計算機組成原理第三章2014-2015

1、3.1 總線的基本概念總線的基本概念3.2 總線的分類總線的分類3.3 總線特性及性能指標總線特性及性能指標3.4 總線結(jié)構(gòu)總線結(jié)構(gòu)3.5 總線控制總線控制馮馮諾依曼計算機硬件框圖諾依曼計算機硬件框圖存儲器存儲器輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器控制器控制器輸出設(shè)備輸出設(shè)備存儲器為中心的計算機硬件框圖存儲器為中心的計算機硬件框圖程序程序存儲器存儲器輸出設(shè)備輸出設(shè)備輸入設(shè)備輸入設(shè)備運算器運算器控制器控制器數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)果結(jié)果計算計算一、為什么要用總線一、為什么要用總線二、什么是總線二、什么是總線三、總線上信息的傳送三、總線上信息的傳送總線是連接各個部件的信息傳輸線總線是連接各個部件的信息傳輸線是是 各個部

2、件共享的傳輸介質(zhì)各個部件共享的傳輸介質(zhì)串行串行并行并行四、總線結(jié)構(gòu)計算機舉例四、總線結(jié)構(gòu)計算機舉例1. 面向面向 CPU 的雙總線結(jié)構(gòu)框圖的雙總線結(jié)構(gòu)框圖中央處理中央處理 器器 CPUI/O總線總線M總總線線主存儲器主存儲器 M.MI/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備1 外部外部 設(shè)備設(shè)備2I/O接口接口I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備n單總線（系統(tǒng)總線）單總線（系統(tǒng)總線）2. 單總線結(jié)構(gòu)框圖單總線結(jié)構(gòu)框圖 CPU M.M I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備1 外部外部 設(shè)備設(shè)備2 I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口3. 以存儲器為中心的雙總線結(jié)構(gòu)框圖以存儲器為中心的雙總線結(jié)

3、構(gòu)框圖系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線 M.M CPU I/O接口接口 外部外部 設(shè)備設(shè)備1 外部外部 設(shè)備設(shè)備n I/O接口接口存儲總線存儲總線1. .片內(nèi)總線片內(nèi)總線2. .系統(tǒng)總線系統(tǒng)總線芯片內(nèi)部芯片內(nèi)部 的總線的總線數(shù)據(jù)總線數(shù)據(jù)總線地址總線地址總線控制總線控制總線雙向雙向 與機器字長、存儲字長有關(guān)與機器字長、存儲字長有關(guān)單向單向 與存儲地址、與存儲地址、 I/O地址有關(guān)地址有關(guān)有出有出 有入有入計算機各部件之間計算機各部件之間 的信息傳輸線的信息傳輸線存儲器讀、存儲器寫存儲器讀、存儲器寫總線允許、中斷確認總線允許、中斷確認中斷請求、總線請求中斷請求、總線請求3. .通信總線通信總線串行通信總線串行通信

4、總線并行通信總線并行通信總線傳輸方式傳輸方式 用于用于 計算機系統(tǒng)之間計算機系統(tǒng)之間 或或 計算機系統(tǒng)計算機系統(tǒng)與其他系統(tǒng)與其他系統(tǒng)（如控制儀表、移動通信等）（如控制儀表、移動通信等）之間的通信之間的通信CPU 插件板插件板M.M 插件板插件板I/O插件板插件板一、總線物理實現(xiàn)一、總線物理實現(xiàn)BUS1. 機械特性機械特性2. 電氣特性電氣特性3. 功能特性功能特性4. 時間特性時間特性二、總線特性二、總線特性指總線的物理連接方式，包括總指總線的物理連接方式，包括總線的根數(shù)，總線的插頭、插座的線的根數(shù)，總線的插頭、插座的形狀，引腳線的排列方式等。形狀，引腳線的排列方式等。傳輸方向傳輸方向 和有效

5、的和有效的 電平電平 范圍范圍每根傳輸線的每根傳輸線的 功能功能信號的信號的 時序時序 關(guān)系，在什么時間關(guān)系，在什么時間內(nèi)有效內(nèi)有效地址地址數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)控制控制三、總線的性能指標三、總線的性能指標1. 總線寬度總線寬度2. 總線帶寬總線帶寬3. 時鐘同步時鐘同步/異步異步4. 總線復用總線復用5. 信號線數(shù)信號線數(shù)數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 的根數(shù)的根數(shù)每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（每秒傳輸?shù)淖畲笞止?jié)數(shù)（MBs） 與時鐘同步、不同步與時鐘同步、不同步地址線地址線 與與 數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線 復用復用地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的地址線、數(shù)據(jù)線和控制線的 總和總和ISAEISAVL-BUSPCI模塊模塊系統(tǒng)系統(tǒng)總總線線標標準準 四、總

