计算机组成原理笔记-第三章(哈工大)

1.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。

总线的传输方式:

串行——长距离 ,一次传输1位            并行——短距离,一次传输n位

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2.总线分类

1.片内总线   芯片内部的总线

2.系统总线 计算机各个部件之间的信息传输线

 数据总线:双向 与机器字长、存储字长有关 

 地址总线 :单向 ,与存储地址、I/O地址有关

 控制总线: 有出有入   ,存储器读,存储器写,总线允许,中断确认;中断请求,总线请求

3.通信总线:用于计算机系统之间或者计算机与其他系统之间的通信;分为串行通信总线,以及并行通信总线

3.总线特性以及性能指标

 总线的物理实现:总线印刷在主板上的

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性能指标:

总线宽度:数据线的根数

标准传输率:每秒传输的最大字节数Mbps

时钟同步/异步:同步,不同步

总线复用:地址线与数据线

信号线数:地址线,数据线和控制总线的和

总线控制方式:突发/自动/仲裁/逻辑/计数

其他指标:负载能力

总线的标准:PCI等

 

4.总线结构

4.1多总线结构:(channel? netty)

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 三总线结构:I/O总线  主存总线以及DMA(直接存储器)总线

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将高速设备与低速设备分开

4.2传统微型机总线结构

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PCI总线连接高速设备:

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利用PCI桥进行扩展!

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 5.总线控制

一、总线的判优控制

主设备 对总线有控制权;从设备响应从设备发出来的总线命令

总线判优控制:分为集中式 (总线控制部件在一起)  分布式 ,

集中式包括:链式查询,计数器定时查询 ,请求独立方式

链式查询方式:各个接口通过BR线向控制器发出总线占用请求,控制器将授权信号通过BG线传输给I/O接口,如果有设备占用了总线,即获取授权信号,则将会在BS线发送总先忙的信号。

总线授权的信号(沿着BG线)会向下传送,传输给优先级最高的设备!

优点:增删设备简单

缺点:对断电敏感 ,总线允许的线(BG处),I/O1遇到电路故障,那么总线授权信号就无法传输下去!

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计数器定时查询:

设备地址线:传输的地址由计数器给出;设备地址线的宽度由设备决定

当有设备通过BR线发送总线占用请求时,,总线控制器在可以让出总线控制权的情况下,启动计数器(紫色的方框),计数器的值通过设备地址线进行传输。

当计数器为0,则对I/O 0 接口进行查询是否发出请求,如果I/O 0没有提出请求,那么计数器加1 ,来到I/O 1接口·········

 

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4.独立请求方式:

排队器:设备的优先级。每个设备都会有的BG和BR线。

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6.总线通信问题

1.目的解决通信双方 协调配合的问题

2.总线传输周期

Ⅰ申请分配阶段:主模块(设备),总线仲裁决定

Ⅱ寻址阶段:主模块向从模块给出地址和命令

Ⅲ传数阶段:主模块和从模块交换信息

Ⅳ结束阶段:主模块撤销有关信息

3.总线的通信方式

Ⅰ同步通信:由统一时标控制数据传输,统一的时钟进行

Ⅱ异步通信:采用应答方式,没有公共的时钟标准

Ⅲ半同步通信:同步与异步的结合,解决不同速度的模块通信

Ⅳ分离式通信:充分挖掘系统总线每个瞬间的潜力

基本概念:只有电子的时钟中才存在上升沿和下降沿的。
数字时钟电路中,数字电平从低电平(数字“0”)变为高电平(数字“1”)的那一瞬间(时刻)叫作上升沿
数字时钟电路中,数字电平从高电平(数字“1”)变为低电平(数字“0”)的那一瞬间叫作下降沿

同步通信——同步式数据输入

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异步通信

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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 等待相应信号 WAIT(从设备提供)

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总结: 在总线空闲的时候,利用和总线

 

 

 

 

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分离式通信:将上面从模块准备数据的过程中总线空闲的的瞬间利用上。

特点:各模块有权申请占用总线;采用同步方式通信,不等待对方应答;各模块准备数据时,不占用总线;总线被占用时,无空闲。

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