,需依靠控制总线来完成,因此控制总线是用来发出控制信号的传输线。

    2、通信总线

    通信总线用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信,按传输方式可分为串行通信和并行通信,串行通信是指数据在单条1位宽的传输线上一位一位的按顺序分时传送;并行通信是指数据在多条并行一位宽的传输线上,同时由源传送到目的地;并行通信适近距离数据传输,串行通信适宜远距离传输。

    二、总线特性

    从物理角度来看,总线由许多导线直接印刷在电路板上,延伸到各个部件。总线特性包括以下几项:
    (1)机械特性

    机械特性是指在机械连接方式上的一些性能,如插头与插座之间使用的标准,尺寸、形状等;

    (2)电气特性

    电气特性是指总线的每一根传输线上信号的传递方向和有效的电平范围,如地址总线与数据总线都定义为高电平为1、低电平为0

    (3)功能特性

    功能特性是指总线中每根传输线的功能,如地址总线用来指出地址码,数据总线用来传递数据,控制总线发出控制信号

    (4)时间特性

    时间特性指总线中任一根线在什么时间内有效

    三、总线性能指标

    • 总线宽度:通常指数据总线的根数;
    • 总线带宽:总线的数据传输速率,即单位时间内总线上传输数据的位数;
    • 时钟同步/异步:总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线,与时钟不同步的总线称为异步总线;
    • 总线复用:一条信号线上分时传送两种信号;
    • 信号线数:地址总线、数据总线、控制总线三种总线的总和;
    • 总线控制方式:包括突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式、计数方式等;

    四、总线标准

    所谓总线标准,可视为系统与各模块、模块与模块之间的一个互连的标准界面,采用总线标准可为计算机接口的软硬件设计提供方便,目前流行的总线标准有ISA、EISA、VESA、PCI总线等;

    五、总线结构

    总线结构通常可分为单总线结构和多总线结构两种;

    1、单总线结构

    单总线结构将CPU、IO、主存都挂在一组总线上,允许其任意两两传输信息,这种结构简单,也便于扩充,但所有的传送都通过这组共享的总线,极易造成计算机系统的瓶颈,这类总线多被用于小型计算机或微型计算机。

    在这里插入图片描述

    2、多总线结构

    双总线及以上的总线结构即多总线结构,多总线结构的特点是根据各部件之间传输的特点将总线拆分,不同的部件之间使用专有的总线。

    (1)双总线结构
    双总线结构是将速度较低的I/O设备从单总线上分离出来,形成主存总线与I/O总线分开的结构。CPU将一部分功能下放给通道,使其对I/O设备具有统一管理的功能,以完成外部设备与主存储器之间的数据传送。这种结构大多用于大、中型计算机系统。

    在这里插入图片描述
    (2)三总线结构
    如果将不同速率的I/O设备进行分类,然后将它们连接在不同的通道上,那么计算机系统的工作效率将会更高,由此发展成为三总线结构。主存总线用于CPU与主存之间的传输,I/O总线供CPU与各类I/O设备之间传递信息;DMA总线用于高速I/O设备(磁盘、磁带等)与主存之间直接交换信息;在三总线结构中,任一时刻只能使用一种总线。主存总线与DMA总线不能同时对主存进行存取,I/O总线只有在CPU执行I/O指令时才能用到。
    在这里插入图片描述
    另一种三总线结构
    在这里插入图片描述
    处理器与Cache之间有一条局部总线将CPU与Cache或与更多的局部设备连接。这样Cache就可通过系统总线与主存传输信息,而且I/O设备与主存之间的传输也不必通过CPU。扩展总线将局域网、小型计算机接口、调制解调器以及串行接口等都连接起来,并且通过这些接口又可与各类I/O设备相连,因此它可支持相当多的I/O设备。

