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  • 系统总线 总线是链接多个部件信息传输线,是各部件共享传输介质。...按连接部件的不同,分为三类总线:片内总线 系统总线 通信总线 片内总线 指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部,寄存器寄存器之间,寄存器

    系统总线 bus

    总线是链接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。**总线是信号的公共传输线,各个设备都连接在一条总线,可以在总线上进行数据传输,在任何时刻都只允许一对设备在总线上进行传输。**因此总线的一个问题就是总线使用权在各个设备之间的传递问题。一条总线在同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。总线实际上是由许多传输线或通路组成,每条线可一位一位的传输二进制代码,一串二进制代码可在一段时间内传输完成。
    存储总线: 连接CPU和主存的总线
    输入/输出总线: 连接CPU和各I/O设备之间的总线
    总线上信息的传送分为串行和并行两种方式,串行传输就是信息一位一位的传输,并行传输是将要传输的信息多位放在总线上进行传输。并行传输需要多条数据线,传输距离较短,距离过长容易造成接收到的数据不一致。而串行串行则传输距离较长。
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    总线分类

    按连接部件的不同,分为三类总线:片内总线 系统总线 通信总线

    片内总线

    指芯片内部的总线,如在CPU芯片内部,寄存器和寄存器之间,寄存器和算术逻辑单元ALU之间都由片内总线连接。

    系统总线

    系统总线指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输。
    按系统总线传输信息的不同,又可以分为 数据总线、地址总线和控制总线

    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,一般位8位、16位、32位。
    **数据总线宽度:**数据总线的位数,即字长的位数。 但并不是说数据总线的宽度就一定等于机器字长的位数。通常情况下,数据总线宽度是小于等于机器字长位数。 64位的机器字长,数据总线宽度可以是8位、16位、32位、64位。
    双向传输是因为有的时候需要将数据存储到CPU中,有时要将数据从CPU存储到其他设备。

    地址总线

    地址总线主要用来指出数据总线上源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地址。
    简单的说就是地址总线用来指明源数据在主存单元中要存入的地址,以及目的数据在I/O设备中的地址。
    举例:

    1. 要从存储器中读取一个数据时,CPU需要将要读取的数据在存储单元中的地址传送到地址总线上,发送给存储单元时,存储单元根据收到的地址信息读取数据。
    2. 要将数据经过I/O设备输出时,CPU除了将数据传输到数据总线外,还需要将该设备I/O接口的地址传送到地址总线上。这样才能根据地址找到对应的设备从而输出数据。

    地址总线的宽度和地址的位数有关。

    控制总线

    控制总线是用来控制各部件在数据总线和地址总线上的实现使用权。 用来发出各种控制信号的传输线。控制总线可以是单向的,也可以是双向的。
    常见的控制信号如下:
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    通信总线

    通信总线主要用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的铜线。
    按传输方式可以分为两种:串行通信和并行通信

    串行通信

    串行通信指数据在单条1位宽的传输线上,一位一位的按顺序分时发送。
    1字节的信息在串行通信中要分8次从地位到高位按顺序逐次传送。

    并行通信

    并行通信指数据在多条1位宽的传输线上,同时由源传送到目的地。

    并行通信适用于近距离的数据传输,串行通信适用于远距离。 数据传输速率与距离成反比。

    总线特性

    总线特性包括机械特性、电气特性、功能特性、时间特性。
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    性能指标

    总线性能指标如下:

    指标 内容
    总线宽度 通常是指数据总线的根数,用bit位表示
    总线带宽 总线的传输速率,单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输信息的字节数来衡量,单位可用MBps
    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,与时钟不同步工作的总线称为异步总线。
    总线复用 一条总线在不同时刻可以传输两种信号,就是一条总线可以当几条用。
    信号线数 地址总线,数据总线、控制总线三种总线数的和
    总线控制方式 突发工作,自动配置,仲裁方式。。。
    其他指标 负载能力,电源电压