6、線標準四、總線標準系統(tǒng)系統(tǒng)模塊模塊標標 準準 界界 面面不同廠家生產(chǎn)的各功能部件都遵守了相同的不同廠家生產(chǎn)的各功能部件都遵守了相同的系統(tǒng)總線的要求，這就是系統(tǒng)總線的標準化問題。系統(tǒng)總線的要求，這就是系統(tǒng)總線的標準化問題。l總線標準：系統(tǒng)與各模塊、模塊與模塊總線標準：系統(tǒng)與各模塊、模塊與模塊之間的一個互連的標準界面之間的一個互連的標準界面。l1. ISA總線總線l 獨立獨立CPU的總線時鐘，不支持多臺設(shè)備系的總線時鐘，不支持多臺設(shè)備系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過CPU或或DMA，最大傳，最大傳輸速率輸速率16MBps，數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線16位，地址線位，地址線24位。位。l2. EISA

7、總線總線l 在在ISA基礎(chǔ)上擴充開放的總線標準，分離基礎(chǔ)上擴充開放的總線標準，分離出總線控制權(quán)，支持多臺設(shè)備系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸出總線控制權(quán)，支持多臺設(shè)備系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸必須經(jīng)過必須經(jīng)過CPU或或DMA，支持多主控制器和突，支持多主控制器和突發(fā)方式，最大傳輸速率發(fā)方式，最大傳輸速率33MBps，數(shù)據(jù)線，數(shù)據(jù)線32位位，地址線，地址線32位。位。l3. PCI總線總線 1) 高性能不依附于具體處理器，支持高性能不依附于具體處理器，支持33MHz和和66MHz的總線時鐘，數(shù)據(jù)線為的總線時鐘，數(shù)據(jù)線為32位，可擴展到位，可擴展到64位，傳輸速率位，傳輸速率132MBps可升級到可升級到528Mbps。支持突

8、發(fā)工作模式。支持突發(fā)工作模式。 2）良好的兼容性）良好的兼容性 3）支持即插即用）支持即插即用 4）支持多主設(shè)備，允許主設(shè)備和從設(shè)備之間）支持多主設(shè)備，允許主設(shè)備和從設(shè)備之間實現(xiàn)點對點對等存取。實現(xiàn)點對點對等存取。l PCI Express是新一代的總線接口。早在是新一代的總線接口。早在2001年的年的春季，英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代春季，英特爾公司就提出了要用新一代的技術(shù)取代PCI總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代總線和多種芯片的內(nèi)部連接，并稱之為第三代I/O總線技術(shù)?？偩€技術(shù)。l 它采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點對點串行連接，比起它采用了目前業(yè)內(nèi)流行的點對點串行連接，比起PCI以

9、及更早期的計算機總線的共享并行架構(gòu)，每以及更早期的計算機總線的共享并行架構(gòu)，每個設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請個設(shè)備都有自己的專用連接，不需要向整個總線請求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個很高的求帶寬，而且可以把數(shù)據(jù)傳輸率提高到一個很高的頻率，達到頻率，達到PCI所不能提供的高帶寬。所不能提供的高帶寬。l5）具有與處理器和存儲器子系統(tǒng)完全并行操）具有與處理器和存儲器子系統(tǒng)完全并行操作的能力。作的能力。PCI總線可視為總線可視為CPU與外設(shè)之間的與外設(shè)之間的一個中間層，通過一個中間層，通過PCI橋路（橋路（PCI控制器）與控制器）與CPU連接。連接。PCI具有數(shù)據(jù)緩沖器。具有數(shù)據(jù)

10、緩沖器。l6）提供數(shù)據(jù)和地址校驗?zāi)芰Γ┨峁?shù)據(jù)和地址校驗?zāi)芰7）可擴充性好，總線驅(qū)動能力不足，可采用）可擴充性好，總線驅(qū)動能力不足，可采用多層結(jié)構(gòu)等。多層結(jié)構(gòu)等。內(nèi)存條內(nèi)存條芯片組芯片組BIOS芯片芯片CPU插座插座串行接口串行接口AGP擴展槽擴展槽PCI擴展槽擴展槽電池電池l4. AGP總線總線l 加速圖形端口，顯示卡專用局部總線，采加速圖形端口，顯示卡專用局部總線，采用用點對點點對點通道方式，直接與主存聯(lián)系，以主存通道方式，直接與主存聯(lián)系，以主存作幀緩沖器，實現(xiàn)高速存取。最大數(shù)據(jù)傳輸率作幀緩沖器，實現(xiàn)高速存取。最大數(shù)據(jù)傳輸率為為266Mbps。l5. USB總線總線l計算機串行接口總線標

