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

简介: 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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