    总线标准

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    总线结构

    结构不断改进的目的都是为了提高运行效率

    单总线结构框图

    在这里插入图片描述
    这样的总线结构会严重硬性CPU的运行效率,因为当CPU需要与主存进行信息交换时,总线使用权很容易被其他设备占用,并且当设备很多时,总线很长。
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    结构特点

    1. I/O设备与主存交换信息时,不影响CPU工作,CPU仍可以继续处理不访问主存或I/O设备的操作,使CPU工作效率有所提高。
    2. 只有一组总线,各部件在占用总线时,容易发生冲突。解决这个问题,必须设置总线判优逻辑。

    以存储器为中心的双总线结构框图

    在这里插入图片描述
    结构特点:

    1. 开辟了一条新的总线连接CPU和主存——存储总线。提高了传输效率,又减轻了系统总线的负担。
    2. 还保留了I/O设备与存储器交换信息时不经过CPU的特点。

    双总线结构

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    如图所示的双总线结构是将总线分为主存总线和/\O总线
    通道: 一种具有特殊功能的CPU,对I/O设备具有统一管理的功能,完成外部设备与主存储器之间的数据传送,系统吞吐能力可以相当大。通道有自己的控制器,指令系统,能够执行简单的指令。通道程序通常由操作系统编写,而非人工。

    三总线结构

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    主存总线用于CPU和主存之间的信息传输。 I/O总线用于CPU与各类I/O设备之间传递信息。DMA总线用于高速I/O设备与主存之间直接信息交换。

    三总线结构另一形式:
    由于CPU的运行速度通常远大于主存的运行速度,速度差容易导致CPU等待时间过久而降低整体运行效率,所以设置了Cache缓存来解决。 Cache是小容量高速的存储器,传输系统CPU与主存之间的信息。
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    四总线结构

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    总线控制

    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(模块)和从设备(模块)两种。主设备对总线有控制权,丛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。

    总线判优控制用来决定多个设备发出总线请求时,哪个设备具有总线使用权。
    总线判优控制可分集中式分布式两种,前者将控制逻辑集中在一处(如在CPU中),后者将控制逻辑分散在与总线连接的各个部件或设备上。.

    常见的几种控制优先权的仲裁方式有三种: 链式查询 计数器定时查询 独立请求方式

    链式查询

    图中控制总线中有3根线用于总线控制(BS总线忙、BR总线请求、BC总线同意),其中总线同意信号BG是串行地从一个I/0接口送到下一个l/0接口。如果BG到达的接口有总线请求, BG信号就不再往下传,意味着该接口获得了总线使用权,并建立总线忙BS信号,表示它占用了总线。
    流程: I/O设备通过BR总线发送总线请求,控制器通过BG发送反馈信息,表示同意请求。 I/O设备接收到同意信号后占用数据线和地址线,并建立总线忙BS信号,表面占用了总线。
    可见在链式查询中,**离总线控制部件最近的设备具有最高的优先级。**这种方式的特点是:只需很少几根线就能按一定优先次序实现总线控制,并且很容易扩充设备,但对电路故障很敏感,且优先级别低的设备可能很难获得请求。
    优点: 结构简单,要的线少。容易扩充设备。
    缺点: 优先级低的设备获得总线请求的可能性低。

    在这里插入图片描述

    计数器定时查询

    多了一条设备地址线,少了总线同意BG线。
    总线控制部件接到由BR送来的总线请求信号后,在总线未被使用(BS=0)的情况下,总线控制部件中的计数器开始计数,并通过设备地址线.向各设备发出一组地址信号。当某个请求占用总线的设备地址与计数值一致时,便获得总线使用权,此时终止计数查询。

    举例: 加入总线控制部件接收到总线请求信号后,计数器从0开始计时,此时I/O接口从0到n编号,并按顺序排列。计数器数到1时,判断第1个设备是否发送了总线请求信号,是则I/O接口设备获得总线使用权限,同时计数器停止计时。否则计时器继续往下数,直到找到发送请求的设备为止。

    优点: I/O设备的优先级控制非常灵活,可以通过设置计数器计数的初值进行设定。计数器可以从上一次计数的终止点开始计数,也可以每次置0,也可以设定某个值。
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    独立请求方式

    独立请求方式就每个设备都有一条总线请求线BR和总线同意线BG。
    优缺点非常明显,控制线数量多,总线控制非常复杂。但响应速度快,优先次序控制灵活。
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  • 按照相对较为权威解释,针对压力变送器现场总线,连接智能现场设备自动化系统数字式、双向传输、多分支结构的通信网络,被现场总线基全会FF给出现场总线和国际电工委员会IEC标准给出这样定义。 压力变送器...