    (3)四总线结构
    为了进一步提高I/O设备的性能,使其更快的响应命令,又出现了四总线结构。
    在这里插入图片描述
    四总线结构中增加了一条与计算机系统紧密相连的高速总线,在高速总线上连接了一些高速I/O设备,使得这些高速设备与CPU更密切。这种结构对高速设备而言,其自身的工作可以很少依赖CPU,各自的效率将获得更大的提高。

    3、总线结构举例

    传统微型计算机总线结构示意图:

    在这里插入图片描述
    由上图可见,不论高速局域网、高性能图形还是低速的FAX都挂在ISA或EISA总线上,并通过ISA或EISA总线控制器与系统总线相连,这样势必出现总线数据传输的瓶颈,只有将高速、高性能的外设尽量靠近CPU本身的总线,并与CPU同步或准同步才能最大化性能,因此可采用多层结构:
    在这里插入图片描述

    六、总线控制

    总线控制主要包括判优控制和通信控制

    1、总线判优控制:

    总线上所连接的各类设备,按其对总线有无控制功能可分为主设备和从设备两种,主设备对总线有控制权,从设备只能响应从主设备发来的总线命令,对总线没有控制权。

    如某个主设备欲与另一个从设备进行通信时,首先由主设备发出总线请求信号,若多个主设备调试同时要使用总线时,就由总线控制器的判优、仲裁逻辑按一定的优先等级顺序确定哪个主设备能使用总线,只有获得使用权的主设备才能开始传送数据。

    总线判优控制可分为集中式和分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处,后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上

    2、总线通信控制

    在总线通信中,以获得总线使用权的先后顺序分时占用总线,即哪一个部件获得使用权,此刻就由它传送,下一部件获得使用权,接着下一时刻传送;总线通信控制主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束,以及通信双方如何协调如何配合,

    3、总线周期

    • 申请分配阶段:由需要使用总线的主设备提出申请;
    • 寻址阶段:取得了使用权的主设备通过总线发出本次要访问的从设备的地址及有关命令,连接参与本次传输的从设备;
    • 传输阶段:主设备和从设备进行数据交换,数据由源模块发出,经数据总线流入目的模块;
    • 结束阶段:主设备的有关信息从系统总线上撤出,让出总线使用权
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  • 系统总线是什么系统总线(英语:System Bus)是一个单独的计算机总线,是连接计算机系统的主要组件。这个技术的开发是用来降低成本和促进模块化。系统总线结合数据总线的功能来搭载信息,地址总线来决定将信息送往何处...

    系统总线是什么

    系统总线(英语:System Bus)是一个单独的计算机总线,是连接计算机系统的主要组件。这个技术的开发是用来降低成本和促进模块化。系统总线结合数据总线的功能来搭载信息,地址总线来决定将信息送往何处,控制总线来决定如何动作。虽然系统总线于1970年代至1980年代广受欢迎,但是现代的计算机却使用不同的分离总线来做更多特定需求用途。

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    系统总线技术指标

    1、系统总线的带宽(总线数据传输速率)

    系统总线的带宽指的是单位时间内总线上传送的数据量,即每钞钟传送MB的最大稳态数据传输率。与总线密切相关的两个因素是总线的位宽和总线的工作频率,它们之间的关系:总线的带宽=总线的工作频率*总线的位宽/8

    2、系统总线的位宽

    系统总线的位宽指的是总线能同时传送的二进制数据的位数,或数据总线的位数,即32位、64位等总线宽度的概念。总线的位宽越宽,每秒钟数据传输率越大,总线的带宽越宽。

    3、系统总线的工作频率

    总线的工作时钟频率以MHZ为单位,工作频率越高,总线工作速度越快,总线带宽越宽。

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    系统总线分为哪三类

    计算机三类系统总线是数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB(Address Bus)和控制总线CB(Control Bus)。

    (一)数据总线DB(Data Bus)用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线,即他既可以把CPU的数据传送到存储器或I/O接口等其它部件,也可以将其它部件的数据传送到CPU。