11、準，實現(xiàn)外設(shè)的快速簡計算機串行接口總線標準，實現(xiàn)外設(shè)的快速簡單連接單連接l1）具有真正的即插即用特征。）具有真正的即插即用特征。l2）具有很強的連接能力，使用）具有很強的連接能力，使用USB HUB最多最多可鏈式連接可鏈式連接127個外設(shè)到同一系統(tǒng)。個外設(shè)到同一系統(tǒng)。l3）數(shù)據(jù)傳輸速率）數(shù)據(jù)傳輸速率 USB1.0：1.5Mbps，12Mbps。USB2.0數(shù)據(jù)傳輸速率可達數(shù)據(jù)傳輸速率可達480Mbps，USB3.0理論帶寬達到理論帶寬達到5Gbps。l4）標準統(tǒng)一，減少了）標準統(tǒng)一，減少了PC主板插槽需求。主板插槽需求。l5）連接電纜輕巧，電源體積小。）連接電纜輕巧，電源體積小。4芯電纜，芯電

12、纜，l6 ）生命力強。）生命力強。25l大多數(shù)計算機采用了分層次的多總線結(jié)構(gòu)。右圖一個三層大多數(shù)計算機采用了分層次的多總線結(jié)構(gòu)。右圖一個三層次的多總線結(jié)構(gòu)即有次的多總線結(jié)構(gòu)即有CPU總線、總線、PCI總線和總線和ISA總線總線。26PentiumPentium機的總線結(jié)構(gòu)分為三層：機的總線結(jié)構(gòu)分為三層：CPUCPU總線、總線、PCIPCI總線和總線和ISAISA總線?？偩€。 CPUCPUPCIPCIISAISA北北橋橋南南橋橋l 總線控制由總線控制器控制，負責決定哪總線控制由總線控制器控制，負責決定哪個部件發(fā)送信息，如何傳送定時等。個部件發(fā)送信息，如何傳送定時等。l 總線控制包括總線控制包括判

13、優(yōu)控制判優(yōu)控制和和通信控制通信控制。一、總線判優(yōu)控制一、總線判優(yōu)控制 主設(shè)備主設(shè)備(模塊模塊)對總線有對總線有 控制權(quán)控制權(quán) 從設(shè)備從設(shè)備(模塊模塊)響應(yīng)響應(yīng) 從主設(shè)備發(fā)來的總線命令從主設(shè)備發(fā)來的總線命令1. 基本概念基本概念 總線上的信息傳送是由主設(shè)備發(fā)起的，若多個總線上的信息傳送是由主設(shè)備發(fā)起的，若多個設(shè)備同時使用總線時，就由設(shè)備同時使用總線時，就由總線控制器總線控制器的判優(yōu)、的判優(yōu)、仲裁邏輯按一定的優(yōu)先等級順序確定總線使用權(quán)。仲裁邏輯按一定的優(yōu)先等級順序確定總線使用權(quán)。 總線判優(yōu)控制總線判優(yōu)控制分布式分布式集中式集中式鏈式查詢鏈式查詢計數(shù)器定時查詢計數(shù)器定時查詢獨立請求方式獨立請求方式2

14、. 鏈式查詢方式鏈式查詢方式總總線線控控制制部部件件I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口接口nBG數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線BS -總線忙總線忙BR-總線請求總線請求BG-總線同意總線同意I/O接口接口1 0BS -總線忙總線忙BR-總線請求總線請求總總線線控控制制部部件件數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線I/O接口接口0BSBRI/O接口接口1I/O接口接口n設(shè)備地址設(shè)備地址3. 計數(shù)器定時查詢方式計數(shù)器定時查詢方式I/O接口接口1 計數(shù)器計數(shù)器設(shè)備地址設(shè)備地址 1排隊器排隊器排隊器排隊器4. 獨立請求方式獨立請求方式總總線線控控制制部部件件數(shù)據(jù)線數(shù)據(jù)線地址線地址線I/O接口接口0I/O接

15、口接口1I/O接口接口nBR0BG0BR1BG1BRnBGnBG-總線同意總線同意BR-總線請求總線請求l5. 三種總線控制方式比較：三種總線控制方式比較：l1) 鏈式查詢方式鏈式查詢方式，只需要幾根線就能按照一定，只需要幾根線就能按照一定次序?qū)崿F(xiàn)總線控制，并且容易擴展設(shè)備，對電路次序?qū)崿F(xiàn)總線控制，并且容易擴展設(shè)備，對電路故障敏感，且優(yōu)先級別低的設(shè)備可能很難獲得請故障敏感，且優(yōu)先級別低的設(shè)備可能很難獲得請求。求。 3根線根線l2）計數(shù)器定時查詢方式）計數(shù)器定時查詢方式，對電路故障不如鏈式查，對電路故障不如鏈式查詢方式敏感，但增加了控制線，控制也比較復雜詢方式敏感，但增加了控制線，控制也比較復雜