    采用现场总线协议的压力变送器特性介绍

    压力变送器有很多采用了现场总线协议,何为现场总线呢?

    按照相对较为权威的解释,针对压力变送器现场总线,连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络,被现场总线基全会FF给出现场总线和国际电工委员会IEC标准给出这样定义。

    压力变送器现场总线的基础性能及其含义主要有以下几项:

    1、开放式互连网络
    压力变送器中所涉及到的现场总线协议,采用规范化、公开化、标准化、的通信协议,其是—个完全开放的协议,这意味着不同厂家的设备,只要符合协议,就可以通过网络连接成系统,实现综合自动化。现场总线可与不同层网络互联,也可与同层网络互联。

    2、分散功能块

    压力变送器现场总线控制系统取消了传统的计算机集散控制系统中的过程控制站,把功能块分散到现场仪表中执行。压力变送器现场总线变送器不仅具有一般变送器的功能,还可以运行Pm控制功能块,此外运行控制功能块和输出特性补偿块,甚至还可以实现阀门特性自校验和阀门故障自诊断功能。

    3、互操作性

    来自不同厂家的设备可以相互通信,并且可以在多厂家的环境中完成功能的能力。压力变送器现场总线具备的功能具体表现为:

    ①制造商具有增加新的、有用的功能的能力;

    ②不需要专有协议和特殊定制驱动软件和升级软件;

    ③ 用户可以自由地选择设备,而这种选择独立于供应商、控制系统和通信协议。

    4、现场设备互连
    在计算机集散控制系统中,现场设备之间是不能直接交换信息的,而位于生产现场的传感器、变送器和执行器等压力变送器现场设备,可以通过现场总线直接在现场实现互连,相互交换信息。

    5、现场通信网络

    压力变送器现场总线作为一种数字式通信网络,一直延伸到生产现场中的现场设备,多点一线的双向串行数字式传输,替代了过去采用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单向并行传输。

    6、现场总线供电

    除了传输信息之外,还可以完成为现场设备供电的功能。总线供电不仅简化了系统的安装布线,而且还可以通过配套的安全栅实现本质安全系统,为压力变送器现场总线控制系统在易燃易爆环境中应用奠定了基础。

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  • 目录 总线概述 总线分类(按连接部件的不同) 片内总线 系统总线(CPU,主存,IO互连) 总线特性和指标 总线特性 总线指标 总线结构 总...

    总线概述

    总线是连接多个部件的信息传输线,是各部件共享的传输介质。多个部件与总线相连时,如果出现两个或者两个以上部件同时向总线发送消息,将会导致信号冲突,传输无效。因此:某个时刻,只允许一个部件向总线发送消息,多个部件可以同时接收相同的信息。总线由许多传输线或者通道组成,每条线可以传输一位二进制代码;形象类比于:Java中的可重入读写锁ReentrantReadWriteLock,只能有一个线程在某个时刻拥有写锁,其他线程无法同时写权限,读锁多个线程可以同时从资源处获得读权限。以下为总线在计算机体系中所处位置:

    总线定位

    从上图可以看到,总线主要为CUP外连接存储器,IO和CUP的系统总线--连接CUP和存储器的成为存储总线(M总线),连接CUP和各IO设备成为IO总线;以及CUP内部互连AUL,CU和寄存器的片内总线。

