精华内容
下载资源
问答
  • 2021-07-22 00:40:36

    总线结构对计算机系统性能的影响

    在一个计算机系统中,采用哪种总线结构,往往对计算机系统的性能有很大影响.下面从三个方面来讨论这种影响.

    最大存储容量 初看起来,一个计算机系统的最大存储容量似乎与总线无关,但实际上总线结构对最大存储容量也会产生一定的影响.例如在单总线系统中,对主存和外设进行存取的差别,仅仅在于出现在总线上的地址不同,为此必须为外围设备保留某些地址.由于某些地址必须用于外围设备,所以在单总线系统中,最大主存容量必须小于由计算机字长所决定的可能的地址总数.

    在双总线系统中,对主存和外设进行存取的判断是利用各自的指令操作码.由于主存地址和外设地址出现于不同的总线上,所以存储容量不会受到外围设备多少的影响.

    指令系统

    在双总线系统中,CPU对存储总线和系统总线必须有不同的指令系统,这是因为操作码规定了要使用哪一条总线,所以在双总线系统中,访存操作和输入/输出操作各有不同的指令.

    另一方面,在单总线系统中,访问主存和1/O传送可使用相同的操作码,或者说使用相同的指令,但它们使用不同的地址.

    吞吐量

    计算机系统的吞吐量是指流入,处理和流出系统的信息的速率.它取决于信息能够多快地输入内存,CPU能够多快地取指令,数据能够多快地从内存取出或存入,以及所得结果能够多快地从内存送给一台外围设备.这些步骤中的每一步都关系到主存,因此,系统吞吐量主要取决于主存的存取周期.

    由于上述原因,采用双端口存储器可以增加主存的有效速度.

    早期总线的内部结构如图6.4所示,它实际上是处理器芯片引脚的延伸,是处理器与I/O设备适配器的通道.这种简单的总线一般也由50——100条线组成,这些线按其功能可以分为三类:地址线,数据线和控制线.地址线是单向的,用来传送主存和设备的地址;数据线是双向的,用来传送数据;控制线对每一根来说是单向的(CPU发向接口或接口发向CPU),用来指明数据传送的方向(存储器读,存储器写,I/O读,I/O写),中断控制(请求,识别)和定时控制等.

    简单总线结构的不足之处在于:第一,CPU是总线的唯一控制者.即使后来增加了具有简单仲裁逻辑的DMA控制器以支持DMA传送,但仍不能满足多CPU环境的要求.第二,总线信号是CPU引脚信号的延伸,故总线结构紧密与CPU相关,通用性差.

    当代流行的总线内部结构如下页图所示,___它是一些标准总线,追求与结构,CPU,技术无关的开发标准,并满足包括多个CPU在内的主控者环境需求.

    在当代总线结构中,CPU和它私有的cache一起作为一个模块与总线相连.系统中允许有多个这样的处理器模块.而总线控制器完成几个总线请求者之间的协调与仲裁.

    整个总线分成如下四部分:

    1 数据传送总线: 由地址线,数据线,控制线组成.

    2 仲裁总线: 包括总线请求线和总线授权线.

    3 中断和同步总线:用于处理带优先级的中断操作,包括中断请求线和中断认可线.

    4 公用线: 包括时钟信号线,电源线,地线,系统复位线以及加电或断电的时序信号线等.

    6.1.5 总线结构实例

    大多数计算机采用了分层次的多总线结构.在这种结构中,速度差异较大的设备模块使用不同速度的总线,而速度相近的设备模块使用同一类总线.显然,这种结构的优点不仅解决了总线负载过重的问题,而且使总线设计简单,并能充分发挥每类总线的效盲目.

    图6.6是Pentium计算机主板的总线结构框图(见演示图6.6).可以看出,它是一个三层次的多总线结构,即有CPU总线,PCI总线和ISA总线.

    CPU总线 也称CPU-存储器总线,它是一个64位数据线和32位地址线的同步总线.总线时钟频率为66.6MHZ(或60MHZ),CPU内部时钟是此时钟频率的倍频. 此总线可连接4—128MB的主存.主存扩充容量是以内存条形式插入主板有关插座来实现的.CPU总线还接有L2级cache.主存控制器和cache控制器芯片用来管理CPU对主存和.ache的存取操作.CPU是这条总线的主控者,但必要时可放弃总线控制权.从传统的观点看,可以把CPU总线看成是CPU引脚信号的延伸.

