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

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）

 三总线结构：I/O总线  主存总线以及DMA（直接存储器）总线

 

将高速设备与低速设备分开

4.2传统微型机总线结构

 

 

 

 

PCI总线连接高速设备：

 

利用PCI桥进行扩展！

 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！

 

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·········

 

 

 

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。

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

 

 

异步通信

 

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)

 

 

总结： 在总线空闲的时候，利用和总线

 

 

 

 

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。