    单总线结构:
    单总线

    其中CUP,主存,IO设备都挂到一组总线上

    面向CPU的双总线结构:
    双总线

    其中与单总线最大的特点是:单总线结构中IO设备与主存交换信息时,原则上不影响CPU工作。

    以存储器为中心的双总线结构:
    双总线

    它在单总线基础上开辟了CPU和主存之间的总线,成为存储总线,这组总线速度高,只供主存和CPU之间传输信息。既提高了传输速率,又减轻了系统总线负担,还保留了IO和存储器交换信息不经过CPU的特点。

    总线分类(按连接部件的不同)

    片内总线

    主要为芯片内部的总线,如CPU芯片内部,寄存器和寄存器之间,寄存器和AUL之间都由片内总线连接。

    系统总线(CPU,主存,IO互连)

    1. 数据总线:传输各功能部件之间的数据信息,为双向传输总线,位数与机器字长和存储字长有关;如果数据总线宽度为8,指令字长为16位,那么CPU取指阶段必须两次访问主存。
    2. 地址总线:用来指出数据总线上源数据或者目的数据在主存单位地址或者IO设备地址;如:从存储器中读数据,CPU将此数据所在存储单元地址送至地址线中,又:欲将某数据经IO输出,则CPU除了需要将数据送到数据总线上,还需要将IO地址送到IO地址总线上;因此地址线的代码用来指明CPU将访问的存储单元或IO端口地址,由CUP输出,单向传输,与存储单元个数有关;
    3. 控制总线:主要用于控制各部件在不同时刻的占有总线使用权,就是用来发出各种控制信号的传输线。常见的控制信号:
    • 时钟:用来同步各种操作;
    • 复位:初始化所有部件;
    • 总线请求:表示某部件需要获得总线控制权;
    • 总线允许:表示需要总线使用权的部件已经获得控制权;
    • 中断请求:某部件提出中断请求;
    • 中断响应:中断请求已接收;
    • 存储写:数据总线数据写入指定存储单元;
    • 存储读:指定存储单元数据读至数据总线上;
    • IO读:从指定IO端口将数据读到数据总线;
    • IO写:数据总线数据输出到指定IO端口内;
    • 传输响应:表示数据已被接收,或送至数据总线上;

    总线特性和指标

    总线特性

    1. 机械特性:指总线在机械连接方式的特性,如:插头和插座标准,几何尺寸,引脚个数和排列顺序,接头处可靠连接;
    2. 电气特性:总线每根传输线信号的传递方向和有效电平范围,通常规定,CPU发出的信号为输出信号,送入CPU的信号为输入信号;有的定义为高电平有效,也有定义为低电平有效;
    3. 功能特性:总线中每根线功能,如地址总线用来指出地址码,数据总线传输数据,控制总线发出控制信号;
    4. 时间特性:指总线中任一根线在什么时间内有效,每条总线上各信号互相存在一种有效时序的关系;

    总线指标

    1. 总线宽度:指数据总线根数,用位表示;
    2. 总线带宽:可理解为总线的传输速率,即单位时间内总线上传输数据的位数,通常用每秒传输的字节数衡量,单位MBps;
    3. 时钟同步异步:总线上数据与时钟同步工作的总线称为同步总线,与时钟不同步工作的总线称为异步总线;
    4. 总线复用:一条信号线分时传输两种信号;

    总线结构

    此文主要介绍多总线结构:双总线结构和三总线结构

    双总线结构:

    双总线

    其特点是:将速度较低的IO设备从单总线中分离,形成主存总线和IO总线分开的结构,其中通道为特殊功能的处理器,CPU将一部分功能下放到通道,使其对IO设备具有统一的管理能力。

    三总线结构:

    三总线

    此结构主要CPU和主存之间传输,IO总线CPU和各IO设备信息交换,DMA总线用于高速IO和主存之间交换信息,此结构中,任一时刻只能使用一种总线;主存总线和DMA无法同时对主存操作,IO总线只有CPU执行IO指令时用到;

    转载于:https://www.cnblogs.com/AI-me/p/11201441.html

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  • 体系结构学习——总线 在计算机系统中,各子系统...总线宽度:采用独立的地址线数据线可以提高总线的性能; 数据总线宽度:使用更宽的数据总线; 传输块大小:采用成块的数据传输,块越大,总线开销越小; 总线主设