16、。Log2n根線根線l3）獨立請求方式）獨立請求方式，響應(yīng)速度快，優(yōu)先次序控制靈，響應(yīng)速度快，優(yōu)先次序控制靈活，但控制線數(shù)量多，總線控制復雜?；?，但控制線數(shù)量多，總線控制復雜。2n根線根線 6. 6.分布式仲裁分布式仲裁分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個潛在的分布式仲裁不需要中央仲裁器，每個潛在的主方功能模塊都有自己的主方功能模塊都有自己的仲裁號和仲裁器仲裁號和仲裁器。當它們有請求的時候，把它們唯一的仲裁號當它們有請求的時候，把它們唯一的仲裁號發(fā)送到共享的仲裁總線上。發(fā)送到共享的仲裁總線上。 每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己每個仲裁器將仲裁總線上得到的號與自己的號進行比較。如果仲裁總線上的號

17、大，則它的的號進行比較。如果仲裁總線上的號大，則它的總線請求不予響應(yīng)，撤銷它的總裁號?？偩€請求不予響應(yīng)，撤銷它的總裁號。 最后獲勝的仲裁號保留在總線上。最后獲勝的仲裁號保留在總線上。 分布式仲裁是分布式仲裁是以優(yōu)先級仲裁策略以優(yōu)先級仲裁策略為基礎(chǔ)為基礎(chǔ)。二、總線通信控制二、總線通信控制 （分時控制）（分時控制）1. 目的目的2. 總線周期：總線周期：完成一次總線操作的時間完成一次總線操作的時間主模塊申請主模塊申請，總線仲裁決定，總線仲裁決定主模塊向從模塊主模塊向從模塊 給出地址給出地址 和和 命令命令啟動從模塊啟動從模塊主模塊和從模塊主模塊和從模塊 交換數(shù)據(jù)交換數(shù)據(jù)主模塊主模塊 撤銷有關(guān)信息，

18、撤銷有關(guān)信息，讓出總線使用權(quán)。讓出總線使用權(quán)。申請分配階段申請分配階段尋址階段尋址階段傳數(shù)階段傳數(shù)階段結(jié)束階段結(jié)束階段解決通信雙方解決通信雙方 協(xié)調(diào)配合協(xié)調(diào)配合 問題問題由由 統(tǒng)一時標統(tǒng)一時標 控制數(shù)據(jù)傳送控制數(shù)據(jù)傳送, 一般一般由總線控制部件發(fā)出。由總線控制部件發(fā)出。充分充分 挖掘挖掘 系統(tǒng)系統(tǒng) 總線每瞬間總線每瞬間 的的 潛力潛力同步通信同步通信 異步通信異步通信 半同步通信半同步通信 分離式通信分離式通信 3. 總線通信的四種方式總線通信的四種方式采用采用 應(yīng)答方式應(yīng)答方式，沒有公共時鐘標準，沒有公共時鐘標準同步、異步結(jié)合。同步、異步結(jié)合。 總線通信控制總線通信控制主要解決通信雙方如何獲

19、知傳輸開主要解決通信雙方如何獲知傳輸開始和傳輸結(jié)束，以及通信雙方如何始和傳輸結(jié)束，以及通信雙方如何協(xié)調(diào)協(xié)調(diào)如何配合。如何配合。(1) 同步式輸入設(shè)備向同步式輸入設(shè)備向CPU傳輸數(shù)據(jù)傳輸數(shù)據(jù)T1總線傳輸周期總線傳輸周期T2T3T4 時鐘時鐘 地址地址 讀讀命令命令 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 總線傳輸周期總線傳輸周期是連接在總線上的兩個部件完是連接在總線上的兩個部件完成一次完整且可靠的信息傳輸時間。成一次完整且可靠的信息傳輸時間。 包含包含4個時鐘周期個時鐘周期T1，T2，T3，T4 對于讀命令對于讀命令,傳輸周期如下傳輸周期如下: 1）T1 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址 2）T2 主模塊發(fā)讀命令主模塊發(fā)讀命令 3）

20、T3 從模塊提供數(shù)據(jù)從模塊提供數(shù)據(jù) 4）T4 主模塊撤銷讀命令，從模塊撤銷數(shù)據(jù)主模塊撤銷讀命令，從模塊撤銷數(shù)據(jù)(2) 同步式數(shù)據(jù)輸出傳輸同步式數(shù)據(jù)輸出傳輸T1總線傳輸周期總線傳輸周期T2T3T4 時鐘時鐘 地址地址 寫寫命令命令 數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)對于寫命令，傳輸周期如下：對于寫命令，傳輸周期如下：T1 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址T1.5 主模塊提供數(shù)據(jù)主模塊提供數(shù)據(jù)T2 主模塊發(fā)出寫命令，從模塊接收命令后，主模塊發(fā)出寫命令，從模塊接收命令后，必須在必須在規(guī)定時間內(nèi)規(guī)定時間內(nèi)將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫到將數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)寫到地址總線指明的單元中。地址總線指明的單元中。T4 主模塊撤銷寫命令和數(shù)據(jù)等信號主模塊撤銷

