计算机组成原理-系统总线

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9.9 积分

第9章系统总线基本知识点：总线的基本概念；总线的分类；总线的组成及性能指标；总线的结构；总线的 裁决(仲裁)方式，包括三种集中裁决方式；总线通信控制，包括同步通信、异步通信、半 同步通信和分离式通信。重点：总线的组成及性能指标；总线的裁决方式；总线通信控制。难点：总线的裁决方式；总线通信控制。9.1知识点1：总线概述9.1.1要点归纳1. 总线的基木概念计算机系统的5大部件Z间的互连方式有两种，一种是各部件之间使用单独的连线, 称为分散连接；另一种是将各部件连到一组公共信息传输线上，称为总线连接，总线是一组 能为多个部件传送信息的线路，总线具有以下特点。☆信息传输：总线实际上是由许多传输线或通路组成的，每条线可一位一位地传输二进制 代码，一串二进制代码可在一段时间内逐一传输完成。若干条传输线可以同时传输若干位二 进制代码。☆共亨：总线是连接多个部件的信息传输线，是各部件共亨的传输介质。☆分吋：在某一吋刻，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。机器总线由总线控制器管理，总线控制器的主耍功能有总线系统的资源管理、总线系统的定 时及总线的仲裁和连接。2. 总线的分类总线按连接部件划分如下。☆片内总线。指芯片内部的总线，如在CPU芯片内部，寄存器与寄存器之间、寄存器与 逻辑部件Z间互连的总线。☆系统总线。指CPU、主存、I/O设备各大部件之间的信息传输线。按系统总线传输信息 的不同，又分为数据总线、地址总线和控制总线三大类。☆数据总线：用于传输各部件Z间的数据信息，它是双向传输总线，英位数称为数据总线 宽度，与机器字长、存储字长有关，一般为8位、16位或32位。☆地址总线：用于指岀数据总线上的源数据或目的数据在主存单元的地址或I/O设备的地 址，也就是说地址总线上的代码用来指明CPU欲访问的存储单元或I/O端口的地址，由 CPU输出，单向传输。地址总线的位数与存储单元的个数有关，如地址线为20根，则对 应的存储单元个数为220个。☆控制总线：用于发岀各种控制信号，通常对任一控制线而言，它的传输是单向的，如存 储器读/写命令都是由CPU发岀的，但对控制总线总体而言，又可认为是双向的，如当某 设备准备就绪时，便可通过控制总线向CPU发送小断请求。常用的控制信号有：时钟、复 位、总线请求、总线允许、屮断请求、屮断响应、主存读/写、I/O读写和传输响应等。☆通信总线。用于计算机系统之间或计算机系统与其他系统之间的通信。通信总线按数据 传输方式可分为串行通信和并行通信。☆串行通信：指数据在单条1位宽的传输线上，一位一位地按顺序分时传送，如1字节 数据在串行传送中要通过一条传输线分8次由低位到高位按顺序逐位传送。☆并行通信：指数据在多条并行1位宽的传输线上，同吋由源地址传送到日的地址，如1 字节的数据在并行传送中要通过8条并行传输线同时由源地址传送到目的地址。只有数据总线是双向传输的，地址总线和控制总线是单向传输的，都是从CPU发出的。3. 总线的性能指标总线的性能指标如下。☆总线宽度：是指数据总线的根数，用bit (位)表示，如8位(8根)、16位(16根)、 32位(32根)、64位(64根)等。☆总线带宽：可理解为总线的数据传输率，即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MB/s(兆字节每秒)表示。总线带宽二总线工作 频率x(总线宽度/8),如总线工作频率为33MHz,总线宽度为16位，则总线带宽 =33x(16-r8)=66MB/so☆总线工作频率：总线上各种操作的频率，等于总线周期的倒数，即总线工作频率二1/总线 周期。实际上是指一秒钟内传输儿次数据。☆总线周期(总线传输周期)：是指一次总线操作所需的时间(包括申请阶段、寻址阶段、 传送阶段和结朿阶段)。总线周期通常由若干个总线时钟周期构成。而总线时钟周期就是机 器的时钟周期。☆总线时钟频率：指机器的时钟频率，总线时钟频率=1/总线时钟周期。☆时蚀同步/异步：总线上的数据与时钟同步工作的总线称为同步总线，与时蚀不同步工作 的总线称为异步总线。☆总线复用：一条信号线上分时传送两种信号称为总线复用。例如，在一组物理线路上可 分时传输地址信号和数据信号。☆信号线数：地址总线、数据总线和控制总线三种总线数的总和称为信号线数。☆总线控制方式：总线控制方式有突发工作、自动配置、仲裁方式、逻辑方式和计数方式 等。【例9.1】设某系统总线在一个总线周期屮并行传送6字节信息，总线时钟频率为20MHz, 一个总线周期占用2个时钟周期，求该总线帯宽。解：总线吋钟频率为20MHz, —个总线周期占用2个吋钟周期，所以总线工作频率 =20MHz/2=10MHz,总线的宽度=6x8位，所以总线带宽二总线工作频率x(总线宽度 /8)=10MHzx6B=60MB/so4. 总线的信息传输方式1) 串行传输方式信息以串行方式传送吋，只有一条传输线，且采用脉冲传送，即数据0或1按位顺序传送 (以脉冲信号“有或无''的形式传送)，每拍(次)传一位。其特点是线路成本低，传送速度 慢。适用场合：主机与低速外设间的传送、远距离通信总线的数据传送、系统之间的数据传 送。串行传输信息的速率通常用波特率和比特率来表示。☆波特率：每秒钟传送的数据位数。☆比特率：每秒钟传送的有效数据位数。【例9.2］利用串行方式传送字符，假设数据传送速率是120个字符/秒，每一个字符格式 规定包含10个数据位(起始位、停止位、8个数据位)，问传送的波特率是多少？每个数 据位占用的时I、可是多少？比特率又是多少？解:波特率=10位X120/秒=1200。每个数据位占用的时间Td是波特率的倒数，所以Td= 1 /1200=0.833x 10-3s=0.833ms0每个 字符对应的10个数据位中只有8个有效数据位，所以比特率二8位X120/秒=960o2) 并行传输方式利用并行方式传输二进制信息时，每位数据都需要单独一条传输线，从而使得多位二进制数 码在同一-时刻同时进行传送。并行传输一般采用电位传送。由于所有的位同时被传送，所以 并行数据传送比串行数据传送快得多。特点是线路成本高，传送速度快。适用场合：短距离 的高速数据传输。3)复合传输方式在不同的时间间隔屮，总线可以分别完成传送地址和传送数据的任务，或者当多部件共享总 线吋，各部件根据控制命令，分吋使用总线来完成自己的数据传送任务。也就是说，复合传 输方式有两个概念：☆数据和地址信息分时享用总线，即总线复用方式。☆共享总线的部件分时使用总线，即总线分时方式。复合传输方式的优缺点如下。☆优点：可提高总线的利用率，减少总线的信号线数量，从而降低总线的成本。☆缺点：会影响总线操作的速度。猝发传输是指在一次传输地址后，利用连续多个数据时间依次传输多个数据的方式。一次猝 发式传输总线周期通常由一个地址周期和一个或儿个数据周期组成，也称为并发传输或成组 传输方式。5. 总线标准所谓 关 键 词： 计算机 组成 原理 系统总线

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