    体系结构学习——总线

    在计算机系统中,各子系统之间可以通过总线来实现连接。通过统一的互连接口,将各种设备连接起来。
    优点:成本低(总线是在多台外设之间共享同一组连接线,所以实现成本较低)、简单;
    缺点:由不同的外设分时共享的,形成了信息交换的瓶颈,从而限制了系统中总的I/O吞吐量;所有I/O操作都必须通过总线时,就会出现总线带宽问题。

    总线的主要特性:

    总线宽度:采用独立的地址线和数据线可以提高总线的性能;
    数据总线宽度:使用更宽的数据总线;
    传输块大小:采用成块的数据传输,块越大,总线开销越小;
    总线主设备:指能够启动总线活动的设备(CPU就是一种总线主设备),总线上连接多个总线设备,需要总线仲裁机制来确定由哪个主设备来控制和使用总线;
    分离事务:将总线事务分为请求和应答,在请求和应答的时间内,总线可以供给其他I/O使用;
    同步定时和异步定时

    1. 同步总线:同步总线的控制线中包含一个时钟,总线上所有的设备的通讯操作都以该时钟为基准。这种总线:速度快(避免了传输握手协议的额外开销)、成本低。CPU存储器总线常采用同步总线。
      但有两个缺陷:1)时钟通过长距离传输会扭曲,所以同步总线不能用于长距离的连接,特别是对于高速同步总线; 2)总线上的所有设备都必须以同样的时钟频率工作,连接不同的设备后,总是以最慢的工作频率为基准。
    2. 异步总线:异步总线没有统一的参考时钟。总线上的发送设备和接收设备采用握手协议。不存在时钟扭曲和同步的问题,所以传输距离可以很长;很多I/O总线都采用异步总线。
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  • 故而总线有非常的多,我们通过分类来,了解总线功能特性不同.并且个人认为,在这里讨论的总线已经不仅仅是计算机内部的线路,而是与计算机相连接的线路皆是总线.这样理解的话,那么总线的定义似乎也没有错. 总线的分类...
  • CAN 的结构定义了模型的最下面的两层, 数据链路层物理层 。应用层通过不同的新兴协议层 ,专门用于特殊的工业领域。加上由个别 CAN 用户定义的任何合适的方案, 物理层连接可能最好的 CAN 协议工业标准也许就是...
  • 单芯片微控制器通常包括时钟复位逻辑、处理器、存储器、处理器中断控制器、外围设备外部总线接口。由于各厂商定位市场目标不同,外围设备类型在控制器厂商中变化很大,但大部分都是通用I/O端口、定时器、...
  • 针对不同的处理器及局总线特性可选,尽量减少中间逻辑;具有可选串行EEPROM接口,本地总线时钟可PCI时钟异步。PC9054内部有6种可编程FIFO,以实现零等待突发传输及本地总线和PCI总线之间异步操作;支持主...
  • 基于PCI总线的中断机制研究

    千次阅读 2011-03-05 19:03:00
    本文详细介绍了高性能PC机的中断结构和PLX9052的中断机制,并以9052为接口芯片设计的PCI扩展卡为例,讨论了用中断方式和CPU交换数据的程序设计要点,旨在从底层全面了解基于PCI总线的中断处理机制,为设计与实现PCI...
  • 基于PCI总线的中断机制研究 ...本文详细介绍了高性能PC机的中断结构和PLX9052的中断机制,并以9052为接口芯片设计的PCI扩展卡为例,讨论了用中断方式和CPU交换数据的程序设计要点,旨在从底层全面了解基...
  • 一个Modus多点串行链路系统是由主电缆(主干)一些可能分支电缆组成,在主干电缆两端需要有线路终端以使阻抗匹配,Modus多点串行链路系统中串行总线结构的总貌如下图所示。 不同的设备可以在同一个Modus串行...
  • 1 根据监测的火灾特性不同,火灾探测器可分为感烟、感温、感光、复合可燃气体等五种类型,每个类型又根据其工作原理的不同而分为若干种。 2 根据感应元件的结构不同,可分为: ⑴ 点型火灾探测器。对警戒范围中...
  • 网络上任何一个节点出错都不会影响其它节点正常运行的特性,从总体设计上可以看出,基于CAN总线无功补偿装置突出优点是使整个系统减少了引出线,使设备简洁,易于扩展,同时也便于安装、检修维护。
  • PCI总线接口芯片9054