    数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标,通常与微处理的字长相一致。

    (二)地址总线AB(Address Bus)是专门用来传送地址的,由于地址只能从CPU传向外部存储器或I/O端口,所以地址总线总是单向三态的,这与数据总线不同。地址总线的位数决定了CPU可直接寻址的内存空间大小。

    (三)控制总线CB(Control Bus)用来传送控制信号和时序信号。控制信号中,有的是微处理器送往存储器和I/O接口电路的,如读/写信号,片选信号、中断响应信号等;也有是其它部件反馈给CPU的,比如:中断申请信号、复位信号、总线请求信号、设备就绪信号等。

    控制总线的传送方向由具体控制信号而定,(信息)一般是双向的,控制总线的位数要根据系统的实际控制需要而定。实际上控制总线的具体情况主要取决于CPU。

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  • 实验项目名称:系统总线与系统接口 一、实验名称: (1)系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验 (2)具有中断控制功能的总线接口实验 (3)具有DMA控制功能的总线接口实验 二、实验目的: 1)系统总线和...

    学生实验报告

    实验课名称:计算机组成原理
    实验项目名称:系统总线与系统接口

    一、实验名称:

    (1)系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验
    (2)具有中断控制功能的总线接口实验
    (3)具有DMA控制功能的总线接口实验

    二、实验目的:

    1)系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验
    (1)理解总线的概念及其特性。
    (2)掌握控制总线的功能和应用。
    2)具有中断控制功能的总线接口实验
    (1)掌握中断控制信号线的功能和应用
    (2)掌握在系统总线上设计中断控制信号线的方法
    3)具有DMA控制功能的总线接口实验
    (1)掌握DMA控制信号线的功能和应用
    (2)掌握在系统总线上设计DMA控制信号线的方法

    三、实验要求:

    总线是计算机中连接各个功能部件的纽带,是计算机各部件之间进行信息传输的公共通路。总线不只是一组简单的信号传输线,它还是- -组协议。分时与共享是总线的两大特征。所谓共.享,在总线上可以挂接多个部件,它们都可以使用这一信息通路来和其他部件传送信息。所谓分时,同一总线在同一时刻,只能有一个部件占领总线发送信息,其他部件要发送信息得在该部件发送完释放总线后才能申请使用。总线结构是决定计算机性能、功能、可扩展性和标准化程度的重要因素。本章安排了三个实验:系统总线和具有基本输入输出功能的总线接口实验、具有中断控制功能的总线接口实验和具有DMA控制功能的总线接口实验。

    四、实验内容:

    1)系统总线和具有输入输出功能的总线接口实验
    由于存储器和输入、输出设备最终是要挂接到外部总线上,所以需要外部总线提供数据信号、地址信号以及控制信号。在该实验平台中,外部总线分为数据总线、地址总线、和控制总线,分别为外设提供上述信号。外部总线和CPU内总线之间通过三态门连接,同时实现了内外总线的分离和对于数据流向的控制。地址总线可以为外部设备提供地址信号和片选信号。由地址总线的高位进行译码,系统的I/O地址译码原理见图4-1-1 (在地址总线单元)。由于使用A6、A7进行译码,I/O 地址空间被分为四个区,如表4-1-1所示:
    在这里插入图片描述

    为了实现对于MEM和外设的读写操作,还需要一个读写控制逻辑,使得CPU能控制MEM和I/O设备的读写,实验中的读写控制逻辑如图4-1-2所示,T3的参与,可以保证写脉宽与T3-致,T3由时序单元的TS3给出(时序单元的介绍见附录2)。IOM用来选择是对I/O设备还是对MEM进行读写操作,IOM=1 时对I/O设备进行读写操作,IOM=0时对MEM进行读写操作。RD=1时为读,WR=1时为写。
    在这里插入图片描述