    PCI总钱 用于连接高速的 1/O设备模块,如图形显示器适配器,网络接口控制器,硬盘控制器等.通过"桥"芯片,上面与更高速的CPU总线相连,下面与低速的ISA总线相接.PCI总线是一个32(或64位)的同步总线,32位(或64位)数据/地址线是同一组线,分时复用.总线时钟频率为33.3MHZ,总线带宽是132MB/s. PCI总线采用集中式仲裁方式,有专用的PCI总线仲裁器.主板上一般有3个PCI总线扩充槽.

    ISA总线 Pentium机使用该总线与低速 1/O设备连接.主板上一般留有 3-4个ISA总线扩充槽,以便使用各种16位/8位适配器卡.该总线支持7个DMA通道和15级可屏蔽硬件中断.另外,ISA总线控制逻辑还通过主板上的片级总线与实时钟/日历,ROM,键盘和鼠标控制器(8042微处理器)等芯片相连接.

    我们看到,CPU总线,PCI总线,ISA总线通过两个"桥"芯片连成整体.桥芯片在此起到了信号速度缓冲,电平转换和控制协议的转换作用.有的资料将CPU总线-PCI总线的桥称为北桥,将PCI总线-ISA总线的桥称为南桥.通过桥将两类不同的总线粘合在一起的技术特别适合于系统的升级代换.这样,每当CPU芯片升级时只需改变CPU总线和北桥芯片,全部原有的外围设备可自动继续工作.

    _ Pentium个人机总线系统中有一个核心逻辑芯片组,简称PCI芯片组,它包括主存控制器和cache控制芯片,北桥芯片和南桥芯片.这个芯片组叫Intel430系列,440系列,他们在系统中起者字关重要的作用.

    更多相关内容
  • 也就是信息从哪里开始中间经过哪些部件最后传到哪里,由控制部件产生的控制信号建立数据通路数据通路的基本结构可分为三类:CPU内部单总线方式。CPU内部多总线方式。专用数据通路方式。CPU内部单总线方式内部总线是...

    数据通路

    数据通路:数据在功能部件之间传送的路径。

    也就是信息从哪里开始中间经过哪些部件最后传到哪里,由控制部件产生的控制信号建立数据通路

    数据通路的基本结构可分为三类:

    CPU内部单总线方式。

    CPU内部多总线方式。

    专用数据通路方式。

    CPU内部单总线方式

    内部总线是指同一部件,如CPU内部连接各寄存器及运算部件之间的总线;

    系统总线是指同一台计算机系统的各部件,如CPU、内存、通道和各类I/O接口间互相连接的总线。

    1.寄存器之间数据传送

    比如把PC内容送至MAR,实现传送操作的流程及控制信号为:

    (PC)→Bus PCout有效,PC内容送总线

    Bus→MAR MARin有效,总线内容送MAR

    也可写为: (PC)→Bus→MAR

    也有的教材写为: PC→Bus→MAR

    重要的是描述清楚数据流向

    19761eccd47481c52b6c302b2364849a.png

    2.主存与CPU之间的数据传送

    比如CPU从主存读取指令,实现传送操作的流程及控制信号为:

    (PC)→Bus→MAR PCout和MARin有效,现行指令地址→MAR

    1→R CU发读命令(通过控制总线发出,图中未画出)

    MEM(MAR)→MDR MDRin有效

    MDR→Bus→IR MDRout和IRin有效,现行指令→IR

    b646cf0ae9899eb907997adc8d668f39.png

    3.执行算术或逻辑运算

    比如一条加法指令,微操作序列及控制信号为:

    Ad(IR)→Bus→MAR MDRout和MARin有效(或AdIRout和MARin有效)

    1→R CU发读命令

    MEM(MAR)→数据线→MDR MDRin有效

    MDR→Bus→Y MDRout和Yin有效,操作数→Y

    (ACC)+(Y)→Z ACCout和ALUin有效,CU向ALU发送加命令

    Z→ACC Zout和ACCin有效,结果→ACC

    e8dd3682a4c47e5be9d73e5fd0e00cb8.png

    CPU内部单总线方式——例题

    设有如图所示的单总线结构,分析指令ADD (R0),R1 的指令流程和控制信号。

    8d4c3814a025e7c544b2189cb8d737bb.png

    解答:

    分析指令功能和指令周期

    功能:((R0))+(R1)→(R0)

    取指周期、间址周期、执行周期

    写出各阶段的指令流程

    取指周期:公共操作时序

    微操作

    有效控制信号1

    (PC)→MAR

    PCout,MARin

    2

    M(MAR)→MDR ,(PC)+1→PC

    MemR,MARout,MDRinE

    3

    (MDR)→IR

    MDRout,IRin

    4

    指令译码

    -

    5(可省)