    2013-02-22 00:36:22
    针对不同的处理器及局总线特性可选,尽量减少中间逻辑;具有可选串行eeprom接口,本地总线时钟可pci时钟异步。pc9054内部有6种可编程fifo,以实现零等待突发传输及本地总线和pci总线之间异步操作;支持主模式、从...
  • 补充+习题概念补充系统总线常见的控制信号有:总线的性能指标一些特殊的总线特性3.5总线控制3.5.1 总线判优控制3.5.2总线通信控制总线在完成一次传输周期时,可分为四个阶段:同步通信例子:波特率比特率习题1....
  • 物理结构、逻辑结构

    2019-01-03 22:22:00
    总线型、星型、环型、树型、网状型(不同的结构对传输的影响,优缺点) 总线型:所有计算机连接到一条共享总线。 优点:电缆长度短、布线简单、传输也简单(广播)(网络早期可以用) 缺点:故障易扩散、故障定位...
  • 概述 pci9054是由美国plx公司生产先进pci i/o加速器,采用了先进plx数据流水线结构技术,是32位、33...针对不同的处理器及局总线特性可选,尽量减少中间逻辑;具有可选串行eeprom接口,本地总线时钟可pci时钟异...
  • DSP基本特性(以TIC54x为例)

    千次阅读 2012-05-08 09:02:16
    本文介绍DSP基本特点,通用处理器硬件结构总线和指令支持的不同,通常DSP算法复杂度评估等。 概述 数字信号处理器(DSP)是为解决数字信号实时运算需要而设计,能满足大运算量、复杂计算、实时性强...
  • 由于设备之间不同的传输速率、电气特性、可靠性要求的不同,也产生了许多类型适用于不同情况通信协议,并被广泛接受使用。 1、UARTUSART 分别名为通用异步收发器通用同步异步收发器,速率不快,可全...
  • 企业服务总线(Enterprise Service Bus,ESB)是一种结构模式,这种模式为不同服务交互提供了通用连接虚拟化。它为企业信息系统实现 SOA 提供了基础。IBM 提供了一些产品用以实现 ESB,包括 Web...
  • A、原有指令的寻址方式操作码 B、系统总线的组成 C、数据通路宽度 D、存贮芯片的集成度 16.不同系列的机器之间,实现软件移植的途径不包括( )。 A、用统一的高级语言 B、用统一的汇编语言 C、模拟 D、仿真
  • 例如双向I/O电路共用总线结构中广泛应用三态特性。 三态门电路输出结构与普通门电路输出结构有很大的不同,它在电路中增加了一个输出控制端EN(Enable缩写)。当EN=1时,对原电路无影响,电路输出符合原来...
  • 基于时共享总线和分布式两种并行结构的理论分析,结合信号处理系统特点,设计了一种高性能通用并行弹载计算机,它具有标准化、模块化、可扩展、可重构、混合并行模式、多层次互联的特性,通过构建典型弹载计算机...
  • 有必要在实验室构造风力发电试验平台,可以在不依赖环境风力机情况下模拟风力机特性,并且可以任意设定风速变化曲线,方便了实验室对风力发电研究。   双馈风力发电机组是为了达到变速控制要求,...
  • PCI提供了一组完整的总线接口规范,其目的是描述如何将计算机系统中外围设备以一种结构可控化方式连接在一起,同时它还刻画了外围设备在连接时电气特性和行为规约,并且详细定义了计算机系统中各个不同...

空空如也

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不同总线的结构和特性