21、寫命令和數(shù)據(jù)等信號優(yōu)點：優(yōu)點：規(guī)定明確、統(tǒng)一、模塊間配合簡單一致。規(guī)定明確、統(tǒng)一、模塊間配合簡單一致。缺點：缺點：主從模塊之間的配合屬于強制主從模塊之間的配合屬于強制“同步同步”，必須在規(guī)定時間內(nèi)完成，對不同速度的部件，必必須在規(guī)定時間內(nèi)完成，對不同速度的部件，必須按照須按照最慢速度最慢速度的部件設(shè)計的部件設(shè)計公共時鐘公共時鐘。一般用于：一般用于：總線周期較短，各部件存取周期比較總線周期較短，各部件存取周期比較一致的場合。一致的場合。例例3.1 假設(shè)總線的時鐘頻率為假設(shè)總線的時鐘頻率為100MHz，總線的，總線的傳輸周期為傳輸周期為4個時鐘周期，總線的寬度為個時鐘周期，總線的寬度為32位，位，

22、試求總線的數(shù)據(jù)傳輸率。若想提高一倍數(shù)據(jù)傳輸試求總線的數(shù)據(jù)傳輸率。若想提高一倍數(shù)據(jù)傳輸率，可采取什么措施？率，可采取什么措施？ 例例1： (1)某總線在一個總線周期中并行傳送某總線在一個總線周期中并行傳送4個字節(jié)個字節(jié)的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線傳輸周期等于的數(shù)據(jù)，假設(shè)一個總線傳輸周期等于4個總線時鐘個總線時鐘周期，總線時鐘頻率為周期，總線時鐘頻率為33MHz，則總線帶寬是多，則總線帶寬是多少少? (2)如果一個總線傳輸周期中并行傳送如果一個總線傳輸周期中并行傳送64位數(shù)據(jù)位數(shù)據(jù)，總線時鐘頻率升為，總線時鐘頻率升為66MHz，則總線帶寬是多少，則總線帶寬是多少?(3) 異步通信異步通信 異步通信允許多模

23、塊的速度不一致性，沒有公異步通信允許多模塊的速度不一致性，沒有公共的共的時鐘標準時鐘標準，不要求所有部件嚴格的統(tǒng)一操作，不要求所有部件嚴格的統(tǒng)一操作時間，而是采用應(yīng)答式（握手方式）。時間，而是采用應(yīng)答式（握手方式）。 主模塊發(fā)出請求信號時，一直等待從模塊反饋主模塊發(fā)出請求信號時，一直等待從模塊反饋回來響應(yīng)信號后，才開始通信?；貋眄憫?yīng)信號后，才開始通信。 主從模塊之間增加主從模塊之間增加兩條應(yīng)答線兩條應(yīng)答線。1） 不互鎖方式不互鎖方式 主模塊發(fā)出請求信號，不必等待接到從模塊的主模塊發(fā)出請求信號，不必等待接到從模塊的回答信號，而是經(jīng)過一段時間，確認從模塊已經(jīng)收回答信號，而是經(jīng)過一段時間，確認從模塊

24、已經(jīng)收到請求信號后，便撤除其請求信號。到請求信號后，便撤除其請求信號。 從模塊接收到請求信號，在條件允許時發(fā)出回從模塊接收到請求信號，在條件允許時發(fā)出回答信號，而且是經(jīng)過一段時間，確認主模塊已收到答信號，而且是經(jīng)過一段時間，確認主模塊已收到回答信號后，主動撤銷回答信號?；卮鹦盘柡螅鲃映蜂N回答信號。半互鎖方式半互鎖方式 主模塊發(fā)出請求信號，必須待接到從模塊的主模塊發(fā)出請求信號，必須待接到從模塊的回回答信號答信號后再撤銷其請求信號，后再撤銷其請求信號，有互鎖關(guān)系有互鎖關(guān)系。 從模塊在接到請求信號后發(fā)出回答信號，但不從模塊在接到請求信號后發(fā)出回答信號，但不必等待獲知主模塊的請求信號已經(jīng)撤銷，而是過