    在理解读写控制逻辑的基础上我们设计一个总线传输的实验。它将几种不同的设备挂至总线上,有存储器、输入设备、输出设备、寄存器。这些设备都需要有三态输出控制,按照传输要求恰当有序的控制它们,就可实现总线信息传输。
    在这里插入图片描述

    2)具有中断控制功能的总线接口实验
    为了实现中断控制,CPU必须有一个中断使能寄存器,并且可以通过指令对该寄存器进行操作。设计下述中断使能寄存器,其原理如图4-2-1所示。其中EI为中断允许信号,CPU开中断指令STI对其置1,而CPU关中断指令CLI对其置0。每条指令执行完时,若允许中断,CPU给出开中断使能标志STI,打开中断使能寄存器,EI有效。EI 再和外部给出的中断请求信号一起参与指令译码,使程序进入中断处理流程。本实验要求设计的系统总线具备有类X86的中断功能,当外部中断请求有效、CPU允许响应中断,在当前指令执行完时,CPU将响应中断。当CPU响应中断时,将会向8259发送两个连续的INTA号,请注意,8259是在接收到第一个INTA信号后锁住向CPU的中断请求信号INTR (高电平有效),并且在第二个INTA信号到达后将其变为低电平(自动EOI方式),所以,中断请求信号IR0应该维持一段时间,直到CPU发送出第一个INTA信号,这才是一个有效的中断请求。8259 在收到第二个INTA信号后,就会将中断向量号发送到数据总线,CPU读取中断向量号,并转入相应的中断处理程序中。在读取中断向量时,需要从数据总线向CPU内总线传送数据。所以需要设计数据缓冲控制逻辑,在INTA信号有效时,允许数据从数据总线流向CPU内总线。其原理图如图4-2-2所示。其中RD为CPU从外部读取数据的控制信号。
    在这里插入图片描述

    在控制总线部分表现为当CPU开中断允许信号STI有效、关中断允许信号CLI无效时,中断标志EI有效,当CPU开中断允许信号STI无效、关中断允许信号CLI有效时,中断标志EI无效。EI无效时,外部的中断请求信号不能发送给CPU。
    3)具有DMA控制功能的总线接口实验
    有一类外设在使用时需要占用总线,其中的典型代表是DMA控制机。在使用这类外设时,总线的控制权要在CPU和外设之间进行切换,这就需要总线具有相应的信号来实现这种切换,避免总线竞争,使CPU和外设能够正常工作。下面以DMA操作为例,设计相应的总线控制信号线。实验原理图如图4-3-1所示。
    在这里插入图片描述

    进行DMA操作时,外设向DMAC(DMA控制机)发出DMA传送请求,DMAC通过总线上的HOLD信号向CPU提出DMA请求。CPU在完成当前总线周期后对DMA请求做出响应。CPU的响应包括两个方面,一方面让出总线控制权,一方面将有效的HALD信号加到DMAC 上,通知DMAC可以使用总线进行数据传输。此时DMAC进行DMA传输,传输完成后,停岣CPU发HOLD信号,撤消总线请求,交还总线控制权。CPU在收到无效的HOLD信号后,一方面使HALD无效,另一方面又重新开始控制总线,实现正常的运行。
    如图4-3-1 所示,在每个机器周期的T4时刻根据HOLD信号来判断是否有DMA请求,如果有,则产生有效的HALD信号,HALD信号-方面锁死CPU的时钟信号,使CPU保持当前状态,等待DMA操作的结束。另-方面使控制缓冲、数据缓冲、地址缓冲都处于高阻状态,隔断CPU与外总线的联系,将外总线交由DMAC控制。当DMA操作结束后,DMAC将HOLD信号置为无效,DMA控制逻辑在T4时刻将HALD信号置为无效,HALD信号一方面打开CPU的时钟信号,使CPU开始正常运行。另一方面把控制缓冲、数据缓冲和地址缓冲交由CPU控制,恢复CPU对总线的控制权。

    五、实验设备及工具:

    PC机一台,TD-CMA实验系统一套

    六、实验过程详述:

    1)系统总线和具有输入输出功能的总线接口实验
    1.读写控制逻辑设计实验。
    (1) 按照图4-1-4实验接线图进行连线。
    在这里插入图片描述

    (2)具体操作步骤图示如下:
    首先将时序与操作台单元的开关KKl、KK3置为‘运行’档,开关KK2置为‘单拍’档,按动CON单元的总清按钮CLR,并执行下述操作。
    ①对MEM进行读操作(WR=0, RD=1, IOM=0),此时E0灭,表示存储器读功能信号有效。
    ②对MEM进行写操作(WR=1, RD=0, IOM=0),连续按动开关ST,观察扩展单元数据指示灯,指示灯显示为T3时刻时,E1灭,表示存储器写功能信号有效。
    ③对I/O进行读操作(WR=0, RD=1, IOM=1),此时E2灭,表示I/O读功能信号有效。
    ④对I/O进行写操作(WR=1, RD=0, IOM=1),连续按动开关ST,观察扩展单元数据指示灯,指示灯显示为T3时刻时,E3灭,表示I/O写功能信号有效。
    2.基本输入输出功能的总线接口实验。
    (1)根据挂在总线上的几个基本部件,设计一个简单的流程:
    ①输入设备将-一个数打入RO寄存器。
    ②输入设备将另一个数打入地址寄存器。
    ③将R0寄存器中的数写入到当前地址的存储器中。
    ④将当前地址的存储器中的数用LED数码管显示。
    (2)按照图4-1-5实验接线图进行连线。
    (3)具体操作步骤图示如下:
    进入软件界面,选择菜单命令“[实验] - [简单模型机]”,打开简单模型机实验数据通路图。将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为‘ 运行’档,开关KK2置为‘单拍’档,CON单元所有开关置0 (由于总线有总线竞争报警功能,在操作中应当先关闭应关闭的输出开关,再打开应打开的输出开关,否则可能由于总线竞争导致实验出错),按动CON单元的总清按钮CLR,然后通过运行程序,在数据通路图中观测程序的执行过程。
    ①输入设备将11H打入R0寄存器。
    将IN单元置00010001,K7置为1,关闭R0寄存器的输出;K6置为1,打开RO寄存器的输入; WR、RD、IOM分别置为0、1、1,对IN单元进行读操作; LDAR置为0,不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点图形界面上的“单节拍运行”按扭(运行一个机器周期),观察图形界面,在T4时刻完成对寄存器R0的写入操作。
    ②将R0中的数据11H打入存储器01H单元。
    将IN单元置00000001 (或其他数值)。K7置为1,关闭RO寄存器的输出; K6置为0,关闭R0寄存器的输入; WR、RD、IOM分别置为0、1、1,对IN单元进行读操作; LDAR置为1,将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在T3时刻完成对地址寄存器的写入操作。先将WR、RD、IOM分别置为1、0、0,对存储器进行写操作;再把K7置为0,打开R0寄存器的输出; K6置为0,关闭RO寄存器的输入; LDAR 置为0,不将数据总线的数打入地址寄存器。连续四次点击图形界面上的“单节拍运行”按扭,观察图形界面,在T3时刻完成对存储器的写入操作。
    2)具有中断控制功能的总线接口实验
    (1)按照图4-2-3实验接线图进行连线。
    在这里插入图片描述