    (PC)+1→PC

    -

    间址周期:完成取数操作,被加数在主存中,加数已经放在寄存器R1中。

    时序

    微操作

    有效控制信号1

    (R0)→MAR

    R0out,MARin

    2

    M(MAR)→MDR

    MemR,MARout,MDRinE

    3

    (MDR)→Y

    MDRout,Yin

    执行周期:完成取数操作,被加数在主存中,加数已经放在寄存器R1中。

    时序

    微操作

    有效控制信号1

    (R1)+(Y)→Z

    R1out,ALUin,CU向ALU发ADD控制信号

    2

    (Z)→MDR

    Zout,MDRin

    3

    (MDR)→M(MAR)

    MemW,MDRoutE,MARout

    各个周期之执行数据流程图如下:

    f5d3e66f002f5dc65cd454bcb5990d0f.png

    展开全文
  • 单总线优缺点

    千次阅读 2021-07-23 03:29:42
    总线系统是指微型计算机...使用单总线构成的计算机系统,除了总线以外,还包括有中央处理器(CPU)、存储器设备、输入输出设备等,它们都以总线设备的形式连接到总线上。单总线系统特点单总线技术具有节省I/O资源,...

    总线系统是指微型计算机各部件之间传送信息的通道。简单地说就是在总线控制器的作用下,通过总线设备接口控制、管理连接在总线上的设备使用总线。

    单总线(Uni Bus)系统是最简单的总线系统,是指仅由一条总线构成的计算机系统。使用单总线构成的计算机系统中,除了总线以外,还包括有中央处理器(CPU)、存储器设备、输入输出设备等,它们都以总线设备的形式连接到总线上。

    单总线系统特点

    364f197b1ef39594151fdbae9921c3a4.png

    单总线技术具有节省I/O资源,结构简单、成本低廉、便于总线扩展维护等优点。将地址线、数据线、控制线合为一根信号线。单总线系统使用自身的网络接口的传感器和其它器件。该接口的数据通信和供电仅需通过一根数据线再加一根地线,这意味着微控制器仅需一个端口即可与单总线传感器通信。

    单总线系统网络工作于一主多从模式(多点网络)。时序非常灵活,允许从机以高达16kbps的速率与主机通信。每个单总线器件都有一个全球唯一的64位ROM ID,允许单总线系统主机精确选择位于网络任何位置的一个从机进行通信。1单总线系统采用漏极开路模式工作,主机(或需要输出数据的从机)将数据线拉低到地表示数据0,将数据线释放为高表示数据1。这通常通过在数据线和VCC之间连一个分立电阻实现。

    单总线系统缺陷

    48ad1c00a7d59c6e730de8f5f84e1f2a.png

    采用简单的单总线结构,虽然可以构成计算机系统,但是它的信息吞吐量受到限制,工作效率和计算机的使用范围受到很大的限制。

    例如,目前的计算机系统中都设有显示子系统。显示子系统主要包括显示控制器、显示数据存储器和显示器等。为了保证显示内容的正确性,显示控制器需要不断从显示数据存储器中读取数据送显示器,这个过程就是我们通常所说的显示器刷新。显示器刷新和中央处理器使用存储器将竞争使用总线,这对于中央处理器和显示刷新的效率都会产生影响,尤其对于高速的中央处理器,将会严重地影响运行效率。

    又比如在计算机系统中都设有键盘,它的速度是人的手指动作的速度,一般为每分钟两百次以内。如果将键盘和存储器连接在同一条总线上,显然中央处理器访问存储器的工做效率将受倒影响。

    展开全文
  • 头歌educoder教学实践平台计算机组成原理单总线CPU设计(定长指令周期3级时序)(HUST)。第1关—第6关,源代码txt格式。 第1关 MIPS指令译码器设计 第2关 定长指令周期---时序发生器FSM设计 第3关 定长指令周期---时序...
  • 单总线结构CPU数据通路

    千次阅读 多人点赞 2021-04-22 14:39:49
    目录一.整体结构图二.基本指令数据通路(1)取指令数据通路(2)LOAD执行指令数据通路(3)MOVE执行指令数据通路(4)ADD...对于该指令我们需要将指令存入IR,然后PC指向下一个地址 (1)将PC的值输出,需要给出一

