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  • 章--(总线)

    2020-11-13 18:57:21
    【 什么是总线? 使用总线能解决什么? 总线的分类 性能指标 总线结构 ...在三种集中式总线控制中, 独立请求 方式反应最快。 独立请求方式每一台设备均有一对总线请求线BR,和总线同意线BG,当设备要求使用总线时,总
    第三章 总线
    ★ 重点掌握
    1 总线的基本概念
    2 总线的分类(按传输的信号类型,按逻辑位置及服务对象)
    3总线的主要指标(传输周期、带宽、宽度等)
    4 常用标准总线的名称及所处的逻辑位置
    5 典型的总线结构类型
    6 总线控制(总线裁决方式,总线通信控制方式)  
    
    【 什么是总线? 使用总线能解决什么? 总线的分类 性能指标 总线结构 总线控制 】
    1. 总线连接各个部件之间的信息传输线 类似电源线。
      在这里插入图片描述
    2. 双总线 --面向CPU在这里插入图片描述
    3. 双总线 --以存储器为中心在这里插入图片描述
    4. 总线的分类在这里插入图片描述
    5. 总线的性能指标在这里插入图片描述
    6. 总线结构

    除了上述的 单、双总线结构 还有以下的总线结构.在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    …四总线结构在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    7. 总线的控制在这里插入图片描述

    集中式:将控制逻辑做在一个专门的总线控制器或总线裁决器中,通过将所有的总线请求集中起来利用一个特定的裁决算法进行裁决。
    分布式:没有专门的总线控制器,其控制逻辑分散在各个部件或设备中。

    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    在三种集中式总线控制中, 独立请求 方式反应最快。
    独立请求方式每一台设备均有一对总线请求线BR,和总线同意线BG,当设备要求使用总线时,总线控制部件中有一派对电路,可根据优先次序确定响应那一台设备的请求,响应速度最快

    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    总线通信方式
    总线通信方式

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  • 总线判优控制的集中式方式有三种:链式查询、计数器定时查询、独立请求方式 1.链式查询方式 注:查询链总线控制器最近的部件具有最高优先权,离总线控制器越远,优先权越低。  链式查询通过接口的优先权...

    总线控制

    一、总线判优控制

    1.基本概念:

    总线判优控制集中式方式有三种:链式查询计数器定时查询独立请求方式

    1.链式查询方式

    注:在查询链中离总线控制器最近的部件具有最高优先权,离总线控制器越远,优先权越低。

           链式查询通过接口的优先权排队电路实现。

           优点:结构简单,主要运用在简单的嵌入式系统中

           缺点:速度慢,需要一直向下查询,对电路故障特别敏感

    2.计数器定时查询方式:

    注:计数器的初值可用程序设置,以方便地改变优先次序。当然这种灵活性是以增加控制线数为代价的。

            如果计数器的初值是从0开始,各部件的优先次序与链式查询法相同。

            如果从中止点开始,则每个设备使用总线的优先级相等????这是为什么???

    3.独立请求方式

    注:优点:响应时间快,对优先次序的控制相当灵活  缺点:控制线数增加了很多


    二、总线通信控制

    同步通信

    1、同步式数据输入

    2、同步式数据输出

    注:同步通信采用速度最慢的那个模块作为标准,即使有关模块的速度比较快,也要按照最慢的模块进行设置。

          一般应用在总线长度比较短,并且各个模块的存取时间比较一致的情况下,使用同步式传输数据

                     同步通信的优点:同步通信具有较高的传输效率,可靠性较高

                                        缺点:所有模块都强求一致的同一时限,使设计缺乏灵活性。

    异步通信

    半互锁的缺点:有可能导致“请求”信号一直保持高电平

    半同步通信(同步、异步相结合)