    (2)具体操作步骤图示如下:
    ①对总线进行置中断操作(K6=1, K7=0),观察控制总线部分的中断允许指示灯EI,此时EI亮,表示允许响应外部中断。按动时序与操作台单元的开关KK,观察控制总线单元的指示灯INTR,发现当开关KK按下时INTR变亮,表示总线将外部的中断请求送到CPU。
    ②对总线进行清中断操作(K6=0, K7=1),观察控制总线部分的中断允许指示灯EI,此时EI灭,表示禁止响应外部中断。按动时序与操作台单元的开关KK,观察控制总线单元的指示灯INTR,发现当开关KK按下时INTR不变,仍然为灭,表示总线锁死了外部的中断请求。
    ③对总线进行置中断操作(K6=1, K7=0),当CPU给出的中断应答信号INTA’(K5=0)有效时,使用电压表测量数据缓冲74LS245的DIR (第1脚),显示为低,表示CPU允许外部送中断向量号。3)具有DMA控制功能的总线接口实验
    (1)按照图4-3-2实验接线图进行连线。
    在这里插入图片描述

    (2)具体操作步骤如下:
    ①将时序与操作台单元的开关KK1、KK3置为‘运行’档,开关KK2置为‘单拍’档,按动CON单元的总清按钮CLR,将CON单元的WR、RD、IOM 分别置为“0”、“1”、 “0”,此时XMRD为低,相应的指示灯E0灭。使用电压表测量数据总线和地址总线左侧的芯片74LS245的使能控制信号(第19脚),发现电压为低,说明数据总线和地址总线与CPU连通。
    ②然后将CON单元的K7置为1,连续按动时序与操作台单元的开关ST,T4时刻控制总线的指示灯HALD为亮,继续按动开关ST,发现控制总线单元的时钟信号指示灯T1一-T4 保持不变,说明CPU的时钟被锁死。此时XMRD为高阻态,相应的指示灯E0亮。使用万用表测量数据总线和地址总线左侧的芯片74LS245的使能控制信号(第19脚),发现电压为高,说明总线和CPU的连接被阻断。③将CON单元的K7置为0,按动时序与操作台单元的开关ST,当时序信号走到T4时刻时,控制总线的指示灯HALD为灭,继续按动开关ST,发现控制总线单元的时钟信号指示灯T1–T4开始变化,说明CPU的时钟被接通。此时XMRD受CPU控制,恢复有效为低,相应的指示灯E0灭。使用万用表测量数据总线和地址总线左侧的芯片74LS245的使能控制信号(第19脚),发现电压为低,说明总线和CPU恢复连通。

    六、实验结果与分析

            在三个不同的实验中,都可以正确的得出运行结果,证明数据传输是没有问题的,三种数据的输入输出方式有着本质上的区别,也就造成了CPU不同的工作效率。

    七、心得体会:

            通过这次实验,使得自己对系统总线和总线接口有了更深的了解。总线作为CPU与外设、存储器之间传递数据的“桥梁”,有着举足轻重的作用。在数据/地址多路复用总线上,可以输入输出数据,起着沟通的作用。在不同的总线周期,执行不同的指令操作,总线上也传递着不同的数据。为了使CPU能够具有更高的工作效率,产生了中断这种技术。原来CPU必须不断查询外设,询问其状态,以便在需要的时候运行子程序。但是这种方法特别耗时,CPU一直在查询外设状态,无法执行自己的工作。有了中断之后,CPU可以做着自己的工作,一旦外设发出中断请求,CPU便转向子程序,执行指令,执行完后再回到中断处,这里一来CPU的工作效率大大提高。虽然中断的产生使得CPU在需要的时候执行子程序,但是在传送数据的时候,都是由CPU进行监控,一旦数据量非常大的时候,这时对CPU的负担是非常大的。因为请求都是“外设-CPU-存储器”或者“存储器-CPU-外设”,无论何种方式,CPU都必须无时无刻对每一个数据进行监控。DMA是一直使得数据可以直接从“外设-存储器”或者“存储器-外设”,这样一来,CPU便可以在数据传输过程中,继续执行自己的操作,数据传送过程则由DMA控制。这样一来CPU的工作效率又大大提高了许多。通过这次的三个实验,自己对计算机内部数据传递的方式有了深刻的了解,不同是方式有着不同的优缺点,在不同的需求场合下,需要合理的选择适合的方法。

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