计算机组成原理--总线系统

Posted 2020-10-13 sun1993

1.总线的作用：计算机中数据，信号，地址传输的通路(载体)。

2.总线的传输方式

　　串行传输：传输的过程是一个bit的传输，适合于远距离传输。

      并行传输：存在多条总线，同时进行传输，一次可以传送多个bit，适合近距离传输。

3.计算机体系结构中总线使用的历史

　　单总线：单总线结构，所有的部件都挂在一条总线上，这种结构存在缺陷：就是总线会成为系统运行效率的瓶颈。

　　双总线：主存总线和IO总线；存在问题时主存无法直接与IO设备进行数据交互；需要借助CPU中转数据。

  　 三总线：主存总线；IO总线；DMA总线；最大的好处就是主存直接与IO设备进行数据交互；实现CPU操作与IO操作并行(结构并不唯一)

                             

4.总线的分类

　　按照位置分：系统总线：连接计算机各大部件的总线；片内总线：属于某个部件的内部的总线；通信总线：系统之间的交流。

　　按照功能分：数据总线--传输数据；地址总线--传输地址；控制总线--传输信号。注意：在有的系统中地址总线和数据总线可以复用。

5.总线的特性

　　机械特性；电气特性；功能特性--每根线的功能定义；时间特性--信号的时序关系。

6.总线的性能指标

　　总线宽度：数据总线的条数

　　总线的数据传输率：单位时间内总线上传送的数据量

7.总线的标准有很多：常用的PCI--外设总线标准和USB--串行接口总线标准

8.总线控制

　　同一时刻系统总线仅仅允许一对设备之间的通信；但是在CPU检查有没有数据传输的时候可能存在多个设备想要进行数据传输

　　选择哪一个获得总线的使用权----总线判优

9.总线判优方式

　　集中判优：对于所有的总线请求集中判断选择出一个获得总线的使用权。

　　　　链式查询：存在3根线：总线授权信号BG串行地从一个I/O接口传送到下一个I/O接口。假如BG到达的接口无总线请求，则继续往下查询；

　　　　　　　　　假如BG到达的接口有总线请求，BG信号便不再往下查询，该I/O接口获得了总线控制权。

　　　　　　　　　优点：需要很少的线实现总线判优；缺点：存在线路故障可能造成后面无法响应，优先级固定。

　　　　计数器定时查询：总线上的任一设备要求使用总线时，通过BR线发出总线请求。中央仲裁器接到请求信号以后，计数器从0开始技术，

　　　　　　　　　　　　计数值通过一组地址线发向各设备。每个设备接口都有一个设备地址判别电路，当地址线上的计数值与请求总线的

　　　　　　　　　　　　设备地址相一致时，该设备 置“1”BS线，获得了总线使用权，此时中止计数查询。

　　　　　　　　　　　　优点：计数器的初值也可用程序来设置，这可以方便地改变优先次序，但这种灵活性是以增加线数为代价的。

　　　　独立请求：每一个共享总线的设备均有一对总线请求线BRi和总线授权线BGi。当设备要求使用总线时，便发出该设备的请求信号。

　　　　　　　　　仲裁器中的排队电路决定首先响应哪个设备的请求，给设备以授权信号BGi。

　　　　　　　　　优点：响应时间快，确定优先响应的设备所花费的时间少；但是花费的线比较多。

　　分散判优：每个潜在的主方功能模块都有自己的仲裁号和仲裁器。当它们有总线请求时，把它们唯一的仲裁号发送到共享的仲裁总线上，

　　　　　　　每个仲裁器将仲裁总线上得到的号与自己的号进行比较。如果仲裁总线上的号大，则它的总线请求不予响应，并撤消它的仲裁号。

10.总线的通信方式

　　同步通信：统一的时钟控制数据传输

　　异步通信：通过握手实现

       半同步通信：存在时钟，但通信的时间不固定

11.总线的传输周期：申请总线；寻址阶段；传输阶段；结束阶段。