    注:半同步通信适用于系统工作速度不高,但又包含了许多工作差异较大的各类设备的简单系统

          其控制方式比异步通信简单。

          缺点:对系统时钟频率不能要求太高,故从整体上来看,系统工作的速度不会太高。


    同步通信、异步通信、半同步通信,在整个传输周期中,系统总线的使用权完全由占有使用权的主模块和它选中的从模块占据。

    分离式通信的两个子周期都只有单方向的信息流,每个模块都能充当一次主模块。

    故:在分离式通信方式中,总线上所有模块都可以成为主模块。


    1、计算机系统的五大部件之间两种互联方式为:总线连接分散连接

    2、相对于单总线结构,多总线结构解决了CPU、主存与I/O设备间速度不匹配的问题。

    3、DMA总线用于主存与I/O设备之间交换信息

    4、在同步通信中,一个总线周期的传输过程是先传输地址,再传输数据

    5、所谓的三总线结构的计算机中的“三总线”包含:I/O总线 、主存总线、cpu总线

    6、控制总线中常见的控制信号包括:总线请求、中断请求、传输响应

    7、假设某系统总线在一个总线周期中并行传输8字节信息,一个总线周期占用4个时钟周期,总线时钟频率为10MHz,则总线带宽是:20MB/s

         解析:1个时钟周期的时间为1/10MHz,每个时钟周期传输的字节数为8/4=2,则总线带宽为2/(1/10MHz)=20MB/s。

                   每个时钟周期传输的字节数 /  1个时钟周期的时间=总线带宽

    8、总线的异步通信方式不采用时钟信号,只采用握手信号;半同步通信方式是即采用时钟信号,又采用握手信号。

    9、在异步串行传输系统中,假设每秒传输120个数据帧,其字符格式规定包含1个起始位,7个数据位,1个奇偶校验位,1个终止位,则波特率为:1200bps

         解析:一帧包含1+7+1+1=10位 故波特率为10*120=1200bps   波特率=单位时间的数据帧数*帧位

    10、连接部件不同,总线通常可分为以下哪些种:片内总线、通信总线、系统总线

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  • 1.1为什么要有总线判优控制? 总线(bus)上连接着运算器,控制器,存储器和I/O设备,而总线同一时刻只有一方能够使用,那么如何分配优先级呢?...步骤一:这个图有从0开始的n个I/O接口,全部向总线控制

    1.1为什么要有总线判优控制?

    总线(bus)上连接着运算器,控制器,存储器和I/O设备,而总线在同一时刻只有一方能够使用,那么如何分配优先级呢?这就涉及到总线的判优控制。判优控制又分为集中式和分布式两种,这里讲解的是集中式的三种常见的判断方法

    1.2三种常见的判断方式

    • 链式查询

    在这里插入图片描述
    通过例子来进行理解:如图所示是总线的结构图,首先理解
    BR:总线请求
    BG:总线同意

    BS:总线忙
    (是一个信号,bs=0表示空闲,bs=1表示总线在使用)

    1. 步骤一:在这个图中有从0开始的n个I/O接口,全部向总线控制部件发出请求。

    2. 步骤二:BG信号开始依次向下检查。

    3. 步骤三:BG信号遇到请求,设置BS(总线忙)=1,表示总线已经接收了请求,不在接收请求了。

    4. 步骤四:开始执行这次数据传输。

    特点:离总线最近的设备有最高的优先级,越远的设备优先级越低,结构十分简单,只需要几根线就能实现总线控制,并且很容易扩充设备。

    缺点:对电路故障十分敏感,并且优先级低的设备很难获得请求。

    • 计数器定时查询

    这种方式相对于链式查询方式取消了BG线,增加了设备地址线,这个线的作用就是用于比较计数器的数值和各个请求的设备的编号是否对应。
    在这里插入图片描述

    1. 步骤一:I/O设备发出请求
    2. 步骤二:计数器从0开始,并且各个设备的值也都是固定的,计数器每增加一次就通过设备地址线检查该编号的设备是否发出请求(循环)

    特点:计数器的初始值可以改变,多以可以改变设备的优先级,更加灵活。
    电路故障不如链式查询方式敏感,但是增加了设备地址线,控制也更加复杂。

    • 独立请求的方式

    在这里插入图片描述
    独立请求的方式更加直接,每个I/O设备和总线控制部件都有一对一连接,在总线控制部件中可以按照队列的处理方式,来处理请求。

    特点:响应速度快,处理灵活。
    控制线数量多,总线控制更加复杂。

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    西北农林科技大学本科课程考试试题(卷)2013-2014学年第二学期《计算机组成与系统结构》课程B卷专业班级:命题教师:审题教师:

    学生姓名:学号:考试成绩:

    一、选择题(每小题1分,共15分)得分:分

    1. 计算机系统中的存贮器系统是指()。

    A. RAM存贮器

    B. ROM存贮器

    C. 主存贮器

    D. Cache、主存贮器和外存贮器

    2. 在三种集中式总线控制中,()方式响应时间最快。

    A.链式查询

    B.计数器定时查询

    C.独立请求

    D.以上都不是。

    3. 微指令存放在()中。

    A. 控制存储器

    B. RAM

    C. 指令寄存器

    D. 外存

    4. 在定点运算器中,无论采用双符号位还是单符号位,必须()

    来实现。

    A.有译码电路,用与非门

    B.有编码电路,用或非门

    C.有溢出判断电路,用异或门

    D.有移位电路,用与或非门

    5.CPU响应中断必须满足的条件是()。

    A. CPU接到中断请求信号

    B. CPU允许中断

    C. 一条指令执行结束

    D. 以上都是

    6. 若浮点数用补码表示,则判断运算结果是否为规格化数的方法是()。

    A. 阶符与数符相同为规格化数

    B. 阶符与数符相异为规格化数

    C. 数符与尾数小数点后第一位数字相异为规格化数

    D. 数符与尾数小数点后第一位数字相同为规格化数

    7. 在Cache的地址映射中,若主存中的任意一块均可映射到Cache内的任

    意一快的位置上,则这种方法称为()映射。

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