    一.整体结构图

    在这里插入图片描述

    有很多的读写控制指令,需要分阶段来执行指令。

    基本指令有LOAD,MOVE,ADD,STORE,JMP等等。

    二.基本指令数据通路

    (1)取指令数据通路

    在这里插入图片描述

    分四个阶段进行取指令操作
    对于该指令我们需要将指令存入IR中,然后PC指向下一个地址

    (1)将PC的值输出,需要给出一个PCout控制信号将其送到总线,然后给出ARin控制信号将其送入AR中,同时一个Xin控制信号将其送入X寄存器中。(注意是在时钟周期到来时将其写入)

    (2)选择ALU的+1控制信号将X中存放的地址进行该操作(MIPS为+4),然后输入到Z中(因为Z没有输入控制信号所以直接输入,进入其中进行锁存)。同时主存给出Read信号开始读取地址中的内容。

    (3)此时我们需要将更新后的PC值返回PC,所以给出Zout输入信号进入总线,并且有PCin输入信号进行输入操作。将主存中的内容读取到DR中。

    (4)我们通过DRout和IRin将DR中的值送入到IR中。当指令取出后再送到指令译码器生成操作控制信号。

    (2)LOAD执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    同样分四个阶段进行执行操作
    对于该指令我们需要将IR中的指令取出放入主存中找到对应的值,然后存入R0

    (1)我们通过IRout控制信号取出指令进入总线,然后通过ARin控制信号存入AR中。

    (2)进行指令再主存中的读取

    (3)通过DREin信号将结果输入DR中

    (4)通过DRout和R0控制信号,将结果存入R0寄存器中,Load指令操作结束。

    (3)MOVE执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    该操作只有一个阶段
    我们将10即IRA中的值传递给寄存器R1

    (1)通过IRout控制信号输出到总线,然后通过R1in控制信号输入到R1寄存器中。

    (4)ADD执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    分三个阶段
    将寄存器R0和R1中的值相加并返回到R0中

    (1)通过R0out信号将R0中的值送入总线,然后通过Xin指令锁存到X寄存器中。

    (2)通过R1out控制信号将结果输入到ALU的B端,然后通过ADD控制信号,将X中的值与其相加,求得结果放入暂时寄存器Z中。

    (3)通过Zout控制信号和R0in控制信号将结果转移到R0中。

    (5)STORE执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    分三个阶段
    将R0的值写入主存,地址为R2的地址

    (1)通过R2out和ARin信号将地址存放到AR中

    (2)通过R0out和DRin信号将值存放到DR中

    (3)通过主存的Write信号和DREout信号将该内容写入主存

    (6)JMP执行指令数据通路

    在这里插入图片描述

    只有一个阶段
    将PC跳转到1000的位置

    (1)立即数存放再IR中,我们通过IRout和PCin信号将该地址输入到PC中

    展开全文
  • 一、总线概述 计算机系统是以微处理器为的,各器件要与微处理器相连,且必须协调工作,所以微处理机引入了总线的概念,各器件共同享用总线,任何时候只能有一个器件发送数据(可以有多个器件同时接收数据) 。...
  • ②数据总线(Data Bus)数据总线是CPU用来传送数据信息的信号线(双向、三态)。数据总线是双向三态总线,即数据既可以从CPU送到其它部件,也可以从其它部件传送给CPU,数据总线的位数和处理器的位数相对应。③控制总线...
  • 计算机系统总线结构

    千次阅读 2019-09-08 15:35:28
    系统总线就是把计算机中多个组件连接到一起的传输介质,负责设备间通信。系统总线上传送的信息包括数据信息、地址信息、控制信息,因此,系统总线包含有三种不同功能的总线,即数据总线DB(Data Bus)、地址总线AB...
  • 5.3.1数据通路 单总线结构

    千次阅读 2020-12-08 19:33:44
    连接各部件的总线只有一条时,称为单总线结构;CPU有两条或更多的总线时,构成双总线结构或多总线结构。 内部总线是指同一部件,如CPU内部连接各寄存器及运算部件之阅的总线; 系统总线是指同一台计算机系统的各部件...
  • 总线结构计算机系统性能的影响一个计算机系统,采用哪种总线结构,往往对计算机系统的性能有很大影响.下面从三个方面来讨论这种影响.最大存储容量 初看起来,一个计算机系统的最大存储容量似乎与总线无关,但实际...
  • 微型计算机采纳总线构造的长处有:1、工艺简朴,连线轻易;2、线路稳固牢靠;3、收集用户扩大比较天真;4、维修简朴;5、便于硬件体系的积木化;6、组网用度低。 微型计算机采纳总线构造的长处有:工艺简朴,连线...
  • 总线分类和计算机总线结构