25、必等待獲知主模塊的請求信號已經(jīng)撤銷，而是過段時間自動撤銷其回答信號，段時間自動撤銷其回答信號，無互鎖關(guān)系無互鎖關(guān)系。3）全互鎖方式）全互鎖方式 主模塊發(fā)出請求信號，必須待接到從模塊的回主模塊發(fā)出請求信號，必須待接到從模塊的回答信號后再撤銷其請求信號，有互鎖關(guān)系。答信號后再撤銷其請求信號，有互鎖關(guān)系。 從模塊發(fā)出回答信號，必須等待獲知主模塊的從模塊發(fā)出回答信號，必須等待獲知主模塊的請求信號已經(jīng)撤銷，再撤銷其回答信號。請求信號已經(jīng)撤銷，再撤銷其回答信號。 不互鎖不互鎖半互鎖半互鎖全互鎖全互鎖主設(shè)備主設(shè)備從設(shè)備從設(shè)備請請求求回回答答異步通信可用于異步通信可用于并行傳送并行傳送和和串行傳送串行傳送。串

26、行異步串行異步?jīng)]有時鐘信號，不需傳送同步信號，沒有時鐘信號，不需傳送同步信號，1）約定字符格式：）約定字符格式：1個起始位（低電平），個起始位（低電平），58個數(shù)據(jù)位，一個校驗個數(shù)據(jù)位，一個校驗位，位，1或或1.5或或2個終止位（高電平），起始位至終個終止位（高電平），起始位至終止位構(gòu)成一幀，兩幀之間的間隔可以是任意長度。止位構(gòu)成一幀，兩幀之間的間隔可以是任意長度。2）波特率：）波特率：單位時間傳送單位時間傳送二進制數(shù)據(jù)二進制數(shù)據(jù)的位數(shù)，用的位數(shù)，用bps（位（位/秒）秒）表示，記作表示，記作波特率波特率。例例 3.2 在異步串行通信系統(tǒng)中，假設(shè)每秒傳送在異步串行通信系統(tǒng)中，假設(shè)每秒傳送120

27、個數(shù)據(jù)幀，其字符格式規(guī)定包含個數(shù)據(jù)幀，其字符格式規(guī)定包含1個起始位，個起始位，7個數(shù)據(jù)位，個數(shù)據(jù)位，1個奇校驗位，個奇校驗位，1個終止位，計算個終止位，計算波特率。波特率。例例3.3 畫圖說明用異步串行傳輸方式發(fā)送畫圖說明用異步串行傳輸方式發(fā)送8位十位十六進制數(shù)據(jù)六進制數(shù)據(jù)95H。要求字符格式為：。要求字符格式為：1位起始位、位起始位、8位數(shù)據(jù)位、位數(shù)據(jù)位、1位偶校驗位、位偶校驗位、1位終止位。位終止位。 3）比特率）比特率 異步通信字符格式包含若干附加位，只考慮異步通信字符格式包含若干附加位，只考慮有效數(shù)字位。用有效數(shù)字位。用比特率比特率來衡量異步串行通信的數(shù)來衡量異步串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率

28、，即據(jù)傳輸速率，即單位時間內(nèi)傳送二進制有效數(shù)據(jù)單位時間內(nèi)傳送二進制有效數(shù)據(jù)的位數(shù)，單位的位數(shù)，單位bps。 例例3.4 在異步串行傳輸系統(tǒng)中，若字符格式為在異步串行傳輸系統(tǒng)中，若字符格式為:1 位起始位、位起始位、8位數(shù)據(jù)位、位數(shù)據(jù)位、1位奇校驗位、位奇校驗位、1位終止位終止位。假設(shè)波特率位。假設(shè)波特率1200bps，求此時的，求此時的比特率比特率。(4) 半同步通信半同步通信同步同步 發(fā)送方發(fā)送方 用系統(tǒng)用系統(tǒng) 時鐘前沿時鐘前沿 發(fā)信號發(fā)信號 接收方接收方 用系統(tǒng)用系統(tǒng) 時鐘后沿時鐘后沿 判斷、識別判斷、識別（同步同步、異步異步 結(jié)合）結(jié)合）異步異步 允許不同速度的模塊和諧工作允許不同速度的

29、模塊和諧工作 增加一條增加一條 “等待等待”響應(yīng)信號響應(yīng)信號 WAIT以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時序以輸入數(shù)據(jù)為例的半同步通信時序T1 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址T2 主模塊發(fā)讀命令主模塊發(fā)讀命令T3 從模塊提供數(shù)據(jù)從模塊提供數(shù)據(jù)T4 從模塊撤銷數(shù)據(jù)，主模塊撤銷命令從模塊撤銷數(shù)據(jù)，主模塊撤銷命令Tw 當當 為低電平時，等待一個為低電平時，等待一個 TWAITTw 當當 為低電平時，等待一個為低電平時，等待一個 TWAITT1總線傳輸周期總線傳輸周期T2TwTw 時鐘時鐘 地址 WAIT讀讀T3數(shù)據(jù)數(shù)據(jù) 半同步通信適合于系統(tǒng)工作速度不高又包含了半同步通信適合于系統(tǒng)工作速度不高又包含了許多工作速度差

