【計組】3.系統總線

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計算機組成原理系列課程筆記入口:計算機組成原理[哈工大]

一、總線的基本概念

1.1 總線結構的計算機舉例

某一時刻,只允許一個部件向總線發送信號,但可以多個部件從總線接收。
如16條傳輸線組成的總線,可同時傳輸16位二進制代碼。
(1)單總線結構框圖
- 在這裏插入圖片描述
(2)面向CPU的雙總線結構框圖
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(3)存儲器爲中心的雙總線結構框圖
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二、總線的分類

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三、總線特性及性能指標

3.1 總線物理實現

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3.2 總線特性

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3.3 總線的性能指標

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3.4 總線標準

ISA、EISA、PCI、RS-232、USB等

四、總線結構

4.1 單總線結構

4.2 多總線結構

(1) 雙總線結構
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(2)三總線結構
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(3)三總線結構又一形式
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(4) 四總線結構
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4.3 總線結構舉例

(1)傳統微型機總線結構
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(2)VL-BUS局部總線結構
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(3)PCI總線結構
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(4)多層PCI總線結構
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目前計算機都採用什麼總線結構?採用哪些通信控制?
目前計算機多采用四總線結構:
局部總線:連接CPU與Cache/橋。
系統總線:連接Cache/橋與主存。
高速總線:連接Cache/橋與高速設備。
擴展總線:連接擴展總線接口與低速設備,其中擴展總線接口連接在高速總線上。
總線的通信控制包括:
同步通信:由統一時標控制數據傳送。
異步通信:採用應答方式,沒有公共時鐘標準。
半同步通信:同步、異步相結合。
分離式通信:充分挖掘系統總線每個瞬間的潛力,特別是利用傳數階段準備數據時的總線空閒。

五、總線控制

5.1 總線判優控制

(1)基本概念
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(2)鏈式查詢方式
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特點:只需要很少幾根線皆可以按一定優先次序實現總線控制,易擴充設備,但對電路故障很敏感。

(3)計數器定時查詢方式
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特點:計數可以從0開始,設備優先次序就是固定的;也可由終點開始,即是一種循環方法;設備優先級相等;初始值也可由程序設置,故優先次序可以改變。對電路敏感不如鏈式,但增加了主控制線(設備地址)數,控制比較複雜。

(4)獨立請求方式
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特點:響應快,優先次序控制靈活(通過程序改變),但控制線數量多,總線控制更復雜。

另外,鏈式查詢僅用兩根線確定總線使用權屬於哪個設備,計數查詢大致用 〖log〗_2⁡n 跟線,而獨立請求方式需採用 2n 跟線,其中n指最大設備數。

5.2 總線通信控制

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(1)同步式數據輸入
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(2)同步式數據輸出
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特點:較簡單,但是主從模塊時間配合屬強制性“同步”,必須在限定時間內完成規定的要求。並且對所有從模塊都用同一時限,必然造成對各不相同速度的部件而言,必須按最慢速度部件來設計公共時鐘。一般用於總線長度短,各部件存取時間比較一致的場合。

(3)異步通信
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(4)半同步通信(同步、異步結合)
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特點:比異步簡單,全系統內各模塊又在統一系統系統控制下同步工作,可靠性較高,缺點是對系統時鐘頻率不能要求太高;整體來看速度也不是很高,適用於系統工作速度不高,但又包含許多工作速度差異較大的各類設備的簡單系統。

以上三種通信的特點
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(5)分佈式通信
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在分離式通信過程中:

  1. 各模塊有權申請佔用總線
  2. 採用同步的方式進行通信,不等對方問答
  3. 各模塊準備數據時,不佔用總線
  4. 總線被佔用時,無空閒.

這種方式比較複雜,更加適合大型機。

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