    千次阅读 2020-06-23 21:43:40
    1. 计算机总线分类 根据应用范围可以分为以下几类:(注意 并没有一定的划分标准,有些概念或类型涵盖范围也互有交叉) 1.1 系统总线 如今一般就是指 PCI/PCIe 总线 这是Intel主导发展的总线标准。什。PCI/PCIe 总线 ...
  • 计算机中总线是什么意思

    千次阅读 2021-07-20 02:58:16
    总线是指是指在计算机中配置3组总线,即处理器总线上通过一块被称为PCI桥的控制线路,提供出一组高性能的局部总线,称为PCI总线,而把原来的ISA总线和EISA总线从处理器总线上断开,并通过IO控制线路连接到这里的...
  • 1、总线结构计算机系统性能的影响 一个计算机系统,采用哪种总线结构,往往对计算机系统的性能有很大影响.下面从三个方面来讨论这种影响.最大存储容量 初看起来,一个计算机系统的最大存储容量似乎与总线无关,...
  • 只要复制代码,放进头歌里,满分过!
  • 计算机总线结构详解

    万次阅读 2019-09-07 16:01:35
    在计算机系统,不同的子系统必须具有连接彼此的接口,比如,内存和处理器需要通信,处理 器和I/O设备也需要通信。这些工作都是由总线来完成的。总线就是一条共享的通信链路,它用一套线路来连接多个子系统。下图是...
  • 计算机组成原理——总线结构

    千次阅读 2018-11-17 21:22:53
    一、单总线结构 二、多总线结构 1.双总线结构 2、三总线结构  3、三总线结构的又一形式  4、四总线结构 三、总线结构举例 1、传统微型机总线结构 2、VL-BUS局部总线结构 3、PCI 总线结构 ...
  • 华中科技大学计算机组成原理 单总线CPU设计 MIPS指令译码器设计(第一关) 1.电路图: 2.头哥测试:通过! 3.关注我们:可提取电路图和代码! 公众号:CPP开发者方舟
  • 三、总线结构计算机举例: 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...
  • 计算机总线系统简介

    2021-11-11 21:20:30
    单总线结构2. 多总线结构三、总线的内部结构1. 早期总线内部结构2. 当代总线内部结构 计算机是由若干系统功能部件构成的,这些系统功能部件只有连接一起协调工作才能形成一个完整的计算机硬件系统。 起到连接和...
  • 保持单总线结构优点的基础上,减轻了 CPU 的负担。 (3)三总线结构:各外部设备与通道之间增加一组1/0总线。提高CPU工作效率,同时也最大限度地提高外设的工作速度;但硬件成本增加。 同步通信之所以比异步通信...
  • 一、总线的概念总线是连接计算机有关部件的一组信号线,是计算机中用来 送信息代 的公共通道。面向总线结构主要有以下优点:简化了系统结构,便于系统设计制 ;② 大大减少了连线数目,便于布线,减小体积,提高...
  • 计算机组成原理Logisim单总线CPU

    千次阅读 热门讨论 2021-05-09 22:29:20
    计算机组成原理 Logisim单总线CPU 指令译码器设计 硬布线控制器 单总线CPU(3级时序) 硬布线控制器组合逻辑单元 时序发生器输出函数(定长指令周期) 时序发生器FSM设计(定长指令周期)
  • 1、 CAN总线分布式系统的结构 系统结构如图1所示。本系统由上位监控计算机、CAN总线适配卡和控制单元三部分构成。其中上位监控计算机采用IBM-PC兼容机,主要负责对系统数据的接收与管理、控制命令的发送以及各控制...
  • 单总线结构2. 多总线结构2.1 双总线结构2.2 三总线结构2.3 三总线结构的又一种形式2.4 四总线结构3举例3.1 传统微型机总线结构3.2 VL-BUS局部总线结构3.3 PCI总线结构3.4 多层PCI总线结构 1.单总线结构 上一篇博客...
  • 微型计算机系统一般有三种总线,即地址总线、控制总线和数据总线。(推荐教程:windows)总线(Bus)是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线,它是由导线组成的传输线束, 按照计算机所传输的信息...
  • 微型计算机系统一般有三种总线分别是什么微型计算机系统有哪三种总线,微机系统的三条总线是地址总线、控制总线和数据总线总线是一种内部结构,是CPU、内存、输入设备和输出设备传递信息的公共通道。微机...
  • 计算机操作都熟悉,但是一个计算机是如何工作的,内部的原理是如何实现的?这些问题是计科专业与其相关专业的学生都必须掌握的知识。

空空如也

空空如也

1 2 3 4 5 ... 20
收藏数 58,095
精华内容 23,238
关键字:

在单总线结构的计算机中