30、異較大的各類設(shè)備組成的簡單系統(tǒng)。許多工作速度差異較大的各類設(shè)備組成的簡單系統(tǒng)。 優(yōu)點：優(yōu)點：比異步通信比異步通信簡單簡單，在全系統(tǒng)內(nèi)各模塊在，在全系統(tǒng)內(nèi)各模塊在統(tǒng)一的系統(tǒng)個時鐘控制下同步工作，統(tǒng)一的系統(tǒng)個時鐘控制下同步工作，可靠性較高可靠性較高，同步結(jié)構(gòu)方便。同步結(jié)構(gòu)方便。 缺點缺點: 對系統(tǒng)時鐘頻率不能要求太高，故從整對系統(tǒng)時鐘頻率不能要求太高，故從整體上來看，系統(tǒng)工作的速度還不是很高。體上來看，系統(tǒng)工作的速度還不是很高。 總線傳輸周期（以輸入數(shù)據(jù)為例）總線傳輸周期（以輸入數(shù)據(jù)為例） 主模塊發(fā)地址主模塊發(fā)地址 、命令、命令 從模塊準備數(shù)據(jù)從模塊準備數(shù)據(jù) 從模塊向主模塊發(fā)數(shù)據(jù)從模塊向主模塊發(fā)數(shù)

31、據(jù)總線空閑總線空閑占用總線占用總線不占用總線不占用總線占用總線占用總線(5) 分離式通信分離式通信(5) 分離式通信分離式通信充分挖掘系統(tǒng)總線每瞬間的潛力充分挖掘系統(tǒng)總線每瞬間的潛力主模塊主模塊A 獲得總線使用權(quán)，將命令、地獲得總線使用權(quán)，將命令、地址以及其他有關(guān)信息，包括主設(shè)備址以及其他有關(guān)信息，包括主設(shè)備A編號編號，發(fā)到系統(tǒng)總線上，經(jīng)總線傳輸后，從模發(fā)到系統(tǒng)總線上，經(jīng)總線傳輸后，從模塊塊B接收下來，即接收下來，即 放棄總線放棄總線 的使用權(quán)。的使用權(quán)。一個總線傳輸周期一個總線傳輸周期子周期子周期1子周期子周期2(5) 分離式通信分離式通信從模塊從模塊B準備好數(shù)據(jù)，申請總線使用準備好數(shù)據(jù)，申

32、請總線使用權(quán)，將主模塊權(quán)，將主模塊A地址、從模塊地址、從模塊B地址、地址、主模塊主模塊A所需要的數(shù)據(jù)，所需要的數(shù)據(jù)， 送到總線上，送到總線上，由由A模塊接收。模塊接收。一個總線傳輸周期一個總線傳輸周期子周期子周期1子周期子周期2主模塊主模塊從設(shè)備地址從設(shè)備地址主設(shè)備編號主設(shè)備編號1. 各模塊占用總線，先申請占用總線各模塊占用總線，先申請占用總線分離式通信特點分離式通信特點充分發(fā)揮了總線的有效占用。充分發(fā)揮了總線的有效占用。2. 采用同步方式通信，不等對方回答采用同步方式通信，不等對方回答3. 各模塊準備數(shù)據(jù)時，不占用總線各模塊準備數(shù)據(jù)時，不占用總線4. 總線被占用時，無空閑總線被占用時，無空閑

33、1馮馮諾伊曼機工作方式的基本特點是諾伊曼機工作方式的基本特點是_。 A多指令流單數(shù)據(jù)流；多指令流單數(shù)據(jù)流； B按地址訪問并順序執(zhí)行指令；按地址訪問并順序執(zhí)行指令； C堆棧操作；堆棧操作； D存儲器按內(nèi)容選擇地址。存儲器按內(nèi)容選擇地址。2總線復用方式可以總線復用方式可以_。 A提高總線的傳輸帶寬；提高總線的傳輸帶寬； B增加總線的功能；增加總線的功能； C減少總線中信號線的數(shù)量；減少總線中信號線的數(shù)量； D提高提高CPU利用率。利用率。3三種集中式總線控制中，三種集中式總線控制中，_方式對電方式對電路故障最敏感。路故障最敏感。 A鏈式查詢；鏈式查詢； B計數(shù)器定時查詢；計數(shù)器定時查詢； C獨立請

34、求；獨立請求； D以上都不對。以上都不對。4在各種異步通信方式中，在各種異步通信方式中，_速度最快。速度最快。 A全互鎖；全互鎖； B半互鎖；半互鎖； C不互鎖。不互鎖。5在三種集中式總線控制中，在三種集中式總線控制中，_方式響應(yīng)時方式響應(yīng)時間最快。間最快。 A鏈式查詢；鏈式查詢； B計數(shù)器定時查詢；計數(shù)器定時查詢； C獨立請求；獨立請求； D以上都不是。以上都不是。6. 系統(tǒng)總線是指系統(tǒng)總線是指_。A運算器、控制器和寄存器之間的信息傳送線運算器、控制器和寄存器之間的信息傳送線B運算器、寄存器和主存之間的信息傳送線運算器、寄存器和主存之間的信息傳送線C運算器、寄存器和外圍設(shè)備之間的信息傳送線運

