计算机组成原理 之 系统总线(三)

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一、总线的基本概念

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。 总线结构的计算机举例: 单总线结构框图; 面向 CPU 的双总线结构框图; 以存储器为中心的双总线结构框图;

二、总线的分类

片内总线: 芯片内部 的总线;

系统总线: 计算机各部件之间 的信息传输线; 包括:

  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;

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:

  1. 串行通信总线;
  2. 并行通信总线;

三、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;
  5. 信号线数:地址线、数据线和控制线的 总和;
  6. 总线控制方式:突发、自动、仲裁、逻辑、计数;
  7. 负载能力;

四、总线控制

总线判优控制:

基本概念: 主设备( 模块):总线的主设备是指获得总线控制权的设备; 从设备( 模块):总线的从设备是指被主设备访问的设备,只能响应从主设备发来的各种总线命令;

总线判优控制: 集中式:链式查询、计数器定时查询、独立请求方式; 分布式;

链式查询方式: 在这里插入图片描述 计数器定时查询方式: 在这里插入图片描述 独立请求方式: 在这里插入图片描述

总线通信控制:

目的: 总线通信主要解决通信双方如何获知传输开始和传输结束,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; 寻址阶段:主模块向从模块 给出地址 和 ; 传数阶段:主模块和从模块 交换数据; 结束阶段:主模块 撤消有关信息;

总线通信的四种方式: 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; 不互锁 半互锁 全互锁; 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 ; 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;

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; 充分提高了总线的有效占用;


课后习题: 在这里插入图片描述

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从本篇归纳总结《计算机组成原理(第2版)唐朔飞》第一书的知识点。 文章中的图片来源于“哈尔滨工业大学 刘宏伟老师的课程 PPT”。 有需要刘宏伟老师课程PPT的同学可以 关注码农云库公众号回复“计算机组成原理讲义(刘宏伟)”就可下载文件。