35、算器、寄存器和外圍設(shè)備之間的信息傳送線DCPU、主存和外圍設(shè)備之間的信息傳送線、主存和外圍設(shè)備之間的信息傳送線7在計數(shù)器定時查詢方式下，若計數(shù)從在計數(shù)器定時查詢方式下，若計數(shù)從0開始，則開始，則_。 A設(shè)備號小的優(yōu)先級高；設(shè)備號小的優(yōu)先級高； B每個設(shè)備使用總線的機會相等；每個設(shè)備使用總線的機會相等； C設(shè)備號大的優(yōu)先級高。設(shè)備號大的優(yōu)先級高。8. 總線中的地址線的作用是總線中的地址線的作用是_。A. 只用于選擇存儲器單元只用于選擇存儲器單元B. 由設(shè)備向主機提供地址由設(shè)備向主機提供地址C. 用于選擇指定存儲器單元和用于選擇指定存儲器單元和I/O設(shè)備接口電路設(shè)備接口電路的地址。的地址。9. 系

36、統(tǒng)總線中的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線是根據(jù)系統(tǒng)總線中的數(shù)據(jù)線、地址線和控制線是根據(jù)_來劃分的。來劃分的。A. 總線所處的位置總線所處的位置B. 總線的傳輸方向總線的傳輸方向C. 總線的傳輸內(nèi)容總線的傳輸內(nèi)容10. 總線中數(shù)據(jù)信號和地址信號分別用一組線路總線中數(shù)據(jù)信號和地址信號分別用一組線路傳輸，這種傳輸方式稱為傳輸，這種傳輸方式稱為_。A. 串行通信串行通信B. 并行通信并行通信C. 復用通信復用通信 l 考研考點：考研考點：l (一一) 總線概述總線概述l 1) 總線的基本概念總線的基本概念l 2）總線的分類）總線的分類l 3）總線的組成及其性能指標）總線的組成及其性能指標l（二）總線仲裁（二）

37、總線仲裁l 1）集中仲裁方式）集中仲裁方式 2）分布仲裁方式）分布仲裁方式l（三）總線操作和定時（三）總線操作和定時l 1）同步定時方式）同步定時方式l 2）異步定時方式）異步定時方式l（四）（四） 總線標準總線標準l1. 假設(shè)某計算機的假設(shè)某計算機的CPU主頻為主頻為80MHz，CPI為為4。該計算機的。該計算機的MIPS數(shù)是多少數(shù)是多少 ？l2.設(shè)總線頻率為設(shè)總線頻率為100MHz，數(shù)據(jù)總線和地址總線，數(shù)據(jù)總線和地址總線共用一組總線，共用一組總線，32寬，存儲字長也是寬，存儲字長也是32位，傳送位，傳送一次地址或者一次數(shù)據(jù)需要一個時鐘周期，采用一次地址或者一次數(shù)據(jù)需要一個時鐘周期，采用突發(fā)

38、式發(fā)送，則傳送突發(fā)式發(fā)送，則傳送128位數(shù)據(jù)需要的時間是：位數(shù)據(jù)需要的時間是：A.20ns B.40ns C.50ns D.80nsl3. 下列關(guān)于下列關(guān)于USB總線的說法中，錯誤的是：總線的說法中，錯誤的是：lA.支持熱拔插，即插即用支持熱拔插，即插即用lB. 可以連接多級外部設(shè)備可以連接多級外部設(shè)備lC.可以擴展接口可以擴展接口lD. 速度快，可以同時傳輸兩位數(shù)據(jù)速度快，可以同時傳輸兩位數(shù)據(jù)l4. 馮馮諾依曼計算機中指令和數(shù)據(jù)均以二進制諾依曼計算機中指令和數(shù)據(jù)均以二進制形式存放在存儲器中，形式存放在存儲器中，CPU區(qū)分它們的依據(jù)是區(qū)分它們的依據(jù)是 ( )lA.指令操作碼的譯碼結(jié)果指令操作碼的譯碼結(jié)果 lB.指令和數(shù)據(jù)的尋址方式指令和數(shù)據(jù)的尋址方式lC.指令周期的不同階段指令周期的不同階段 D.指令和數(shù)據(jù)所在的存儲單元指令和數(shù)據(jù)所在的存儲單元l5. 下列選項中的英文縮寫均為總線標準的是下列選項中的英文縮寫均為總線標準的是( ) lA.PCI、CRT、USB、EISA lB.ISA、CPI、VESA、EISAlC.ISA、SCSI、R